JPS5980496A - 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なう場合、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前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、この上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属材料との付着時
間が長く潤滑剤が鍛造加工式れる前に変質管おこしたり
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。

Ａ８ 斯る点に鑑み、本出願人は特公昭５２−４３１７６号公
報により、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５０〜１２０Ｋｇ／ｃｌＩ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
主ダイヌ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’
１５００’ｃ〜９００　’Ｃ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５ｏｏ℃〜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重量％の
硫化油脂又は硫化エステルと、２〜１ｏ重量％のリン系
極圧剤を主成分とする不水性潤滑剤に、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
％のリン系極圧剤を主成分とし、これに、１０〜３０］
ｉ量％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
度全２０〜４Ｑ　ｅｓｔに調節し、グリースポンプ用潤
滑剤の４０℃における動粘度を３５０〜５５０　ｃｓｔ
ｂ に調節し、これら潤渣剤を被加工材および工具に送る直
前で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ヲ５００℃〜
９００℃で温間鍛造するさいの潤滑方法に言及する。

ここで、温間鍛造温度ヲ５００℃〜９００℃にした理由
は、戻素鋼を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。

従って、加工荷重も著しく低く、加工性のよい５００℃
以上にしたのである。

一方、温間鍛造温度を９００℃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６ ために切断時に曲がったり、材料断面が変形することに
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Ｂｑ又は硫化エステルと、リン光極圧剤ｆｔ２〜
１０重量優とを含みて主成分とされた不水性潤滑剤に、
３０〜７０重量％の油脂（鉱油）が含有され、望しくけ
、５重量％以下の黒鉛、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（７ｏｏ℃〜９ｏｏ℃）テ温間
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。

まに１５０重量％以上含有すると、極圧剤などの成分バ
′フンスがとれなくなるし、それ以上含有しｉ７ ても価格の割には効果が少ないことから、５０重量％以
下とされている。

更に、リン系極圧剤を２〜１０重量％にした理由は、該
極圧剤は硫化油脂とともに高温における耐圧性に優れた
特質がある。

従って、該極圧剤が２重量％以下であるとその特質がな
くなるし、１０重量％以上になると価格の割にはその特
質は向上されないからである。

更に、前記不水性潤滑剤に３０〜７０重量％の油脂が含
有されるが、３０重量％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
〜３０重量％の黒鉛、二硫化モリブデン等の耐熱固形物
が含有されたものが使用される。

ここで、硫化油脂ｔ−２０〜５０重量％とじた理由は、
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重量％以下ではその機能を有効に奏することが
できず、１０重量％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重量％含有されるが、１０重量
％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
重量％とじたのは、２重量％以下では耐圧性、コロガリ
効果、耐熱効果が期待できないし、５０重量％以上にな
ると粘度調整が不可能になるからである。

面シて、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２０〜４Ｑ　ｅｓｔ
の潤滑剤は、冷却効果は大きいけれども、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、送付量を多くすると、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３５０〜５５０　ｃｓｔ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、不発明にあっては、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２０〜４Ｑ　ｅｓｔ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ヌ潤滑剤を４０℃における動粘度を
３５０〜５５Ｑ　ｃｓｔに調節し、グリースポンプで送
り、このように動粘度が異なる２液を被加工材及び工具
の直前で混合してから！　　１Ｇ 送付するのである。

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、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不水性潤滑剤を混合する前
で、動粘度を２０〜４Ｑ　ｏｓｔに調節したが、これは
、エアレスポンチを使用して送付するに、その動粘度が
４ＱＱ８を以上になると、送付が非常にＡｌｌ 困難で、主ダイヌ内での不純物の排出効果が期待できな
いし、５　ｃｓｔ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まいからである。

更に、グリースポンプ用潤滑剤の４０℃における動粘度
を３５０〜５５Ｑ　ｅｓｔにした理由は、エアレスポン
プから送られてきた動粘度２０〜４Ｑ　Ｏ８ｔの潤滑剤
に混合し、主ダイスに送液したとき、潤滑性に最適な粘
度が得られるからである。

即ち、粘度３５Ｑ　ｃｓｔ以下では潤滑効果が少なくな
るため、特に、高温域、例えば７００℃〜８００℃域で
の潤滑性が悪くなるし、一方、粘度５５Ｑ　ｃｓｔ以上
に彦ると、あまりにも粘度が高く、エアレスポンプから
の潤滑剤との混合ができず、均一な潤滑が確保できない
からである。

次に１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）は主ダイヌ固定ボ／Ｌ／）、（４）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）ハパンチ、（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μダ（８）に連通さ
れている。

マニホルダ（８）Ｋ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ＱＯが本例では
３本接続されており、高圧ホースａｔ）の２本はそれぞ
れ先端にノズ／１’　Ｑｌ）　０３を有し、ノズルαＤ
はパンチ（６）側に、ノズ１ＶＱ２は主ダイス（４）の
前面側圧それぞれエアレスポンプ用の潤滑剤を送付可能
である。

側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（１４１ｉ有する。

西は混合器であり、前記高圧ホースα０の中途に設けら
れ、該混合器（至）内に、第３図（ａ）　（ｂ）で示す
ようにグリーヌポンプ用高圧ホース側の先端に取付けら
れたノズルαＧが設けられている。

（至）は混合潤滑剤用のパイプであり、中途に切換パル
プαη會有し、主ダイス（４）側にネジＣｌ１ｌｌを介
して固定されている。

本突施例では、主ダイス（４）側にネジｃ１つを介して
固定された冷却水パイプ（２）に前記パイプ叫が防水バ
ッキング６〃ヲ介して挿支されており、押出口−１８ を介してノックアウトピンｆ２Ｄの挿通孔（２ｘＡ）ｆ
介して主ダイス（４）内に連通されている。

のは逆流防止用パツキン、■は材料シュート、囚は潤滑
剤回収装置、田は潤滑剤回収装置、ωは不純物ロカ装置
である。

又、＠は潤滑剤回収槽、□□□は加工品回収箱で、シュ
ート［株］の延出端下方に配置されている。

翰は冷却水送液パイプで、中途に切換パルプ（７）を有
し、前記冷却水パイプ（ト）に連通されている。

（財）は水冷溝であり、主ダイス（４］の外周に螺旋状
に形成され、前記冷却水パイプ（至）に連通されている
。

（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（２Ｄによって抜出され、シュー
ト（ハ）を介して回収箱（至）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　　
１４ 滑剤がノズ／ｌ／　（１１１ｏを介してパンチ（６）及
び主ダイス（４）の前面にヌグレーされるとともに、該
潤滑剤を４０℃における動粘度を２０〜４Ｑ　ｃｓｔに
調整し、混合器ＱａＫ送るとともに、グリースポンプ用
の潤滑剤はこれを４０℃における動粘度を３５０〜５５
０　ｅａｔに調節（調整）してから、混合器叫によって
、両温滑剤を混合せしめ、パイプ（至）、押出口（イ）
を介してノックアウトピン挿通孔ｍム）に送り、ノック
アウトピンｃ２］）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ｔ−Ｍ１
０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％） １１５ 前記第１表の供試材の１０．３ｍ、１圧延材ｔ−９，８
６■ダにスキンバスした材料’１Ｍ１０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ヌ及び被加工材に送液
した。

而して、第４図に高扁非磁性鋼を使用し、７５０℃温間
ヘッディング加工における工具寿命とポル１首下部の焼
付発生率を滴下式（Ａ）、エアレスポンプスプレ一式の
）および本発明方法（０）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れた
潤滑剤を使用しても２０００〜３０００ケでボルト首下
部に１００４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％焼付きが発生し、主ダイヌ超硬部
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
スポンプスプレー式が５５０℃予熱温度であったのに対
し、７５０℃と高温で温間ヘッディング加工全実施した
にも拘らず、５００００ケでもボルト首下部の焼付きは
３０９６以下で、主ダイヌ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ヒフ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
も利便とカリ、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−例金示し、第
１図は要部の概略側面図、第２図は要部拡大断面図、第
６図（１）　（２）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。 （１）・・・鍛造機、（４）・・・主ダイヌ、（５）・
・・被加工材、（６）憲　１７ ・・・パンチ、（７）・・・エアレスポンプ用潤滑材送
付高圧ホーヌ、叫・・・混合器、■・・・グリースポン
プ用潤滑剤送付高圧ホース、（至）・・・混合潤滑剤送
付用パイプ。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 ７７５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　金属材料を５００　’Ｃ〜９００　’Ｃ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、２ｏ〜５０重量％の硫化油脂又は硫化エ
   ステルと、２〜１０重量％のリン系極圧剤を主成分とす
   る不水性潤滑剤に、３０〜７０重量％が油脂が含有され
   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、２〜１ｏ重量％のリン系極圧剤を主成分と
   し、これに、１０〜５０重量％の油脂および２〜３ｏ重
   量優の黒鉛、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
   おけルミ粘度ｖｉ−２０〜４Ｑ６Ｂｔに調節し、グリー
   ヌポン２ プ用潤滑剤の４０℃における動粘度全３５０〜５５０ｅ
   ｓｔに調節し、これら潤滑剤を被加工材および工具に送
   る直前で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。