(57)【要約】【課題】  潤滑被膜が表面に形成された塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることにある。【解決手段】  この製造方法は、塑性加工時の焼き付きを防止するための潤滑被膜が表面に形成された塑性加工用素材の製造方法である。この製造方法は、素材を前加工するための第１工程と、素材の表面を予備加熱するための第２工程と、素材の表面に潤滑剤を塗布するための第３工程と、素材を加熱することで、塗布された潤滑剤を乾燥させるとともに素材の表面に潤滑被膜を形成させるための第４工程とから構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性加工時の焼き付きを防止するための潤滑被膜が表面に形成された塑性加工用素材の製造方法であって、
素材を前加工するための第１工程と、
前記素材の表面を予備加熱するための第２工程と、
前記素材の表面に潤滑剤を塗布するための第３工程と、
前記素材を加熱することで、塗布された前記潤滑剤を乾燥させるとともに前記素材の表面に前記潤滑被膜を形成させるための第４工程とから構成される、塑性加工用素材の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程における予備加熱温度は、３０〜８０℃の範囲内である、
請求項１に記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程における予備加熱時間は、１０〜３０分の範囲内である、
請求項１又は２に記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項４】
前記第４工程における加熱温度は、３０〜８０℃の範囲内である、
請求項１から３のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項５】
前記第４工程における加熱時間は、１０〜３０分の範囲内である、
請求項１から４のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項６】
前記第２工程における予備加熱温度は、予め定められた設定予備加熱温度にて制御可能である、
請求項１から５のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項７】
前記第２工程における予備加熱時間は、予め定められた設定予備加熱時間にて制御可能である、
請求項１から６のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項８】
前記第４工程における加熱温度は、予め定められた設定加熱温度にて制御可能である、
請求項１から７のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項９】
前記第４工程における加熱時間は、予め定められた設定加熱時間にて制御可能である、
請求項１から８のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項１０】
前記第２工程は、前記素材を搬送しながら前記素材の予備加熱が行われ、
前記第３工程は、前記素材を搬送しながら前記素材に対して前記潤滑剤の塗布が行われ、
前記第４工程は、前記素材を搬送しながら前記素材の加熱が行われる、
請求項１から９のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項１１】
前記第２工程は、前記素材を第１搬送手段により搬送しながら前記第１搬送手段を囲うよう配置された予備加熱室へ予備加熱用温風を供給することにより、前記素材の予備加熱が行われる、
請求項１から１０のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項１２】
前記第２工程は、前記予備加熱室から排出される前記予備加熱用温風を回収し前記設定予備加熱温度まで加熱し再度前記予備加熱室へ供給することにより、予備加熱が行われる、
請求項１１に記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項１３】
前記第２工程は、前記第１搬送手段の搬送方向下流側から前記予備加熱用温風を供給することにより予備加熱が行われる、
請求項１１又は１２に記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項１４】
前記第３工程は、前記素材を第２搬送手段により搬送しながら潤滑剤浸漬槽に貯留された前記潤滑剤に前記素材を浸漬することにより、前記潤滑剤の塗布が行われる、
請求項１から１３のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項１５】
前記第３工程における搬送時間は、５〜１５秒の範囲内である、
請求項１０から１４のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項１６】
前記第３工程の搬送時間は、予め定められた設定搬送時間に制御可能である、
請求項１０から１５のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項１７】
前記第４工程は、前記素材を第３搬送手段により搬送しながら前記第３搬送手段を囲うよう配置された乾燥室へ乾燥用温風を供給することにより、前記潤滑剤の乾燥及び前記潤滑被膜の形成が行われる、
請求項１から１６のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項１８】
前記第４工程は、前記乾燥室へ供給された前記乾燥用温風を第１排気手段により系外へ排気しながら前記潤滑剤の乾燥及び前記潤滑被膜の形成が行われる、
請求項１７に記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項１９】
前記第４工程は、前記第３搬送手段を囲うよう前記乾燥室と隣接して配置された換気室へ換気用空気を供給することにより、前記素材に付着した余剰潤滑剤を除去する、
請求項１７又は１８に記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項２０】
前記第４工程は、前記換気室へ供給された前記換気用空気を第２排気手段により系外へ排気しながら前記余剰潤滑剤の除去を行う、
請求項１９に記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項２１】
前記潤滑剤は、油性潤滑剤である、
請求項１から２０のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項２２】
前記油性潤滑剤は、
揮発性のベース液たる有機溶剤と、
二塩基酸以上の多塩基酸と、
炭素数１０以上の炭素鎖を持つアルコールとを含有する、
請求項２１に記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項２３】
前記有機溶剤が人体に対して影響の少ないものであり、及び／又は、引火点が４０℃以上のものである、
請求項２２に記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項２４】
前記油性潤滑剤における前記二塩基酸以上の多塩基酸の含有濃度が０．５〜２０重量％の範囲内であり、前記アルコールの含有濃度が１〜４０重量％の範囲内であり、かつ、両者の合計含有濃度が５０重量％未満である、
請求項２２又は２３に記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項２５】
前記二塩基酸以上の多塩基酸が、リン酸又はジカルボン酸のいずれか１種以上である、
請求項２２から２４のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【請求項２６】
前記アルコールが飽和炭素鎖を持ち、又は２個以上の不飽和結合を含む炭素鎖を持つ、
請求項２２から２５のいずれかに記載の塑性加工用素材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塑性加工用素材の製造方法、特に水性及び油性潤滑剤を用いて潤滑処理が行われる塑性加工用素材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料に冷間鍛造等の塑性加工を施す際、金型と素材との間に焼き付きが発生する場合がある。塑性加工時の焼き付きを防止する手段として、素材の表面に予め潤滑処理を施し、潤滑被膜を形成する方法が知られている。この種の潤滑処理としては、従来から化成被膜処理が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この化成被膜処理は、例えば脱脂、水洗、酸洗、水洗、化成、水洗、中和、潤滑剤処理、及び乾燥の９工程から構成されている。脱脂工程では、素材の表面に付着した油等の汚れが脱脂剤により除去され、水洗工程では、脱脂剤を除去するために素材が水洗いされる。酸洗工程では、酸を用いて金属表面の錆等が除去され、水洗工程では、酸を除去するために素材が水洗いされる。化成工程では、素材を処理液に浸漬し素材表面にリン酸塩被膜が形成され、水洗工程では、素材に付着した余分な処理液が水洗いされる。中和工程では、水洗工程では除去できなかった被膜剤成分が中和される。潤滑剤処理工程では、素材を潤滑剤液に浸漬することによりリン酸亜鉛表面に潤滑被膜が形成され、乾燥工程では、素材表面に付着した潤滑剤が乾燥される。これらの工程を経て、塑性加工用素材の表面に潤滑被膜が形成される。
【特許文献１】特開平１−２９８１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上に述べた化成被膜処理は、潤滑剤処理の前工程として多くの工程（脱脂〜中和）を要するため、処理時間が長くなり、一般的に処理コストが高くなる。また、化成被膜処理は、各工程において多くの廃液が排出されるため、廃液の処理コストも発生することになり、潤滑処理全体のコストが増大する。また、化成被膜処理は、廃液が排出されるため、作業環境が悪化する。さらに、化成被膜処理は、塑性加工後に熱処理を施す必要がある場合に被膜を除去する必要があるため、塑性加工後の工程が増加し塑性加工品の全体の製造コストが増大する。以上より、化成被膜処理により素材に対して潤滑処理を施すと、塑性加工用素材の製造コストが増大するため、化成被膜処理に代わる低廉な潤滑処理方法を含む塑性加工用素材の製造方法が強く望まれている。
【０００４】
本発明の課題は、潤滑被膜が表面に形成された塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の製造方法は、塑性加工時の焼き付きを防止するための潤滑被膜が表面に形成された塑性加工用素材の製造方法である。この製造方法は、素材を前加工するための第１工程と、素材の表面を予備加熱するための第２工程と、素材の表面に潤滑剤を塗布するための第３工程と、素材を加熱することで、塗布された潤滑剤を乾燥させるとともに素材の表面に潤滑被膜を形成させるための第４工程とから構成されている。
【０００６】
従来の化成被膜処理を用いた塑性加工用素材の製造方法では、素材表面の潤滑処理として前述のような脱脂、水洗、酸洗、水洗、化成、水洗、中和、潤滑剤処理、及び乾燥の９工程を行う必要がある。したがって、従来の塑性加工用素材の製造方法は、潤滑処理を施すのに多くの工程と長い処理時間とが必要とされるため、潤滑処理コストが高くなり塑性加工用素材の製造コストも高くなる。また、従来の塑性加工用素材の製造方法は、各工程において多くの廃液が排出されるため、廃液の処理コストも発生することになり、塑性加工用素材の製造コストの増大を招く。また、従来の塑性加工用素材の製造方法は、廃液が排出されるため、作業環境が悪化する。さらに、従来の塑性加工用素材の製造方法は、塑性加工後に熱処理を施す必要がある場合に被膜を除去する必要があるため、塑性加工後の工程が増加し塑性加工品の全体の製造コストが増大する。
【０００７】
本発明は、第２〜第４工程の温度や時間等の条件を調整することで、市販の低廉な塑性加工用の潤滑剤により従来の化成被膜処理と同等の潤滑被膜を得ることができる。このことは、様々な条件で実験を繰り返した結果に基づいている。市販の低廉な潤滑剤としては、大きく分けて水性潤滑剤と油性潤滑剤とがある。油性潤滑剤を用いた場合は、第２〜第４工程を経ることで確実に化成被膜処理と同等の潤滑被膜の形成が可能となる。すなわち、油性潤滑剤を用いて第２〜第４工程を行うと、従来の化成被膜処理の脱脂〜中和の７工程を省略することができる。水性潤滑剤の場合は、素材の状態によっては前処理として脱脂及び水洗工程を必要とする。すなわち、水性潤滑剤を用いて第２〜第４工程を行うと、最低でも従来の化成被膜処理の酸洗〜中和の５工程を省略することができる。したがって、この製造方法は、従来の化成被膜処理で必要とされていた前処理工程を大幅に削減することができるため、潤滑処理時間の短縮を図ることができる。また、この製造方法は、前処理工程を大幅に削減することができるため、前処理工程で必要とされる多数の設備が不要となる。さらに、この製造方法は、前処理工程を大幅に削減することができるため、廃液が大量に排出されることがない。以上より、この製造方法は、従来よりも低廉な潤滑剤及び設備により、無駄な廃液を排出することなく、短時間で潤滑処理を行えるため、潤滑処理コストの大幅な低減を図ることができる。これにより、この製造方法は、塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の製造方法は、請求項１において、第２工程における予備加熱温度が３０〜８０℃の範囲内である。
請求項３に記載の製造方法は、請求項１又は２において、第２工程における予備加熱時間が１０〜３０分の範囲内である。
【０００９】
この製造方法は、第２工程における予備加熱温度及び時間がそれぞれ３０〜８０℃、及び１０〜３０分の範囲内であるため、素材の表面を確実に乾燥させることができる。この結果、この製造方法は、市販の低廉な塑性加工用の潤滑剤により従来の化成被膜処理と同等の潤滑被膜を得ることができる。これにより、この製造方法は、従来の化成被膜処理で必要とされていた前処理工程を大幅に削減することができ、潤滑処理時間の短縮を図ることができる。また、この製造方法は、前処理工程を大幅に削減することができるため、前処理工程で必要とされる多数の設備が不要となる。さらに、この製造方法は、前処理工程を大幅に削減することができるため、廃液が大量に排出されることがない。以上より、この製造方法は、従来よりも低廉な潤滑剤及び設備により、無駄な廃液を排出することなく、短時間で潤滑処理を行えるため、潤滑処理コストの大幅な低減を図ることができる。これにより、この製造方法は、塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることができる。
【００１０】
さらに、この製造方法は、素材の表面を乾燥させることができるため、第３工程において素材の表面へ確実に潤滑剤を付着させることができる。また、この製造方法は、素材の表面を加温することができるため、第３工程において素材の表面に付着した潤滑剤の粘性が向上し、素材表面全体に潤滑剤が均一に行き渡るとともに、余剰潤滑剤の付着を抑制することができる。これにより、この製造方法は、第４工程においてより均一な潤滑被膜が形成される。
【００１１】
ここで、余剰潤滑剤とは、素材の表面に必要以上に付着した潤滑剤を意味する。余剰潤滑剤は、素材の表面に余剰被膜として形成されるため、例えば冷間鍛造時に金型の潤滑剤詰まり（欠肉現象）を引き起こす。また、余剰潤滑剤は、潤滑剤の使用量の増大を招くため、潤滑処理コストが高くなる。しかし、この製造方法は、余剰潤滑剤の付着を抑制することができるため、冷間鍛造時の金型の潤滑剤詰まりを防止するとができるとともに、過剰な潤滑剤の使用を防止することができる。これにより、この製造方法は、潤滑処理コストを低減することができるため、塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることができる。
【００１２】
請求項４に記載の製造方法は、請求項１から３のいずれかにおいて、第４工程における加熱温度が３０〜８０℃の範囲内である。
請求項５に記載の製造方法は、請求項１から４のいずれかにおいて、第４工程における加熱時間が１０〜３０分の範囲内である。
【００１３】
この製造方法は、第４工程における加熱温度及び時間がそれぞれ３０〜８０℃、及び１０〜３０分の範囲内であるため、素材の表面に塗布された潤滑剤を確実に乾燥させることができるとともに、素材の表面と潤滑剤とを反応させて潤滑被膜を確実に形成することができる。この結果、この製造方法は、市販の低廉な潤滑剤により従来の化成被膜処理と同等の潤滑被膜を得ることができる。これにより、この製造方法は、従来の化成被膜処理で必要とされていた前処理工程を大幅に削減することができ、潤滑処理時間の短縮を図ることができる。また、この製造方法は、前処理工程を大幅に削減することができるため、前処理工程で必要とされる多数の設備が不要となる。さらに、この製造方法は、前処理工程を大幅に削減することができるため、廃液が大量に排出されることがない。以上より、この製造方法は、従来よりも低廉な潤滑剤及び設備により、無駄な廃液を排出することなく、短時間で潤滑処理を行えるため、潤滑処理コストの大幅な低減を図ることができる。これにより、この製造方法は、塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることができる。
【００１４】
請求項６に記載の製造方法は、請求項１から５のいずれかにおいて、第２工程における予備加熱温度が予め定められた設定予備加熱温度にて制御可能である。
この製造方法は、第２工程における予備加熱温度が予め定められた設定予備加熱温度にて制御可能であるため、第２工程における予備加熱温度が安定する。この結果、この製造方法は、第２工程における予備加熱の状態が安定するため、第３工程における潤滑剤の塗布状態がより安定する。これにより、この製造方法は、最終的な塑性加工用素材の仕上がり状態がより安定する。
【００１５】
請求項７に記載の製造方法は、請求項１から６のいずれかにおいて、第２工程における予備加熱時間が予め定められた設定予備加熱時間にて制御可能である。
この製造方法は、第２工程における予備加熱時間が予め定められた設定予備加熱時間にて制御可能であるため、第２工程における予備加熱時間が安定する。この結果、この製造方法は、第２工程における予備加熱の状態がより安定するため、第３工程における潤滑剤の塗布状態がより安定する。これにより、この製造方法は、最終的な塑性加工用素材の仕上がり状態がより安定する。
【００１６】
請求項８に記載の製造方法は、請求項１から７のいずれかにおいて、第４工程における加熱温度が予め定められた設定加熱温度にて制御可能である。
この製造方法は、第４工程における加熱温度が予め定められた設定加熱温度にて制御可能であるため、第４工程における加熱温度が安定する。この結果、この製造方法は、第４工程における加熱の状態が安定するため、第４工程における潤滑剤の乾燥状態及び潤滑被膜の形成状態がより安定する。これにより、この製造方法は、最終的な塑性加工用素材の仕上がり状態がより安定する。
【００１７】
請求項９に記載の製造方法は、請求項１から８のいずれかにおいて、第４工程の加熱が予め定められた設定加熱時間にて制御可能である。
この製造方法は、第４工程の加熱が予め定められた設定加熱時間にて制御可能であるため、第４工程の加熱時間が安定する。この結果、この製造方法は、第４工程における加熱の状態がより安定するため、第４工程における潤滑剤の乾燥状態及び潤滑被膜の形成状態がより安定する。これにより、この製造方法は、最終的な塑性加工用素材の仕上がり状態がより安定する。
【００１８】
請求項１０に記載の製造方法は、請求項１から９のいずれかにおいて、第２工程は塑性加工用素材を搬送しながら塑性加工用素材の予備加熱が行われ、第３工程は塑性加工用素材を搬送しながら塑性加工用素材に対して潤滑剤の塗布が行われ、第４工程は塑性加工用素材を搬送しながら塑性加工用素材の加熱が行われる。
【００１９】
この製造方法は、第２〜第４工程のそれぞれにおいて、塑性加工用素材を搬送しながら予備加熱、潤滑剤の塗布、及び加熱が行われるため、潤滑処理が全て流れ作業で行われる。この結果、この製造方法は、大量の塑性加工用素材を全て流れ作業により潤滑処理できるため、潤滑処理の効率が向上する。これにより、この製造方法は、潤滑処理コストの低減を図ることができるため、塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることができる。
【００２０】
請求項１１に記載の製造方法は、請求項１から１０のいずれかにおいて、素材を第１搬送手段により搬送しながら第１搬送手段を囲うよう配置された予備加熱室へ予備加熱用温風を供給することにより、第２工程での素材の予備加熱が行われる。
【００２１】
この製造方法は、素材を搬送しながら予備加熱が行われるため、流れ作業により素材の予備加熱を行うことができる。この結果、この製造方法は、素材の予備加熱の状態が安定するため、第３工程における潤滑剤の塗布状態がより安定する。これにより、この製造方法は、最終的な塑性加工用素材の仕上がり状態がより安定する。
【００２２】
請求項１２に記載の製造方法は、請求項１１において、予備加熱室から排出される予備加熱用温風を回収し設定予備加熱温度まで加熱し再度予備加熱室へ供給することにより、第２工程での予備加熱が行われる。
【００２３】
この製造方法は、第２工程で予備加熱室から排出される予備加熱用温風を循環利用しているため、予備加熱室の外部から吸引した常温の空気を加熱することに比べて、予備加熱用温風の温度制御がより安定する。この結果、この製造方法は、第２工程における予備加熱の状態がより安定するため、第３工程における潤滑剤の塗布状態がより安定する。これにより、この製造方法は、最終的な塑性加工用素材の仕上がり状態がより安定する。また、この製造方法は、第２工程で予備加熱室から排出される予備加熱用温風を循環利用しているため、第２工程での熱効率が向上する。これにより、この製造方法は、第２工程での熱損失を低減させることができるため、潤滑処理コストの低減を図ることができ、塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることができる。
【００２４】
請求項１３に記載の製造方法は、請求項１１又は１２において、第１搬送手段の搬送方向下流側から予備加熱用温風を供給することにより第２工程での予備加熱が行われる。
この製造方法は、第２工程で第１搬送手段の搬送方向下流側から予備加熱用温風を供給しているため、第３工程へ搬送される素材の予備加熱温度のばらつきが少なくなり、素材の予備加熱の状態がより安定する。これにより、この製造方法は、第３工程における潤滑剤の塗布状態がより安定するため、最終的な塑性加工用素材の仕上がり状態がより安定する。
【００２５】
請求項１４に記載の製造方法は、請求項１から１３のいずれかにおいて、素材を第２搬送手段により搬送しながら潤滑剤浸漬槽に貯留された潤滑剤に素材を浸漬することにより、第３工程での潤滑剤の塗布が行われる。
【００２６】
この製造方法は、第３工程で素材を搬送しながら潤滑剤浸漬槽に貯留された潤滑剤に素材を浸漬するため、流れ作業により浸漬を行うことができる。この結果、この製造方法は、素材の浸漬状態が安定するため、潤滑剤の塗布状態がより安定する。これにより、この製造方法は、第４工程での潤滑被膜の形成状態がより安定するため、最終的な塑性加工用素材の仕上がり状態がより安定する。
【００２７】
請求項１５に記載の製造方法は、請求項１０から１４のいずれかにおいて、第３工程における搬送時間が５〜１５秒の範囲内である。
この製造方法は、第３工程における搬送時間が５〜１５秒の範囲内であるため、素材の潤滑剤への浸漬が一定時間確実に行われる。これにより、この製造方法は、素材の潤滑剤の塗布状態がより安定するため、第４工程での潤滑被膜の形成状態がより安定し、最終的な塑性加工用素材の仕上がり状態がより安定する。
【００２８】
請求項１６に記載の製造方法は、請求項１０から１５のいずれかにおいて、第３工程の搬送時間が予め定められた設定搬送時間に制御可能である。
この製造方法は、第３工程の搬送時間が予め定められた設定搬送時間に制御可能であるため、素材の潤滑剤への浸漬時間が一定となる。この結果、この製造方法は、素材の潤滑剤の塗布状態がより安定するため、最終的な塑性加工用素材の仕上がり状態がより安定する。
【００２９】
請求項１７に記載の製造方法は、請求項１から１６のいずれかにおいて、素材を第３搬送手段により搬送しながら第３搬送手段を囲うよう配置された乾燥室へ乾燥用温風を供給することにより、第４工程での潤滑剤の乾燥及び潤滑被膜の形成が行われる。
【００３０】
この製造方法は、素材を搬送しながら加熱が行われるため、流れ作業により素材の潤滑剤の乾燥及び潤滑被膜の形成を行うことができる。この結果、この製造方法は、素材の加熱状態が安定するため、潤滑剤の乾燥状態及び潤滑被膜の形成状態がより安定する。これにより、この製造方法は、最終的な塑性加工用素材の仕上がり状態がより安定する。
【００３１】
請求項１８に記載の製造方法は、請求項１７において、乾燥室へ供給された乾燥用温風を第１排気手段により系外へ排気しながら第４工程での潤滑剤の乾燥及び潤滑被膜の形成が行われる。
【００３２】
この製造方法は、乾燥用温風を第１排気手段により系外へ排気するため、潤滑剤の乾燥時に揮発する溶剤成分を系外へ排気することができる。これにより、この製造方法は、乾燥室周辺に臭気が拡散しないため、作業環境の悪化を防止することができる。ここで、系外とは、潤滑処理装置等の設備の外部を意味する。また、この製造方法は、乾燥用温風及び第１排気手段により乾燥室内の空気が常に入れ替わるため、第４工程での潤滑剤の乾燥効率が向上する。これにより、この製造方法は、第４工程における熱損失を低減することができるため、第４工程の処理コストの低減を図ることができ、塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることができる。
【００３３】
請求項１９に記載の製造方法は、請求項１７又は１８において、第３搬送手段を囲うよう乾燥室と隣接して配置された換気室へ換気用空気を供給することにより、第４工程で素材に付着した余剰潤滑剤を除去する。
【００３４】
この製造方法は、第４工程において換気室により余剰潤滑剤を除去することができるため、乾燥室にて均一な潤滑被膜が形成されやすくなる。
ここで、余剰潤滑剤とは、素材の表面に必要以上に付着した潤滑剤を意味する。余剰潤滑剤は、素材の表面に余剰被膜として形成されるため、例えば冷間鍛造時に金型の潤滑剤詰まり（欠肉現象）を引き起こす。また、余剰潤滑剤は、潤滑剤の使用量の増大を招くため、処理コストが高くなる。この製造方法は、余剰潤滑剤の付着を抑制することができるため、冷間鍛造時等の金型の潤滑剤詰まりを防止するとができるとともに、過剰な潤滑剤の使用を防止することができる。これにより、この製造方法は、潤滑処理コストを低減することができるため、塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることができる。
【００３５】
請求項２０に記載の製造方法は、請求項１９において、換気室へ供給された換気用空気を第２排気手段により系外へ排気しながら第４工程での余剰潤滑剤の除去を行う。
この製造方法は、換気用空気を第２排気手段により系外へ排気するため、余剰潤滑剤を除去する際に揮発する溶剤を系外へ排気することができる。これにより、この製造方法は、換気室周辺に臭気が拡散しないため、作業環境の悪化を防止することができる。ここで、系外とは、潤滑処理装置等の設備の外部を意味する。また、この製造方法は、換気用空気及び第２排気手段により換気室内が常に換気されるため、余剰潤滑剤の除去後であって乾燥室へ搬送される前の換気室における潤滑剤の乾燥効率が向上する。この結果、第４工程の乾燥室における潤滑剤の乾燥及び潤滑被膜の形成がより確実に行われる。
【００３６】
請求項２１に記載の製造方法は、請求項１から２０のいずれかにおいて、潤滑剤が油性潤滑剤である。
この製造方法は、潤滑剤が油性潤滑剤であるため、水性潤滑剤を使用する場合に比べて様々な効果を奏する。以下に水性潤滑剤と油性潤滑剤との比較を行う。
【００３７】
水性潤滑剤の場合、潤滑被膜が湿気により劣化するため、潤滑処理と塑性加工とを連続して行う必要がある。しかし、油性潤滑剤の場合は、水性潤滑剤に比べて湿気による潤滑被膜の劣化がほとんどないため、潤滑処理と塑性加工とを連続して行う必要がなく、塑性加工工程との調整が容易である。油性潤滑剤の潤滑被膜が強固であるのは、油性潤滑剤が素材の表面と反応して反応膜を形成することに起因すると考えられる。これにより、この製造方法は、水性潤滑剤よりも強固な潤滑被膜を得ることができるとともに、塑性加工工程との調整が容易となる。
【００３８】
また、水性潤滑剤の場合、前述のように前処理として脱脂及び水洗を必要とする場合があるが、油性潤滑剤の場合は、脱脂及び水洗が不要となる。この結果、この製造方法は、前処理工程を確実に削減することができ、潤滑処理コストの低減を図ることができる。これにより、この製造方法は、塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることができる。
【００３９】
また、水性潤滑剤の場合、潤滑剤浸漬槽内で固化するため定期的な清掃が必要とされ、清掃により余分な潤滑剤の持ち出しが多くなる。しかし、油性潤滑剤の場合は、油性潤滑剤が固化しても溶剤により再度溶解させることで再利用することができる。これにより、この製造方法は、水性潤滑剤を採用した場合に比べて潤滑剤の無駄を省くことができるため、潤滑処理コストの低減を図ることができ、塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることができる。
【００４０】
さらに、水性潤滑剤の場合、例えば冷間鍛造用金型内に潤滑成分が堆積するため、冷間鍛造後の製品の品質に悪影響を及ぼす。しかし、油性潤滑剤の場合は、金型内に潤滑成分が堆積することがない。これにより、この製造方法は、塑性加工後の製品の品質低下を確実に防止することができる。
【００４１】
請求項２２に記載の製造方法は、請求項２１において、油性潤滑剤が揮発性のベース液たる有機溶剤と、二塩基酸以上の多塩基酸と、炭素数１０以上の炭素鎖を持つアルコールとを含有している。
【００４２】
この製造方法で用いられる油性潤滑剤は、基本的には、ベース液たる有機溶剤と、二塩基酸以上の多塩基酸と、炭素数１０以上の炭素鎖を持つアルコールとからなる一液処理型の潤滑剤である。これにより、この製造方法では、金属表面に塗布してベース液を揮発させるだけで良くなり、従来の化成被膜処理に比べて潤滑被膜の形成プロセスが簡易となる。そして、潤滑被膜の形成プロセスが簡易になるため、製造方法コストの低減を図ることができる。
【００４３】
また、この油性潤滑剤は、揮発性のベース液中に、余り高くない濃度で、二塩基酸以上の多塩基酸と、炭素数１０以上の炭素鎖を持つアルコールとを含有している。この油性潤滑剤を塑性加工用素材の表面に塗布し、ベース液を揮発させていくと、その過程で多塩基酸とアルコールとは著しく濃縮されて、一定の会合体（もしくは会合体に類似するもの）が形成されることが判明している。そして、リン酸（多塩基酸）とアルコールとの作用機構の検討過程において、赤外吸光分析ではリン酸エステルとほぼ同様のピークが認められる一方で、Ｈ−ＮＭＲにおいてはリン酸の−ＯＨ基に起因するプロトンは低磁場側へシフトし、アルコールの−ＯＨ基に起因するプロトンは高磁場側へシフトしていることが判明している。以上より、リン酸とアルコールとが、エステル形成に至っていないが、親和性を有する会合体の状態にあることが示唆される。
【００４４】
また、ベース液は最終的に全て揮発し、固形の潤滑被膜が形成される。この潤滑被膜は、前述の会合体を形成している多塩基酸とアルコールとからなり、過酷な金属加工に耐える強固な潤滑被膜であって、油膜ではない。したがって、当然ながら、ベース油の発煙等の問題も起こらないし、いわゆる油膜ハジキの問題も起こらない。
【００４５】
さらに、この油性潤滑剤は、酸として二塩基酸以上の多塩基酸を用いる。このために、多塩基酸が前述の会合体の形成に関与する一方で、被加工材たる金属の表面と反応して金属の表面にミクロな凹凸が形成される（ミクロプール作用）。この結果、ミクロな凹凸に噛み込んだ状態で潤滑被膜が形成されるため、水性潤滑剤や他の油性潤滑剤に比べて金属表面に対する密着性に優れたより強固な潤滑被膜を得ることができる。
【００４６】
また、アルコールの炭素鎖が炭素数１０未満である場合は、潤滑被膜がやや柔らかくなり、その強固さが不足する恐れがある。しかし、油性潤滑剤のアルコールの炭素鎖が炭素数１０以上であるため、この製造方法では素材の表面に対して確実に強固な潤滑被膜を形成することができる。
【００４７】
なお、有機溶剤としては、例えばトルエン、キシレン等の芳香族系、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素系、メチレンクロライド、トリクレン等の塩素系、Ｃ４からＣ６のアルコール類、リモネン等の植物系テルペン等が例示される。また、上記の成分以外にも、金属に対する過剰腐食の抑制や劣化抑制を目的として、腐食抑制剤や酸化防止剤を含有させることもできる。また、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、この種の潤滑剤に含有させることがある各種の成分、例えば液状安定化を目的とする流動点降下剤や清浄分散剤等を含有させることができる。さらに、防錆性や被膜物性の向上を目的とするワックス類（パラフィンワックス、酸化パラフィンワックス等）、動植物油脂類又はその誘導体、各種の防錆用添加剤等を含有させることができる。
【００４８】
請求項２３に記載の製造方法は、請求項２２において、有機溶剤が人体に対して影響の少ないものであり、及び／又は、引火点が４０℃以上のものである。
油性潤滑剤のベース液に用いる有機溶剤としては、人体に対して影響の少ないもの、及び／又は、引火点が４０℃以上のものが特に好ましい。このような有機溶剤としては、インドデカン、Ｄ−リモネン、ケロシン等を例示することができる。このような油性潤滑剤を用いることで、この製造方法では従来の化成被膜処理を用いることに比べて作業環境が向上する。
【００４９】
請求項２４に記載の製造方法は、請求項２２又は２３において、油性潤滑剤における二塩基酸以上の多塩基酸の含有濃度が０．５〜２０重量％の範囲内であり、アルコールの含有濃度が１〜４０重量％の範囲内であり、かつ、両者の合計含有濃度が５０重量％未満である。
【００５０】
この場合、多塩基酸やアルコールの含有濃度が上記の範囲内であるため、潤滑剤の流動性が塗布に適した程度に保たれ、有機溶剤の揮発時間の短縮に効果的である。
請求項２５に記載の製造方法は、請求項２２から２４のいずれかにおいて、二塩基酸以上の多塩基酸が、リン酸又はジカルボン酸のいずれか１種以上である。
【００５１】
ベース液に含有される二塩基酸以上の多塩基酸の種類は、特段に限定されないが耐腐食性、金属表面定着性、高級アルコールとの親和性等の理由から、例えば、燐酸、ジカルボン酸のいずれか１種類以上が特に望ましい。特に好ましいジカルボン酸として、蓚酸を例示することができる。
【００５２】
請求項２６に記載の製造方法は、請求項２２から２５のいずれかにおいて、アルコールが飽和炭素鎖を持ち、又は２個以上の不飽和結合を含む炭素鎖を持っている。
炭素数１０以上の炭素鎖を持つアルコール内でも、２個以下の不飽和結合を含む炭素鎖を持つアルコールが好ましく、飽和炭素鎖を持つアルコールが特に好ましい。このような油性潤滑剤を用いることで、常温域において潤滑剤が固化し潤滑被膜が形成されやすくなる。これにより、この製造方法は、常温域でも処理が可能となり、製造コストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明に係る塑性加工用素材の製造方法では、塑性加工用素材の製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
１．塑性加工用素材の製造工程
図１に本発明の一実施形態としての塑性加工用素材の製造工程、及び図２に本発明の一実施形態としての塑性加工用素材の製造工程に用いられる製造装置のフロー図の一例を示す。図２に示すフロー図は、塑性加工用素材の製造方法のうち第２〜第４工程の処理を実現するための潤滑処理装置１のフロー図を示している。本発明に係る製造方法は、冷間鍛造等の塑性加工時における焼き付きを防止するための潤滑被膜が表面に形成された塑性加工用素材の製造方法である。この実施形態では、潤滑剤は油性潤滑剤を用いる。この製造方法は、図１に示すように、主に、第１工程Ｓ１（前加工）と、第２工程Ｓ２（予備加熱）と、第３工程Ｓ３（潤滑油塗布）と、第４工程Ｓ４（乾燥）とから構成されている。
【００５５】
第１工程Ｓ１は、素材の前加工を行う工程である。例えば、素材の形状を機械加工等により予め整えておき、冷間鍛造等の塑性加工が行える状態にしておく。第１工程Ｓ１は、製品の形状等により工程が異なり、また従来の前加工と何ら変わるところがないため、詳細な説明は省略する。第１工程Ｓ１を終えた素材は、コンベヤ等により第２工程Ｓ２へと搬送される。
【００５６】
第２工程Ｓ２は、図２に示す予備加熱手段２により、第１工程Ｓ１で前加工を施した素材の表面を予備加熱する工程である。予備加熱手段２は、主に、第１搬送手段２１と、予備加熱室２２と、第１加熱手段２３とから構成されている。第１搬送手段２１は、例えばコンベヤ等であり、第１工程Ｓ１から搬送された素材１０を搬送する。予備加熱室２２は、例えば第１搬送手段２１の一部をケーシング等で覆うことにより形成される空間である。第１加熱手段２３は、予備加熱室２２へ予備加熱用温風を供給するためのもので、第１送風機２４と、第１ヒータ２５とから構成されている。第１送風機２４は、例えばブロア等であり、第１搬送手段２１の搬送方向下流側から予備加熱用温風を供給している。また、第１送風機２４は、第１搬送手段２１の搬送方向上流側から排出される予備加熱用温風を吸込側ダクトにより吸引し回収している。第１ヒータ２５は、第１送風機２４により供給される温風を加熱するためのもので、第１送風機２４の吸込側に連結されている。
【００５７】
以上に述べた第１加熱手段２３により、第１加熱手段２３から供給される予備加熱用温風は、予備加熱室２２内を通過した後、再度第１加熱手段２３に回収され循環利用される。予備加熱用温風の温度は、例えば、第１送風機２４の吐出側の空気温度を測定し、予備加熱室２２に供給される空気温度が設定温度になるよう第１ヒータ２５の出力を調整することで制御している。この実施形態では、予備加熱用温風の温度は、３０〜８０℃の範囲内で制御可能となっている。
【００５８】
また、第１搬送手段２１は、搬送時間を予め定められた設定予備加熱時間にて制御可能となっている。具体的には、第１搬送手段２１の図示しない駆動用モータは、図示しないインバータ等により可変速となっており、任意の搬送速度に設定可能となっている。この実施形態では、予備加熱時間は、１０〜３０分の範囲内となるよう搬送速度が制御されている。
【００５９】
第３工程Ｓ３は、図２に示す潤滑剤塗布手段３により、第２工程Ｓ２で予備加熱を施した素材の表面に潤滑剤を塗布する工程である。潤滑剤塗布手段３は、主に、第２搬送手段３１と、潤滑剤浸漬槽３２とから構成されている。第２搬送手段３１は、例えばコンベヤ等であり、素材１０を搬送しながら潤滑剤浸漬槽３２に貯留された潤滑剤に浸漬する。第２搬送手段３１は、搬送方向上流側が潤滑剤の油面より下側に浸漬した状態で配置されており、搬送方向下流側が潤滑剤の油面より上側に配置されている。したがって、第２搬送手段３１は、上流側と下流側との間の部分は、傾斜するよう配置されている。潤滑剤浸漬槽３２は、内部に潤滑剤が貯留されている槽である。
【００６０】
第４工程Ｓ４は、図２に示す乾燥手段４により素材１０を加熱することで、第３工程Ｓ３で塗布された潤滑剤を乾燥させるとともに素材１０の表面に潤滑被膜を形成させるための工程である。乾燥手段４は、主に、第３搬送手段４１と、換気室４２と、乾燥室４３と、第２加熱手段４４と、第３送風機４７と、第４送風機４８と、排気手段４９とから構成されている。第３搬送手段４１は、例えばコンベヤ等であり、第２搬送手段３１から搬送された素材１０をさらに搬送するためのものである。換気室４２は、例えば第３搬送手段４１の一部をケーシング等で覆うことにより形成される空間である。乾燥室４３は、換気室４２に対して第３搬送手段４１の搬送方向下流側に隣接して配置されており、換気室４２同様、第３搬送手段４１の一部をケーシング等で覆うことにより形成される空間である。第２加熱手段４４は、乾燥室４３へ乾燥用温風を供給するためのもので、第２送風機４５と、第２ヒータ４６とから構成されている。第２送風機４５は、乾燥室４３へ空気を供給するためのもので、例えば乾燥室４３の下部のスペースに配置されている。第２送風機４５は、乾燥室４３の外部の空気を吸引している。第２ヒータ４６は、第２送風機４５により供給される温風を加熱するためのもので、第２送風機４５の吐出側に連結されている。乾燥用温風の温度は、例えば、第２ヒータ４６の下流側の空気温度を測定し、乾燥室４３に供給される空気温度が設定温度になるよう第２ヒータ４６の出力を調整することで制御している。この実施形態では、設定乾燥温度は、３０〜８０℃の範囲内で制御可能となっている。
【００６１】
第３送風機４７は、乾燥室４３へ空気を供給するためのもので、例えば乾燥室４３の下部のスペースに配置されている。第３送風機４７は、ヒータを有しておらず、乾燥室４３の外部の空気を吸引している。第４送風機４８は、換気室４２に空気を供給するためのもので、例えば換気室４２の内部に配置されている。第４送風機４８は、換気室４２の内部の空気を吸引しており、また換気室４２は外部へ排気していないため、換気室４２の内部は空気が循環している。排気手段４９は、例えばダクト等であり、換気室４２及び乾燥室４３から換気用空気及び乾燥用温風を系外へ排気するためのものである。具体的には、排気手段４９は、第１排気手段４９ａと、第２排気手段４９ｂとから構成されている。第１排気手段４９ａは、乾燥室４３からの排気を系外へ逃がしている。第２排気手段４９ｂは、換気室４２からの排気を系外へ逃がしている。
【００６２】
また、第２及び第３搬送手段３１、４１は、搬送時間を予め定められた設定時間にて制御可能となっている。具体的には、第２及び第３搬送手段３１、４１の図示しない駆動用モータは、図示しないインバータ等によりそれぞれ可変速となっており、それぞれが任意の搬送速度に設定可能となっている。この実施形態では、設定搬送時間は、５〜１５秒の範囲内で制御可能となっている。また、設定乾燥時間は、１０〜３０分の範囲内で制御可能となっている。
【００６３】
２．塑性加工用素材の潤滑処理装置での流れ
塑性加工用素材１１の潤滑処理装置での流れについて、図２を参照しながら説明する。第１工程Ｓ１により前加工された素材１０は、コンベヤ等により第２工程Ｓ２〜第４工程Ｓ４が行われる潤滑処理装置１へ搬送される。素材１０は、第２工程Ｓ２が行われる予備加熱手段２へ搬送される。予備加熱手段２では、素材１０が第１搬送手段２１により搬送されながら予備加熱室２２を通過する。予備加熱室２２には、第１加熱手段２３により予備加熱用温風が循環供給されている。予備加熱用温風の温度は、３０〜８０℃の範囲内で設定した温度に制御されている。また、第１搬送手段２１の搬送時間は、１０〜３０分の範囲内で設定した時間に制御されている。これにより、素材１０は、表面が乾燥するとともに加温される。素材１０は、予備加熱室２２を通過すると第１搬送手段２１により第３工程Ｓ３が行われる潤滑剤塗布手段３へ搬送される。
【００６４】
潤滑剤塗布手段３では、素材１０が第２搬送手段３１により搬送されながら潤滑剤浸漬槽３２の潤滑剤に浸漬される。そして、素材１０は、第２搬送手段３１により斜め上方へ搬送され、潤滑剤から引き上げられる。第２搬送手段３１の搬送時間は、５〜１５秒の範囲内で設定した時間に制御されている。潤滑剤から引き上げられた素材１０は、余剰潤滑剤がある程度落滴した状態で第２搬送手段３１により第４工程Ｓ４が行われる乾燥手段４へ搬送される。
【００６５】
乾燥手段４では、素材１０が第３搬送手段４１により搬送されながら換気室４２及び乾燥室４３を通過する。換気室４２には、第４送風機４８により換気用空気が供給されている。また、乾燥室４３には、第２加熱手段４４により乾燥用温風が供給されている。また、乾燥室４３には、第３送風機４７により乾燥用空気が供給されている。乾燥用温風の温度は、３０〜８０℃の範囲内で設定した温度に制御されている。また、第３搬送手段４１の搬送時間は、１０〜３０分の範囲内で設定した温度に制御されている。素材１０は、空気が供給される換気室４２においてさらに余剰潤滑剤が除去される。そして、素材１０は、乾燥用温風が供給される乾燥室４３において、表面に塗布された潤滑剤が乾燥するとともに、表面に潤滑被膜が形成され塑性加工用素材１１となる。塑性加工用素材１１は、乾燥室４３を通過すると第３搬送手段４１により貯留手段５へ搬送され、貯留手段５により貯留される。貯留された塑性加工用素材１１は、冷間鍛造等の塑性加工工程へ送られ塑性加工が施される。塑性加工の種類としては、例えばプレス加工、冷間鍛造加工等が代表的であるが、その他にも、引抜加工、サイジング加工、スエージング加工、バテッド加工等を例示することができる。
【００６６】
３．他の実施形態
本発明はかかる上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。以下に他の実施形態について説明する。
【００６７】
（１）潤滑処理装置
前述の実施形態では、本発明に係る製造方法に用いられる潤滑処理を潤滑処理装置１により行っているが、これに限定されない。潤滑処理における各工程の温度及び時間の条件が整えば、他の装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態としての塑性加工用素材の製造工程。
【図２】本発明の一実施形態としての塑性加工用素材の製造工程に用いられる製造装置のフロー図の一例。
【符号の説明】
【００６９】
Ｓ１    第１工程
Ｓ２    第２工程
Ｓ３    第３工程
Ｓ４    第４工程
１      潤滑処理装置
２      予備加熱手段
３      潤滑剤塗布手段
４      乾燥手段
５      貯留手段
１０    素材
１１    塑性加工用素材
【図１】
2006110563.tif 000003
【図２】
2006110563.tif 000004