JPS5980497A - 温間鍛造における潤滑方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属材料を５００℃〜９００℃で温間鍛造す
るにさいして、被加工材および工具を潤滑する方法に関
する。

電気抵抗加熱あるいは高周波加熱等の手段を用いて金属
材料を予熱して温間鍛造を行遅う場合、高温特性に優れ
た成分および固形物を含有した潤滑剤を温間鍛造直前の
被加工材に滴下するか又は予熱剤に被加工材および工具
にハケで塗布する方法が一般に採用されていた。

しかし、このような方法で潤滑を行ない温間鍛造すると
、潤滑が不均一であったり潤滑剤と金網材料との付着時
間が長く潤滑剤が鍛造加工される前に変質をおこしたり
して焼付きの原因となり、又、潤滑剤の変質のため、煙
、ガス等を多く発生し鍛造時のトラブルの原因となって
いた。

斯る点に鑑み、本出願人は特公昭５２−４３１７６号意
３ 公報によシ、金属材料を温間鍛造する方法において、潤
滑方式としてエアレスポンプを用いて潤滑剤を圧縮し、
この潤滑剤を高圧ノズルから５０〜１２０智の噴射圧力
で被加工材および工具に均一に吹き付ける方法を開発し
た。

この従来技術はそれなりの利点は認められるも、肝心な
主ダイス内の鍛造部には潤滑剤が入り難く、潤滑不足に
よる焼付き、あるいは、被加工材の材料温度影響におい
て熱ひずみによる主ダイス割れが発生する場合もあった
。

そこで、本発明は、金属材料の温間鍛造において、エア
レスポンプとグリースポンプを用いてそれぞれ粘度の異
なる２液の潤滑剤を被加工材および工具に送って潤滑す
ることにより、前記従来例の問題点を解消したのである
。

特に、本発明では、エアレスポンプ用の潤滑剤成分と、
グリースポンプ用の潤滑剤成分とを、それぞれ特定する
とともに、これら潤滑剤を被加工材および工具に送る直
前において所定粘度で混合することにより、金属材料を
５００℃〜９００℃で温間鍛造する場合、加工性良好で
工具寿命を飛躍的に向上できるようにしたものである。

従って、本発明にあっては、金属材料を５００℃〜９０
０℃で温間鍛造するにさいして、エアレスポンプとグリ
ースポンプを用いて粘度がそれぞれ異なる潤滑剤を被加
工材および工具に送って潤滑する方法であって、 前記エアレスポンプ用の潤滑剤は、２０〜５０重量％の
硫化油脂又は硫化エステルと、１０〜３０重量％のノニ
オン系又はカチオン系の活性剤と、を主成分とする水溶
性潤滑剤に、３０〜７０重量％の油脂が含有されており
、 前記グリースポンプ用の潤滑剤は、２０〜５０重量％の
硫化油脂と、２〜１０重量％のリン系極圧剤と、を主成
分とし、これに、１０〜３０重量％の油脂および２〜３
０重量％の黒鉛、二硫化モリブデン等の耐熱固形物が含
有されており、 前記エアレスポンプ用の潤滑剤の４０℃における動粘度
を５〜４Ｑｃｓｔに調節し、グリースポンプ用の潤滑剤
に、被加工材および工具に送る直前におム５ いて混合してから送ることを特徴とする温間鍛造におけ
る潤滑方法を提供するにある。

以下、本発明について、エアレスポンプ用の潤滑剤及び
グリースポンプ用の潤滑剤の各組成について詳細に説明
してから、これら潤滑剤を用いて金属材料を５００℃〜
９００℃で温間鍛造するさいの潤滑方法に言及する。

ここで、温間鍛造温度を５００℃〜９００℃にした理由
は、炭素鋼を５００℃以下で熱間ヘッディング加工した
場合、常温に比べ加工荷重低下量も少なく、せいぜい温
度３００℃〜４００℃に近いため加工部の割れ感受性が
高く難成形は困難である。

又、加工技術面では通常の黒鉛、二硫化モリブデンを含
有している潤滑剤をスプレーあるいは滴下するのみでも
可能である。

１　従って、加工荷重も著しく低く、加工性のよい５０
０℃以上にしたのである。

一方、温間鍛造温度を９００”Ｃ以下にしたのは材料強
度が低下し、加工荷重は低下するが、そのために切断時
に曲がったり、材料断面が変形するとと墓６ による温間ヘッディング加工時のトラブルが多発し、加
工性は良好でも工具寿命の延長が図れないことによる。

次に、エアレスポンプ用潤滑剤は、２０〜５０重量％の
硫化油脂又は硫化エンチルと、１０〜３０重？！：％の
ノニオン系又はカチオン系の活性剤と、を主成分とする
水溶性潤滑剤に、３０〜７０重量％の油脂が含有され、
望しくけ、５重量％以下の黒鉛、二硫化モルプデン等の
耐熱固形物が含有されたものである。

ここで、エアレスポンプ用潤滑剤として、２０〜５０重
量％の硫化油脂又は硫化エステルとしたのは、２０重量
％以下では、特に、高温（７００℃〜９００℃）で温間
ヘッディング加工する場合において、工具寿命が短くな
ることから、２０重量−以上とし、高温域での温間ヘッ
ディング加工にも適するようにしたのである。

また、５０重量％以上含有すると、極圧剤などの成分バ
ランスがとれなくなるし、それ以上含有しても価格の割
には効果が少ないことから、５０重量Ａ’７ チ以下とされている。

更に、ノニオン系又はカチオン系活性剤について１０〜
３０重量％とされているのは、１０重量−以下では水溶
性潤滑剤とのなじみ性がなくなり、分離しやすく成分安
定度が少なくなるからであり、一方、３０重量％以上に
なると、価格の割には効果がなくなるし、又、粘度が低
く、黒鉛等が沈澱分離するからである。

更に、前記水溶性潤滑剤に３０〜７０重量％の油脂が含
有されるが、３０重ｉチ以下では、粘度調整が困難で成
分安定度が悪くなるのであり、７０重量％以上になると
、価格的にも無駄となるのである。

次に、グリースポンプ用潤滑剤として、２０〜５０重ｔ
チの硫化油脂と、２〜１０重量％のリン系極圧剤と、を
主成分とし、これに、１０〜３０重量％の油脂および２
〜３０重ｔＳの黒鉛、二硫化モリブデン等の耐熱固形物
が含有されたものが使用される。

ここで、硫化油脂を２０〜５０重量％とした理由は前記
エアレスポンプ用のそれと同じ理由であり、リン系極圧
剤として２〜１０重量％とされたのは、これが、硫化油
脂とともに高温における耐圧性に優れた機能があるため
、２重ｔチ以下ではその機能を有効に奏することができ
ず、１０重量係以上では価格の割には効果が向上しない
からである。

更に、油脂が１０〜３０重ｔチ含有されるが、１０重童
チ以下であると、硫化油脂に黒鉛等を均一に混合するこ
とができないし、３０重量％以上になると粘度が低く黒
鉛等が沈澱分離するからである。

又、黒鉛、二硫化モリブデン等の耐熱固形物を２〜３０
重ｉｉ％とじたのは、２重量％以下では耐圧性、コロが
り効果、耐熱効果が期待できないし、３０重量％以上に
なると粘度調整が不可能になるからである。

而して、エアレスポンプ用潤滑剤とグリースポンプ用潤
滑剤を個別に作り、これを、被加工材および工具に送る
直前において混合してから送液するが、これは以下の理
由による。

例えば、エアレスポンプを使用し、潤滑剤を主ダイス内
に送液した場合、粘度の低い例えば５〜４Ｑｃｓｔの潤
滑剤は、冷却効果は大きいけれども、澱９ 潤滑性は粘度の高い潤滑剤より少ないため送付量を多く
する必要がある。しかし、送付ｔを多くすると、潤滑剤
の排出力によって被加工材まで加工中に飛散する原因と
なることから、必然的に送付量には限界がある。

また、グリースポンプを使用して潤滑剤を主ダイス内に
送付する場合、粘度が３５０〜５５Ｑ　０８を程に高い
潤滑剤は、潤滑効果は大きいけれども、工具等の冷却効
果は粘度の低い潤滑剤より少なく、また、粘度の高いグ
リース単体を主ダイス内に入れると潤滑剤が主ダイスに
付着し、製品の寸法精度を悪くする要因となる。

そこで、本発明にあっては、冷却効果が大きく工具内の
潤滑剤カス、鉄粉等の不純物を排出させるため４０℃に
おける動粘度が５〜４０ｃｓｔの潤滑剤をエアレスポン
プで送り、潤滑性の優れた耐圧、耐熱固形物を含有して
いる所謂グリース潤滑剤をグリースポンプで送り、動粘
度が異なる２液を被加工材および工具の直前で混合して
送付するのである。

ム１０ ここにおいて、エアレスポンプ用潤滑剤とグリース用潤
滑剤を個別に作っておき、被加工材および工具の直前に
おいて混合したのは次の理由による。

即ち、粘度の低い潤滑剤に、耐熱、耐圧固形物をあらか
じめ混入しておくと、使用するときには分離、沈澱し、
耐熱、耐圧固形物の混入量が限定されることになる。従
って、２液にすることにより、有効な耐熱、耐圧固形物
を多量に主ダイス内等に送付することを可能にするため
である。

更には、活性剤あるいは極圧剤を含有した潤滑剤などを
長期保管したり、長時間連続使用していると、分離、ガ
ス発生の原因となることから、２液にして、使用前で混
入させることにより、有効成分を多量に使用することが
可能となるからである。

ここで、エアレスポンプ用の水溶性潤滑剤を混合する前
で、動粘度を５〜４Ｑ　ｃｓｔに調節したが、これは、
エアレスポンプを使用して送付するに、その動粘度が４
０ｃｓｔ以上になると、送付が非常にｌｌ；、１１ 困難で、主ダイス内での不純物の排出効果が期待できな
いし、５ａｅｔ以下では工具冷却の点では有効であるも
、潤滑機能を発揮できないからである。

次に、第１図乃至第３図に示す温間ヘッディング装置に
より、本発明の具体例を詳述する。

図において、（１）は鍛造機、（２）はダイスホルダ、
（３）は主ダイス固定ポル）、＋４１は主ダイス、（５
）は被加工材で、本例では頭付ボルトを示している。

（６）はパンチ、（７）はエアレスポンプからの潤滑剤
送液用の高圧ホースであり、マニホルダｉｌｌに連通さ
れている。

マニホルダｉ８１には切換パルプ（９）の複数が備えら
れ、該パルプ（９）を介して高圧ホースｆＩＯ）が本例
では３本接続されており、高圧ホース（ｌＯ）の２本は
それぞれ先端にノズル０１）　Ｈを有し、ノズル（１１
）はパンチ（６）側に、ノズル（国は主ダイス（４）の
前面側にそれぞれエアレスポンプ用の潤滑剤を送付可能
である。

α場はグリースポンプからの潤滑剤送付用の高圧ホース
であり、その中途に切換パルプ（１４Ｉを有する。

（１１９は混合器であり、前記高圧ホース（ｌＯ）の中
途に設けられ、該混合器θり内に、第３図（ａ）（ｂ）
で示すようにグリースポンプ相高圧ホースθ功の先端に
取付けられたノズル輛が設けられている。

Ｑ８１は混合潤滑剤用のパイプであり、中途に切換パル
プ１１７）を有し、主ダイス（４）側にネジ−を介して
固定されている。

本実株例では、主ダイス（４）側にネジ＠壜を介して固
定された冷却水パイプ（至）に前記パイプ（１１が防水
バッキング＠ｌを介して挿支されており、押出ローを介
してノックアウトピン６！ｌ）の挿通孔（２１Ａ）を介
して主ダイス（４）内に連通されている。

勾は逆流防止用パツキン、−は材料シュート、（財）は
潤滑剤回収装置、（ハ）は潤滑剤回収パイプ、翰は不純
物ロカ装置でおる。

又、（財）は潤滑剤回収槽、（ハ）は加工品回収箱で、
シュート（２）の延出端下方に配置されている。

四は冷却水送液パイプで、中途に切換パルプ−を有し、
前記冷却水パイプ瞥に連通されている。

（財）は水冷溝であり、主ダイス（４）の外聞に螺旋状
に形成され、前記冷却水パイプ（財）に連通されてい厘
１３ る。

（至）は冷却水出口、（至）は冷却水回収パイプを示し
ている。

而して、図示の鍛造機（１）において、５００℃〜９０
０℃に加熱された被加工材（５）は、主ダイス（４）と
パンチ（６）等により温間ヘッディング加工され、加工
後はノックアウトピン（２１）によって抜出され、シュ
ート（２）を介して回収箱（ハ）に次々と収納されるの
であるが、本例においては、エアレスポンプからの潤滑
剤がノズル（Ｉｌｌ　ＩＪ′４を介してパンチ（６）及
び主ダイス（４）の前面にスプレーされるとともに、該
潤滑剤を℃における動粘度を５〜４Ｑｃｓｔに調整し、
混合器θ均に送るとともに、グリースポンプ用の潤滑剤
と混合せしめ、パイプ（＋８、押出ローを介してノック
アウトピン挿通孔（２■に送り、ノックアウトピンク幻
の往復動によるポンプ作用によって、工具である主ダイ
ス（４）内部及び被加工材（５）に送付するのである。

次に、本発明の実施例を示す。

即ち、第１表に示す化学成分を有する高Ｍｎ鋼を厘１４ Ｍｌｏのボルトに温間ヘッディング加工した場合につい
て説明する。

第１表 供試材の化学成分（重量％） 前記第１表の供試材の１０．３ｍｇφ圧延材を９．ａａ
−にスキンバスした材料をＭＩＯアプセットボルトに温
間ヘッディング加工した。

温間鍛造温度は７５０℃〜８００℃とし、エアレスポン
プとグリースポンプを使用し、前述した条件の潤滑剤を
、主ダイス直前で混入して主ダイス及び被加工材に送液
した。

而して、第４図に高Ｍｎ非磁性鋼を使用し、７５０℃温
間ヘッディング加工における工具寿命とボルト首下部の
焼付発生率を滴下式（Ａ）、エアレスポンフスフレ一式
（Ｂ）および本発明方法（Ｃ）について比較する。

滴下式（Ａ）では主ダイス加工部に高温特性のすぐ蕨１
５ れた潤滑剤を使用しても２０００〜３０００　ケでボル
ト首下部に１００　％焼付きが発生した。また、エアレ
スポンプスプレ一式では４００００〜５００００ケにお
いてボルト首下部に１００チ焼付きが発生し、主ダイス
超硬部に割れが発生し、それ以上の使用は不可能であっ
た。

その点、本発明潤滑方法によれば、滴下式およびエアレ
スポンプスプレ一方式が５５０℃予熱温度であったのに
比し、７５０℃と高温で温間ヘッディング加工を実施し
たにも拘らず、５００００ケでもボルト首下部の焼付き
は３０チ以下で、主ダイス超硬部の割れも認められない
ことがわかる。

以上、詳述したように、本発明に係る温間鍛造における
潤滑方法によれば、組成が特定された粘度が異なる潤滑
剤を、エアレスポンプおよびグリースポンプを用いてそ
れぞれ個別に送付し、工具および被加工材の直前で混合
して潤滑するようにしているので、潤滑は完べきにでき
るし、しかも、潤滑剤の保管、長期連続使用等の取扱い
も利便となり、実益効果は大である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法に直接使用する鍛造機−例を示し、第
１図は要部の概略側面図、第２図は要部拡大断面図、第
３図ｉｔ）　＋２１は混合器２例の説明図、第４図は従
来２例と本発明方法の比較グラフである０ （！）・・・鍛造機、（４）・・・主ダイス、（６）・
・・被加工材、（６）・・・パンチ、（７）・・・エア
レスポンプ用潤滑材送付高圧ホース、（Ｉ均・・・混合
器、０ト・・グリースポンプ用潤滑剤送付高圧ホース、
（ｌ→・・・混合潤滑剤送付用パイプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　金属材料を５００℃〜９００℃で温間鍛造するに
   さいして、エアレスポンプとグリースポンプを用いて粘
   度がそれぞれ異なる潤滑剤を被加工材および工具に送っ
   て潤滑する方法であって、前記エアレスポンプ用の潤滑
   剤は、２０〜５０重ｔＳの硫化油脂又は硫化エステルと
   、１０〜３０重量％のノニオン系又はカチオン系の活性
   剤と、を主成分とする水溶性潤滑剤に、３０〜７０重量
   ％の油脂が含有されておシ、 前記グリースポンプ用の潤滑剤は、２０〜５０重量％の
   硫化油脂と、２〜１０重量％のリン系極圧剤と、を主成
   文とし、これに、１０〜３０重−ｉ％の油脂および２〜
   ３０重量％の黒鉛、二硫化モリブデン等の耐熱固形物が
   含有されており、前記エアレスポンプ用の潤滑剤の４０
   ’Ｃにおける動粘度を５〜４Ｑ　ｃｓｔに調節し、グリ
   ースボンＡ’２ プ用の潤滑剤に、被加工材および工具に送る直前におい
   て混合してから送ることを特徴とする温間鍛造における
   潤滑方法。