(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱を行うことなく冷間鍛造する複数プレス工程を有する成形品の鍛造成形方法であって、
成形プレス工程より前のプレス工程において発熱したワークに、複数回の潤滑剤噴霧を行い、該複数回の潤滑剤噴霧は前回の潤滑剤噴霧が乾燥した後に行い、最終潤滑剤噴霧が乾燥した後に前記成形プレス工程を行うことを特徴とする成形品の鍛造成形方法。
【請求項２】
前記ワークが、等速ジョイント外輪であることを特徴とする請求項１に記載の成形品の鍛造成形方法。
【請求項３】
前記ワークの潤滑剤噴霧時の温度が、１５０℃以上ないし２５０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の成形品の鍛造成形方法。
【請求項４】
前記潤滑剤が、鍛造成形前は、固体潤滑剤、潤滑兼分散性を有する付着剤及びぬれ兼水蒸発促進剤を配合した水分散型潤滑剤であり、鍛造成形時には、固体潤滑剤であることを特徴とする請求項１に記載の成形品の鍛造成形方法。
【請求項５】
前記成形品が、カップ状である請求項１に記載の成形品の鍛造成形方法。
【請求項６】
前記成形品が、シャフトである請求項１に記載の成形品の鍛造成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速ジョイント外輪のようなカップ状やシャフト状の部品等を冷間鍛造で成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カップ状やシャフト状等の部品等の鍛造成形方法としては、金型（ダイ）とパンチとの間で素材を変態点以下の温度で冷間鍛造する方法が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。この方法において、素材を鍛造成形するには、潤滑膜を形成した状態で行わないと焼付きを生じる。ロックウエル硬度Ｂスケールが７５前後の被鍛造面をもつ円柱状ワークを、第１工程の軸出し工程、第２工程の予備据込み工程、第３工程の据込み工程を経て、第４工程の鍛造カップ成形工程の直前に、ワークの鍛造面のロックウエル硬度Ｂスケールが１００以上になる。
【０００３】
この硬度では、通常の鍛造成形は不可能であり、第３工程と第４工程の間に、中間処理と呼ばれる工程、すなわち硬度を下げるための低温焼きなまし処理、表面の酸化物被膜すなわち酸化スケールを除去するためのショットブラスト処理、及びワーク表面に化成被膜を形成するボンデ被膜形成処理を行っている。前記ボンデ被膜形成処理に換えて、潤滑油を吹き付けることにより、潤滑効果を得る場合もある。
【０００４】
上述した潤滑手段のうち、ボンデ処理は、１回の成形で被膜厚が激減し、連続的に成形しかつ成形率が大きい場合は、十分な潤滑効果が得られない場合がある。また、潤滑油を吹き付ける手段は、素材又は金型に均一に吹き付けることが困難であり、成形率を大きくして油膜切れが発生した場合、成形品に欠陥が生じる場合があり、さらに作業環境衛生上も好ましくない。
【０００５】
これを解決するためにとして、予めキャビティ内に潤滑油を充填しておき、このキャビティ内に素材を投入して鍛造成形するオイルバス成形法を提案した（例えば、特許文献２参照）。しかしながらオイルバス方式によって鍛造成形する場合には、素材の形状によって成形中に素材とキャビティ底面との間に潤滑油が封じ込められてしまうものがある。このような場合には、金型のキャビティの底面に潤滑油の排出路を開口して、封じ込められた潤滑油をスムーズに金型外のタンクに排出する必要があるが、単に排出路を形成しただけでは成形後にパンチを上昇せしめる際に、成形された部品Ｗがパンチに抱き付いてパンチとともに上昇し、二度打ち等の弊害が生じる。
【０００６】
この問題を解決するために、金型のキャビティ底面に金型外のタンクにつながる潤滑油の排出路を開口せしめ、この排出路の途中にキャビティ底面と素材との間に封じ込められた潤滑油の圧力が所定値となった場合に排出路を開き、所定値以下の場合に排出路を閉じるチェックバルブを設けた（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
この装置においては、成形中にキャビティ底面と素材との間に介在する潤滑油はチェックバルブが開となるので排出路を介してタンク内に戻され、成形後には排出路は閉となり且つ成形後の部品はキャビティ底面に密に接触しているため、パンチを上昇せしめる際にパンチ側に付着せずキャビティ内に残る。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５９−２２０２４３号
【特許文献２】特願昭６２−３２４５１５号
【特許文献３】特開平２−１８７２２８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した特許文献２によって開示された鍛造成形方法においては、中間処理に時間を要するとともに、ボンデ被膜による潤滑効果が最終鍛造によって喪失し、第５工程のアイオニング・コイニング工程の前にもう一度ボンデ被膜処理を施すことが必要である。
特許文献３によって開示された鍛造成形方法においては、液体である潤滑剤の付着力が弱く、第５工程のアイオニング・コイニング工程の前にもう一度ボンデ被膜処理を施すことが必要である。
さらに、キャビティ内に素材を投入して鍛造成形するオイルバス成形法によって第４工程の鍛造成形を行う場合、ワークを加圧することによって発生する熱によって潤滑剤が発火するという安全管理の面で完全に克服しなければならない問題がある。
【００１０】
上述した従来の鍛造成形方法における潤滑剤の劣化及び発火の問題に鑑みてなされたものであって、鍛造成形処理時間を従来より長くすることなく、鍛造成形に十分な潤滑効果を得ることができ、かつ鍛造成形に使用する潤滑剤が鍛造加圧による発熱によって発火することがなく安全な鍛造成形を行うことができる鍛造成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、
加熱を行うことなく冷間鍛造する複数プレス工程を有する成形品の鍛造成形方法であって、
成形プレス工程より前のプレス工程において発熱したワークに、複数回の潤滑剤噴霧を行い、該複数回の潤滑剤噴霧は前回の潤滑剤噴霧が乾燥した後に行い、最終潤滑剤噴霧が乾燥した後に前記成形プレス工程を行うことを特徴とする成形品の鍛造成形方法
である。
【００１２】
本発明の実施態様は以下の通りである。
前記ワークが、等速ジョイント外輪であることを特徴とする。
前記ワークの潤滑剤噴霧時の温度が、１５０℃以上ないし２５０℃以下であることを特徴とする。
前記潤滑剤が、鍛造成形前は、潤滑兼分散性を有する付着剤及びぬれ兼水蒸発促進剤を配合した水分散型潤滑剤であり、鍛造成形時には、固体潤滑剤であることを特徴とする。
前記成形品が、カップ状である。
前記成形品が、シャフトである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、鍛造成形処理時間を従来より長くすることなく、鍛造成形に十分な潤滑効果を得ることができ、かつ鍛造成形に使用する潤滑剤が鍛造加圧による発熱によって発火することがなく安全な鍛造成形を行うことができる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態の鍛造成形方法を実施した鍛造成形装置を、図に基づいて説明する。
【００１５】
（構成）
鍛造成形装置１０は、図１に示すように、ワーク供給部１２、プレス装置１４、及びアイオニング・コイニング部１５からなる。
ワーク供給部１２は、連続的に供給されるビレットすなわちワークＷを、順次取出し可能に所定位置に整列させて保持する。
プレス装置１４は、図１に示すように、前方鍛造である軸出し工程を行う第１プレス２０、予備据込みを行う第２プレス２２、据込みを行う第３プレス２４、後方鍛造であるカップ成形を行う第４プレス２６を等間隔で一列に並べて有する。
【００１６】
第１プレス２０ないし第４プレス２６の両側には、図１及び図２に示すように、その長さ方向に延びた一対の第１フィードバー３０及び第２フィードバー３２が配置されている。第１フィードバー３０及び第２フィードバー３２には、把持爪３８を有する把持制御部３６が８個取り付けられている。８個の把持爪３２及び把持制御部３０は、第１プレス２０ないし第４プレス２６に配置されたワークＷを把持するようにそれぞれ向かい合って配置されている。
【００１７】
第１フィードバー３０及び第２フィードバー３２は、フィードバー制御系（図示せず）によって、ワークＷを持ち上げることによって各プレス２０ないし２６に干渉されることなく水平移動可能になる高さまでの上下往復運動、及び第１プレス２０ないし第４プレス２６の隣接する２つの間隔分の長手方向往復運動が駆動される。
【００１８】
第１フィードバー３０及び第２フィードバー３２の第３プレス２４に対応する把持制御部３６の外側には、ノズル制御部４０を介して第１ノズル保持枠４２及び第２ノズル保持枠４３が取付けられ、ノズル保持枠４２の先端部には内側斜め下向きに第１潤滑剤ノズルＮ１及び第２潤滑剤ノズルＮ２が取付けられている。第１潤滑剤ノズルＮ１及び第２潤滑剤ノズルＮ２は、潤滑剤を高圧エアによって噴霧化する２流体ノズルである。第１潤滑剤ノズルＮ１及び第２潤滑剤ノズルＮ２と、第１フィードバー３０及び第２フィードバー３２との干渉を避けるため、ノズル制御部４０は、第１フィードバー３０及び第２フィードバー３２が上死点あるときのみ第１潤滑剤ノズルＮ１及び第２潤滑剤ノズルＮ２を上死点の噴霧位置へ移動させる。
【００１９】
（制御系）
ノズル制御部４０の制御系１００は、図４に示すように、圧縮空気源１０２からのラインＬ１は、第１エアー減圧弁１０４を介して、さらに第一５ポートパイロット切換弁１０６を介して第１フィードバー３０のエアシリンダー１０８に接続され、一方第ニ５ポートパイロット切換弁１１０を介して第１潤滑剤ノズルＮ１のパイロットエアー口１１１に接続されている。
【００２０】
圧縮空気源１０２からのラインＬ２は、第１エアー減圧弁１０４を介した後、さらに第三５ポートパイロット切換弁１１４を介して第２フィードバー３２のエアシリンダー１１６に接続され、一方第ニ５ポートパイロット切換弁１２０を介して第２潤滑剤ノズルＮ２のイロットエアー口１２１に接続されている。
圧縮空気源１０２からのラインＬ３は、第２エアー減圧弁１２２を介して第１潤滑剤ノズルＮ１及び第２潤滑剤ノズルＮ２のスプレーエア取入口１３０、１３２に接続されている。
【００２１】
潤滑剤ＬＵを密閉的に収容した潤滑剤ベッセル１４０には、圧縮空気源１０２から第１エアー減圧弁１０４を介して供給される圧縮空気によって駆動される攪拌機１４２が備えられている。潤滑剤ＬＵは、例えば、固体潤滑剤を、潤滑兼分散性を有する付着剤及びぬれ兼水蒸発促進剤を配合した水分散型潤滑剤である。潤滑剤ベッセル１４０には、また、第３エアー減圧弁１４４を介して圧縮空気が供給されている。潤滑剤ベッセル１４０に収容された潤滑剤ＬＵは，その底部に接続されたラインＬ５を介して第１潤滑剤ノズルＮ１の潤滑剤口１４５及び第２潤滑剤ノズルＮ２の潤滑剤口１４６に供給される。第一５ポートパイロット切換弁１１０ないし第四５ポートパイロット切換弁１２０の各電磁弁１４８は、制御盤１５０に接続されている。
【００２２】
（作動）
第１フィードバー３０及び第２フィードバー３２に載置された把持制御部３６及び把持爪３８は、例えば、ワーク供給部１２から２０ｓｐｍのサイクルで順次ワークＷを取り出して第１プレス２０ないし第４プレス２６に順送りする。第１プレス２０は、前方鍛造である軸出し工程を行う。第２プレス２２は、前方鍛造により予備据込みを行う。第３プレス２４は、前方鍛造である据込み工程を行う。
【００２３】
第３プレス２４による据込み工程が終了すると、第１ノズル保持枠４２のエアシリンダー１０８及び第２ノズル保持枠４３のエアシリンダー１１６に圧縮空気が供給される。これによってエアシリンダー１０８及びエアシリンダー１１６は第１ノズル保持枠４２及び第２ノズル保持枠４３を上昇させ、図４に示すように、第１潤滑剤ノズルＮ１及び第２潤滑剤ノズルＮ２はワークＷへの潤滑剤噴霧位置へ移動する。潤滑剤ＬＵの噴霧は、一つのワークＷに対し２つの第１潤滑剤ノズルＮ１及び第２潤滑剤ノズルＮ２から交互に各４回合計８回行われ、各噴霧時間は０．１４秒であり、それらの噴霧の間に０．０１秒の休止時間を設けている。
【００２４】
これらの噴霧はワークＷの第４プレスへの搬送中に行われ、把持されたワークＷ及び第１及び第２潤滑剤ノズルＮ１が第１フィードバー３０及び第２フィードバー３２に載置されているため、把持されたワークＷと第１及び第２潤滑剤ノズルＮ１、Ｎ２との相対的位置関係は一定であり、静止している被塗装体に潤滑剤を噴霧しているのと同じ塗装状態になり、噴霧領域の特定等に極めて有利である。
【００２５】
潤滑剤噴霧が開始する時期におけるワークＷは、軸出し工程、予備据込み工程及び据込み工程におけるワークＷの成形熱により、２００℃前後に昇温している。従って、ワークＷへの前記各潤滑剤噴霧によってワークＷに到達した潤滑剤ＬＵは瞬時に蒸発し、次の潤滑剤噴霧の前に完全に乾燥している。その結果、ワークＷの加工表面には、８層の強固な潤滑剤層が形成され、第４プレス２６によって後方鍛造であるカップ成形プレスが良好に行われる。
【００２６】
水系塑性加工用潤滑剤の付着は、潤滑剤の温度、噴霧時間、潤滑剤希釈倍率に影響される。炭素鋼の水平な直径８０ｍｍの表面に、４５°方向の上方に３３３ｍｍ離れた位置及びその対角線上の対称位置に配置された一対のノズル（いけうち製：ＢＩＭＶ４５１５）から、空気圧０．１５ＭＰａ、潤滑剤圧０．１０ＭＰａで交互に噴霧した結果は、表１に示すとおりである。
【００２７】
表１において、付着性に関し、〇は均一な潤滑剤膜が表面全体に付着形成されたことを示し、△は膜が表面の１００％未満５０％以上にわたり付着形成されたことを示し、×は膜が表面の５０％未満付着形成されたことを示す。乾燥性に関し、〇は噴霧された潤滑剤が瞬間的に乾燥したことを示し、△は噴霧された潤滑剤が１〜２秒後に乾燥したことを示し、×は噴霧された潤滑剤が２秒以上経過後に乾燥したことを示す。
【００２８】
表１
0004611625.tif 000002
【００２９】
これらの実験結果から、潤滑剤噴霧時のワークの温度は、１５０℃ないし２５０℃であることが望ましいと判断される。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、等速ジョイント外輪のようなカップ状部品はじめ等を変態点以下の温度で鍛造成形する場合の他、高い剛性を要求されるプレス加工品の成形に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施態様の鍛造成形方法を実施するためのプレス装置の平面図である。
【図２】図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図３】複数のプレス工程によるワークの変化を示す説明図である。
【図４】ノズル制御部の制御系の回路図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ｗ              ワーク
ＬＵ            潤滑剤
Ｎ１            第１潤滑剤ノズル
Ｎ２            第２潤滑剤ノズル
１０            鍛造成形装置
１２            ワーク供給部
１４            プレス装置
２０            第１プレス
２２            第２プレス
２４            第３プレス
２６            第４プレス
３０            第１フィードバー
３２            第２フィードバー
３６            制御部
３８            把持爪
４０            ノズル制御部
４２            第１ノズル保持枠
４３            第２ノズル保持枠
１００          制御系
１０２          圧縮空気源
１４０          潤滑剤ベッセル
【図１】
0004611625.tif 000003
【図２】
0004611625.tif 000004
【図３】
0004611625.tif 000005
【図４】
0004611625.tif 000006