(57)【要約】【課題】金属ないし合金製の被加工材の塑性加工に使用される金属塑性加工用治具において、加工成形品の表面に線状の傷が発生しないように塑性加工を行うことが可能な金属塑性加工用治具を提供する。【解決手段】金属ないし合金製の被加工材に加工面を接触させながら該加工面を該被加工材に対して相対的に移動させながら該被加工材を塑性加工するために使用される金属塑性加工用治具であって、該治具の加工面の算術平均表面粗さＲａが０．１２μｍ以下であるとともに、該加工面は、加工方向に沿った射影で見たとき、幅が２００μｍ以上であって且つ高さが１０μｍ以上の突部が観察されないように平滑化されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ないし合金製の被加工材に加工面を接触させながら該加工面を該被加工材に対して相対的に移動させながら該被加工材を塑性加工するために使用される金属塑性加工用治具であって、該治具の加工面の算術平均表面粗さＲａが０．１２μｍ以下であるとともに、該加工面は、加工方向に沿った射影で見たとき、幅が２００μｍ以上であって且つ高さが１０μｍ以上の突部が観察されないように平滑化されていることを特徴とする金属塑性加工用治具。
【請求項２】
前記治具の少なくとも加工面が硬質表面処理膜により被覆されている請求項１に記載の金属塑性加工用治具
【請求項３】
前記表面処理膜が炭素膜である請求項１または２に記載の金属塑性加工用治具。
【請求項４】
前記表面処理膜が多結晶ダイヤモンドである請求項１〜３に記載の金属塑性加工用治具。
【請求項５】
リング形状を有しており、内側の環状面が加工面となっている請求項１〜４の何れかに記載の金属塑性加工用治具。
【請求項６】
しごき加工に使用される請求項１〜５の何れかに記載の金属塑性加工用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の塑性加工に使用される金属塑性加工用治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属の塑性加工としては、圧延加工、曲げ加工、剪断加工、絞り加工、しごき加工などが知られているが、このような塑性加工は、例えば超硬合金製の剛性基材からなる治具を、被加工材である金属に接触させて行われる。
【０００３】
ところで、上記のような塑性加工は、一般的には油等の潤滑剤を用いて被加工材と加工用治具とを直接接触させないように加工している。しかしながら、例えばしごき加工の様な高面圧下での塑性加工の場合、局部的に見ると、潤滑膜の維持が出来ずに被加工材と加工用治具とが直接接触するため被加工材が加工面に焼き付き、成形加工品の表面荒れを生じることがある。また、加工用治具として超硬合金などの焼結体を用いる場合、焼結体中にはどうしても微小なボイドを有しており、超硬合金の表面を鏡面加工してもその表面にはボイドが露出している。このようなボイドを有する表面の治具を用いて例えばアルミニウムのように軟質な金属の塑性加工を行うと、加工面に軟質に金属の摩耗粉が付着堆積（ビルドアップ）するという不都合も生じる。上記のような焼き付きや付着堆積が発生すると、成形加工品の表面荒れが生じるばかりか、加工用治具表面の摩耗の進行や再研磨による寸法変化など、工具寿命が著しく低下してしまう。
【０００４】
従って、金属の塑性加工に用いる治具では、その加工面に、主として耐摩耗性や耐焼き付き性などを目的として硬質膜を設けるという手段が広く採用されている（例えば、特許文献１〜２参照）。
【０００５】
また、剛性基材の加工面に形成される硬質膜は、その表面はある程度平滑な面であることが必要であり、特許文献１，２さらには特許文献３や４においては、その表面の算術平均表面粗さＲａ，最大高さ粗さＲｍａｘ、凹凸のサイズや個数が一定の範囲となるように調整されている。
【０００６】
しかしながら、塑性加工の方式によっては、上記のような硬質膜の表面の粗さや凹凸のサイズ及び個数を満たさないような場合においても有効に利用できることがある。一方で、上記の要件を満たすよう調整した場合においても、得られる加工品の表面に、線状の傷が生成することがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２７８３７４６号
【特許文献２】ＷＯ２０１７／０３３７９１号
【特許文献３】特許４９８４２６３号
【特許文献４】特許第５１５２８３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、金属ないし合金製の被加工材の塑性加工に使用される金属塑性加工用治具において、加工成形品の表面に線状の傷が発生しないように塑性加工を行うことが可能な金属塑性加工用治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、金属塑性加工により得られる加工品の表面に生成する線状傷について検討した結果、このような線状傷は、被加工材に加工用治具の加工面を接触させながら該加工面を該被加工材に対して相対的に移動させて塑性加工を行うときに加工用治具の加工面に存在する突部により加工方向に沿って生じているものであり、このような線状傷の生成は、加工面に不可避的に生じるある程度の大きさの凹凸の位置を調整することにより有効に回避できるという知見を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明によれば、金属ないし合金製の被加工材に加工面を接触させながら該加工面を該被加工材に対して相対的に移動させながら該被加工材を塑性加工するために使用される金属塑性加工用治具であって、該治具の加工面の算術平均表面粗さＲａが０．１２μｍ以下であるとともに、該加工面は、加工方向に沿った射影で見たとき、幅が２００μｍ以上であって且つ高さが１０μｍ以上の突部が観察されないように平滑化されていることを特徴とする金属塑性加工用治具が提供される。
【００１１】
本発明の金属塑性加工用治具においては、
（１）前記加工面は、表面処理膜に覆われていること、
（２）前記表面処理膜が炭素膜であること、
（３）前記表面処理膜が多結晶ダイヤモンド膜であること、
（４）リング形状を有しており、内側の環状面が加工面となっていること、
（５）しごき加工に使用されること、
が好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の金属塑性加工用治具は、その加工面を金属ないし合金製の被加工材に接触させた状態で相対的に移動させながら行われる塑性加工、例えば、しごき加工、絞り加工、線引き加工に適用されるものであるが、その加工面の算術平均表面粗さＲａが０．１２μｍ以下として得られる加工品の表面荒れを回避すると同時に、加工方向に沿った射影で見たとき、幅が２００μｍ以上であって且つ高さが１０μｍ以上の突部が観察されないように平滑化されている点に大きな特徴を有する。
このような加工方向に沿った射影で見たときの突部の幅や高さが一定値以下となるように加工面が平滑化されていることにより、加工方向に沿って線状に延びる傷が加工品表面に発生することを有効に防止できる。
【００１３】
このような本発明の金属加工用治具は、特にアルミニウムやアルミニウム合金のような比較的軟質の金属ないし合金について行われる過酷なしごき加工用のダイスとして好適に適用され、これら金属ないし合金製の缶体の成形に最も好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の原理を説明するための説明図。
【図２】本発明の金属塑性加工用治具の要部を示す概略側断面図。
【図３】炭素膜表面のラマン分光スペクトルの一例を示す図。
【図４】しごき加工を利用したプレス成形プロセスの一例を示す図。
【図５】本発明が適用された環状しごき加工用ダイスの一部側断面図。
【図６】図５の環状しごき加工用ダイスの全側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の金属塑性加工用治具は、その加工面を金属ないし合金製の被加工材に接触させた状態で相対的に移動させながら行われる塑性加工に適用されるものであるが、一定の条件を満足するように、その加工面が平滑されている。
【００１６】
先ず、第１の条件は、この加工面、即ち、被加工材と接触する面の表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ−０６０１−１９９４）が０．１２μｍ以下、特に０．０８μｍ以下でなければならない。この表面粗さＲａは、所謂算術平均粗さであり、この表面粗さＲａがかかる範囲となるように平滑化されていることにより、塑性加工に際して、加工面と被加工物の表面（被加工面）との滑り性が確保され、得られる加工品の表面（被加工表面）の表面荒れを有効に回避することができる。
【００１７】
ところで、上記のように表面粗さＲａが一定の値以下となるように平滑化を行っただけでは、加工方向に沿って線状に延びる大きな線幅の傷の生成を効果的に抑制することはできない。
【００１８】
例えば、図１において、図１（ａ）には、この治具の加工面の平面図が示され、図１（ｂ）には、加工方向に沿った面で見た射影が示されており、図１（ｃ）では、加工された被加工物の表面（被加工面）の平面図が示されている。かかる図１において、治具の加工面には、３つの突部Ａ，Ｂ，Ｃが存在しており、それぞれの幅をＷＡ，ＷＢ、ＷＣとする。図１（Ｃ）から理解されるように、突部Ａの加工方向上に突部Ｂが存在しているが、突部Ｃは、突部Ａの加工方向から離れて存在している。
従って、この治具の加工面について、加工方向に追った面でみた射影は、図１（ｂ）に示すように、突部Ａと突部Ｂとの射影は重なって見え、その幅Ｘは、突部Ａの幅ＷＡ及び突部Ｂの幅ＷＢよりも大きいが、突部Ｃの射影幅は、そのままＷｃとなっている。
【００１９】
即ち、上記のような突部Ａ〜Ｃが加工面に存在している治具を用い、該加工面が被加工材の被加工面に接触しながら相対的に移動するようにして塑性加工を行うと、図１（ｃ）に示されているように、各突部Ａ〜Ｃの射影に対応して、加工方向に沿って、線幅ＷＡの線状傷Ａ’，線幅ＷＢの線状傷Ｂ’及び線幅ＷＣの線状傷Ｃ’が生成することとなる。なお、これら線状傷Ａ’、  Ｂ’及び  Ｃ’の幅はそれぞれ品質上問題ない範囲とする。この場合、突部Ａ及びＢに対応して生成している線状傷Ａ’及び線状傷Ｂ’は、射影が重なっているため、ＷＡ及びＷＢよりも大きな線幅Ｘの線状傷となっている。
【００２０】
上述した説明から理解されるように、治具の加工面に生成している複数の突部が近い位置に存在している場合（即ち、各突部の加工方向上に他の傷が存在する場合）、各突部の幅よりも大きな幅の線状傷が、被加工面に形成されることとなる。即ち、個々の突部の幅が小さくなるように調整されていたとしても、射影が重なっている場合には、各突部の幅よりも大きな線幅の線状傷Ｘが被加工面に形成されてしまい、塑性加工により得られる加工物の外観が損なわれてしまうこととなる。
【００２１】
従って、本発明では、加工方向に沿った射影でみて、一定の幅の突部が存在しないように、具体的には、一の突部に対しての加工方向に他の突部が存在しないように、治具の加工面を平滑化するわけである。即ち、本発明では、加工方向に沿った射影で見たとき、幅が２００μｍ以上、好ましくは１６０μｍ以上の突部が観察されないように、治具の加工面の平滑化が行われる。
【００２２】
さらに、本発明においては、上記の射影でみたとき、高さｈ（図１（ｂ）参照）が１μｍ以上、特に１０μｍ以上の突部が観察されないように平滑化を行うことも重要である。即ち、射影で観察される突部の幅が上記のように一定の値以下に調整されていたとしても、高さｈが大きな突部が存在していると、被加工面に形成される傷が深くなってしまい、やはり塑性加工により得られる加工物の外観が損なわれてしまうからである。突部の高さについては、加工時の潤滑状態により油膜厚さが異なるため、一意に決定することは困難であるが、被加工物の傷の深さとして１μｍ以上となると目視でも傷が目立つようになる。そのため、仮に、潤滑剤を全く使用せずに加工した場合、１μｍ以上の突部が問題となるが、様々な検討の結果、後述する実験例１にも示したが、従来技術の潤滑状態であれば１０μｍが一つの目安となることがわかっている。
【００２３】
本発明の金属塑性加工用治具は、上記のような条件を満足するように加工面が平滑化されている限り、その材質は特に制限されるものではないが、被加工材が金属ないし合金であり且つ加工面と被加工面とが接触しながら相対的に移動して塑性加工が行われるという過酷な加工に適用されるものであることから、通常、図２の概略図に示されているように、剛性基材１と剛性基材１の表面に設けられた表面処理膜３とを備えていることが好適であり、この表面処理膜３の表面に、前述したように平滑化された加工面が存在することとなる。
【００２４】
剛性基材１は、特に限定される物ではないが、過酷な塑性加工に耐え得る剛性と成膜に耐え得る耐熱性を有する材料からなるものが好適である。このような剛性と耐熱性とを兼ね備えた材料としては、タングステンカーバイド（ＷＣ）とコバルトなどの金属バインダーとの混合物を焼結して得られる所謂超硬合金や、炭化チタン（ＴｉＣ）などの金属炭化物や炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）などのチタン化合物とニッケルやコバルトなどの金属バインダーとの混合物を焼結して得られるサーメット、あるいは炭化ケイ素（ＳｉＣ）や窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）といった硬質セラミックスなどが代表的である。
【００２５】
表面処理膜３は、目的とする効果により適宜選択されるべきであり、従って、その材質は制限されず、例えば各種金属酸化物等から形成されていてもよいが、軟質金属の塑性加工用治具として耐摩耗性、耐焼き付き性を重視した場合、一般的には、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ、ＤＬＣなどの硬質膜が好適であり、中でもＤＬＣや多結晶ダイヤモンドなど、ダイヤモンド結晶を含む炭素膜であることが特に好適である。
【００２６】
本発明において、このような炭素膜（即ち、表面処理膜３）は、下記式（１）：
ＩＤ／ＩＧ      （１）
式中、
ＩＤは、炭素膜３の表面のラマン分光スペクトルにおける１３３３±１０ｃｍ−１での最大ピーク強度であり、
ＩＧは、炭素膜３の表面のラマン分光スペクトルにおける１５００±１００ｃｍ−１での最大ピーク強度である、
で表される強度比が０．５〜５．０、特に０．８〜３．０の範囲にあることが好適である。
【００２７】
後述する実験例で形成された炭素膜のラマン分光スペクトルを示す図３を参照して、１３３３±１０ｃｍ−１での最大ピーク強度ＩＤは、膜中のダイヤモンド成分に由来するものであり、１５００±１００ｃｍ−１での最大ピーク強度ＩＧは、膜中のグラファイト成分に由来する。従って、上記のピーク強度比が小さい程、グラファイトの含有量が多く、ピーク強度比が大きい程、よりダイヤモンド結晶に近い膜であること示す。このことから理解されるように、本発明において好適な炭素膜は、上記強度比を満足するようにグラファイト成分を含有しており、これにより、優れた硬度と共に、下地の剛性基材１との密着性が確保され、良好な耐衝撃性を示し、例えば繰り返し過酷な塑性加工を行った場合においても、膜剥がれを有効に回避して加工用治具の高寿命化を期待することができる。
【００２８】
上述した炭素膜は、熱フィラメントＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ、高周波プラズマＣＶＤ、熱プラズマＣＶＤ等の公知の方法で剛性基材１の表面に成膜し、次いで表面研磨することにより作製される。
【００２９】
尚、成膜に際しては、原料ガスとして、一般に、メタン、エタン、プロパン、アセチレン等の炭化水素ガスを水素ガスで１％程度に希釈したガスが使用され、この原料ガスには、膜質や成膜速度の調製のために、適宜、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素等のガスが少量混合されることもある。
上記の原料ガスを使用し、上記剛性基材１を７００〜１０００℃の高温に加熱し、マイクロ波や高周波等によりプラズマを発生させ、プラズマ中で原料ガスを分解して活性種を生成せしめ、剛性基材１上でダイヤモンド結晶を成長させることにより成膜が行われる。かかる成膜に際しては、プラズマ中で解離した水素原子が、剛性基材１上に生成したグラファイトやアモルファスカーボンを選択的にエッチングし、これにより、ダイヤモンド成分が多く、膜のラマン分光スペクトルのピーク強度比を前述した範囲内とすることができる。
【００３０】
尚、炭素膜について、その製法を示したが、他の材質の無機酸化物による表面処理膜３を形成する場合にも、上記と同様、ＣＶＤやＰＶＤなど従来公知の方法により剛性基材１の表面に成膜することができる。
【００３１】
ところで、上記のような表面処理膜、特にＣＶＤを用いて成膜された膜は、成膜に際して必要に応じて選択的にエッチングを行い、結晶に成長を促すため、その表面が粗くなりやすい。このため、塑性加工用治具として用いるためには、成膜後、研磨処理に供することにより、平滑化を行うことが必要となる。
【００３２】
このような表面処理膜３の表面研磨は、それ自体公知の方法で行うことができる。
例えば、ダイヤモンド砥粒などの砥石を用いた機械的な研磨方法でもよいし、化学作用を利用した研磨方法でもよい。これらの機械的および化学的手法を複合した研磨方法でもよい。これらの研磨方法により、膜の算術平均表面粗さＲａを前述した範囲に調整することができる。
【００３３】
ところで、本発明では、少なくとも加工面は、加工方向に沿った射影でみて、観察される突部の幅及び高さが所定の範囲を超えるものが存在しないように平滑化することが必要である。
即ち、従来のようにして研磨加工を行って平滑化した場合、どうしても、上記の射影で見て、幅や高さが所定値を超えるもの存在してしまう。これは、面全体として見ると研磨により表面は平滑化され、その表面粗さＲａは小さくなるが、成膜に際して異物や基材のキズなどを基点として特異的に成長した結晶が、周辺との硬度差により磨き残されるからである。このため、本発明では、例えば顕微鏡観察等により、所定の幅や高さが所定値以上となる突部を局部的に研磨することによって所定値よりも低くする作業（仕上げ研磨）が行われる。これは、膜厚が薄く、処理により粗さが大きくなりにくいＰＶＤにより成膜された表面であっても同様であり、特異的に肥大化した粒子が発生し、表面に成膜されるため、ＣＶＤの場合と同様、研磨が必要となる。
この、局部的な研磨を行う方法としては、特に限定されることはない。例えば、砥石を用いた機械的な研磨方法でも良いし、パルスレーザーなどの高エネルギービームを用いて、特異的な結晶のみを除去してもよい。
【００３４】
本発明において、上述した加工面を備えた金属塑性加工用治具は、加工面と被加工面とが接触しながら相対的に移動して塑性加工が行われる工具、例えば、絞り加工、しごき加工、線引き加工などを行う工具として使用されるが、特に加工面と被加工面との間に高い面圧が加わって塑性加工が行われる際に使用されるしごき加工用ダイスとして好適に使用される。
【００３５】
また、本発明において、被加工材の材質は、種々の金属ないし合金であり、特に限定されることはない。アルミニウム、銅、鉄、或いは、これらの金属を含む合金、さらにはぶりきなどの錫めっき鋼板や化成処理を施したアルミニウム板などの表面処理鋼板、さらには、少なくとも一面にポリエステル等の有機被膜が形成されているプレコート金属板などであってよい。
【００３６】
図４には、本発明の金属塑性加工用治具をしごき加工用ダイスとして用いたプレス加工により金属缶の製造プロセスを示したものである。
【００３７】
この図４において、金属缶の成形に用いる素板（例えばアルミニウム板）１１は、先ず、打ち抜き加工に付せられ、これにより、金属缶用の円板１３が得られる（図３（ａ）参照）。
かかる打ち抜き加工では、円板１３の直径に相当する外径を有する打ち抜き用パンチ１５と、素板１１を保持し且つ円板１３の直径に相当する開口を有するダイ１７が使用される。即ち、パンチ１５によりダイ１７上に保持された素板１１を打ち抜くことにより、所定の大きさの円板１３が得られる。
尚、かかる製造プロセスで製造する成形物の形態によっては、素板１１は、他の形状（例えば矩形状）に打ち抜かれることもある。
【００３８】
上記のようにして得られた円板１３は、絞り加工に付せられ、これにより、ハイトの低い絞り缶（有底筒状体）１９が得られる（図４（ｂ）参照）。
かかる絞り加工においては、ダイ２１上に打ち抜かれた円板１３が保持され、この円板１３の周囲はしわ押え用の治具２３によって保持されている。ダイ２１には、開口が形成されており、絞り用のパンチ２５を用いてダイ２１の開口内に円板１３を押し込むことにより、絞り缶１９が得られることとなる。
尚、このダイ２１の開口の上端のコーナー部（円板１３を保持している側）にアール（曲率部）が形成されており、円板１３が速やかに且つ折れることなく、ダイ２１の開口内に押し込まれるようになっており、パンチ２５の外径は、円板１３のほぼ厚みに相当する分だけ、ダイ２１の開口の径よりも小さく設定されている。即ち、この絞り加工では、薄肉化はほとんど行われない。尚、絞り加工は成形品の形状に応じて複数回行う場合もある。
【００３９】
次いで、上記で得られた絞り缶１９は、しごき加工に付せられ、これにより、ハイトが高く且つ薄肉化された金属缶基体（絞りしごき缶）２７が成形される（図４（ｃ）参照）。
このしごき加工では、上記の絞り加工により得られた絞り缶１９の内部にしごき用のパンチ２９を挿入し、環状のしごき加工用ダイス３１の内面に該筒状体１９の外面を圧接しながら、パンチ２９を降下させることにより、ダイス３１により、筒状体１９の側壁が薄肉化されていくこととなる。これにより、薄肉化され、且つ薄肉化の程度に応じてハイトが高くなった金属缶基体２７が得られることとなる。
【００４０】
図４から理解されるように、この打ち抜き加工、絞り加工及びしごき加工の一連の工程において、打ち抜き加工では、摺動性は不要であるが、絞り加工からしごき加工になるほど、用いる金型と被加工物との間の摺動性を要する。即ち、高い面圧で治具の加工面と被加工面とが相対的に移動する。特にしごき加工では、被加工物の降伏応力を超える面圧が加わるため、最も摺動性を要する。
【００４１】
本発明では、この環状のしごき加工用ダイス３１として、前述した平滑化された加工面を有する金属塑性加工用治具が使用される。
【００４２】
即ち、上述した図４（特に図４（ｃ））と共に、上記ダイス３１の部分側面を被加工物である絞り缶１９と共に示す図５、及びダイス３１の側断面図を示す図６を参照して、このしごき加工用ダイス３１は、しごき加工に際して、絞り缶（被加工物）１９の加工方向上流側に位置している傾斜面３３と、加工方向下流側に位置している傾斜面３５と、その間のフラットな面３７とを有しており、被加工物１９と接触する領域が加工面４１となっており、これらの面３３、３５、３７を含む全面に前述した表面処理膜３が形成されている。
【００４３】
ところで、図４〜６に示されているしごき加工用ダイス３１においては、加工面４１はフラットな面３７（この部分はランド部とも呼ばれる）を含む内側の環状面（傾斜面３３、フラットな面３７及び傾斜面３５が存在する領域）に形成されており、表面処理膜３は、少なくとも加工面４１（即ち、しごき加工に際して面圧が加わる面）に形成されていればよいが、好ましくは、表面処理膜３の両端部が、加工面４１から離れた位置に存在していることが、過酷なしごき加工に際して、膜剥がれをより確実に防止する上で好ましく、このような観点から、炭素膜３は、通常、前記環状面の全体、特に剛性基材１の全面（図４での上面を除く）に形成されていることが最適であり、このような炭素膜３において、少なくとも加工面４１が前述した条件を満足するように平滑化されている。
【００４４】
また、図では示されていないが、剛性基材１の内部には、冷却管などが通され、しごき加工に際しての加工面４１の温度上昇を抑制するように構成されていることが好適である。
【００４５】
さらに、図４の例では、一つの環状しごき加工用ダイス３１が配置されているが、このような環状しごき加工用ダイス３１を、加工方向に対して、適当な間隔をおいて複数配置することも可能である。この場合、加工方向下流側に配置されるダイス３１の空隙Ｄが小さくなり、これにより、徐々に薄肉化されることとなる。
【００４６】
本発明においては、上述したしごき加工用ダイス３１を用いてのしごき加工は、水や潤滑剤を含む液体（クーラント）環境下で行う所謂ウエット加工により行うこともできるし、クーラントを使用しない所謂ドライ加工で行うこともできる。ドライ加工の場合、ウエット加工に比べて成形中の油膜厚さが小さいため、被加工材へのダイス表面の転写性が上がり、より鏡面を得られるが、限界しごき率が小さくなるばかりか、前述のように加工面の温度上昇を抑制するための冷却装置が必要となるため、実施形態としてはウエット加工が好適である。
【００４７】
また、本発明において、上述したしごき加工用ダイス３１を用いてのしごき加工は、先にも述べたように、種々の金属ないし合金材、例えば、アルミニウム、銅、鉄或いは、これらの金属を含む合金、さらにはブリキなどの錫めっき鋼板や化成処理を施したアルミニウム板などの表面処理鋼板、少なくとも一面に有機被膜をもつプレコート金属板などについても適用でき、しごき率の高い過酷なしごき加工を繰り返し行うことができる。
特に、管状のしごき加工用ダイス３１を用いてのしごき加工は、前述した図４に示すプロセスで金属缶基体を製造する際のしごき加工に好適に使用することができ、中でも、アルミニウム缶の製造に最も好適に適用される。
【実施例】
【００４８】
本発明を次の実験例で説明する。
尚、以下の実験例において、表面粗さの測定は、（株）東京精密製表面粗さ計（サーフコム２０００ＳＤ３）を使用し、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に準拠し、算術平均粗さＲａを測定した。
【００４９】
＜実験例１＞
表１に示す幅及び最大高さを有するダイヤモンドコーティングが表面に施されたダイスを用いて、アルミニウム板のしごき加工を行った。アルミニウム板は、Ａ３００４材を板厚０．２９ｍｍに圧延したものを打ち抜き、絞り加工を行いΦ９５ｍｍの有底筒状体を成形し、成形試験に用いた。
成形試験は、外径Φ６６ｍｍのパンチを速度２００ｓｐｍにて移動させ、まず絞り加工を行いΦ６６ｍｍの筒状体を成形し、そのまま、三回のしごき加工に付せた。この時、各しごきダイスの間からエマルジョンであるクーラントを噴出してウエット環境下での成形を行い成形缶を得た。また、金型上の突起をレーザー顕微鏡にて測定して、各突起の断面形状を得た。得られた断面形状と金型上の突起の位置から加工方向に追った射影形状を算出して、成形した缶の傷との比較を行った。缶の傷は白色干渉計を用いて測定した。また、その際、目視での線状傷の有無を判断した。表１にその結果を示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１は特徴的な物だけを抜き出しているが、射影突部と缶胴傷との形状を比較すると、その幅についてはほぼ等しいことが分かり、幅２００μｍ以上の傷は目視でも確認出来ることが示される。クーラントを介しているため、金型の突部高さよりも缶胴傷の深さは小さくなっているが傷の深さが１．０μｍを超える物は目視でも確認でき、その際、突部の高さは１０μｍ程度であることが分かる。
【００５２】
＜実験例２＞
実験例１と同様の手法にてΦ６６ｍｍの成形缶を得た。この時、表２に示すようにしごきダイスの算術平均表面粗さＲａを変化させて、成形可否および缶の外観を確認した。表２に結果を示す。なお、実験例１に示されるような金型表面の射影突部を原因とする線状傷については、実験例２では無視している。
【００５３】
【表２】
2020069506.tif 000004
【００５４】
表２の結果から、ウエット環境下で缶体の加工を行う場合、加工を成功させるためには金型表面粗さＲａが０．１２μｍ以下に平滑化する必要があり、鏡面性を高くし、外観価値を向上させるためには、０．０８μｍ以下とすることがより好ましいことが示される。
【００５５】
上記実験例から、加工面を金属ないし合金製の被加工材に接触させた状態で相対的に移動させながら行われる塑性加工において、加工方向に沿って線状に延びる傷が加工品表面に発生することを有効に防止するためには、その加工面の算術平均表面粗さＲａが０．１２μｍ以下であると同時に、加工方向に沿った射影で見たとき、幅が２００μｍ以上であって且つ高さが１０μｍ以上の突部が観察されないように平滑化されていることが望ましいことが示される。
【００５６】
なお、本発明は、上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を
逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１：剛性基材
３：炭素膜
１９：被加工物（筒体）
３１：しごき加工用ダイス
４１：加工面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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