(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金の鍛造に用いる金型へ潤滑剤を塗布するに用いられる潤滑剤塗布用ノズルであって、ノズルが、中心に潤滑剤Ｂの吐出口５３、その周囲に潤滑剤Ａの吐出口５２、その周囲に噴霧用圧縮空気吐出口５１とを備え、それらの吐出口の合計が３個であり、かつそれらが同心的に配置したものであることを特徴とする潤滑剤塗布用ノズル
【請求項２】
アルミニウム合金の鍛造に用いる金型へ潤滑剤を塗布するに用いられる潤滑剤塗布用ノズルであって、ノズルが、中心に噴霧用圧縮空気吐出口１０３、その周囲に潤滑剤Ｂの吐出口１０２、その周囲に潤滑剤Ａの吐出口１０１とを備え、それらの吐出口の合計が３個であり、かつそれらが同心的に配置したものであることを特徴とする潤滑剤塗布用ノズル。
【請求項３】
アルミニウム合金の鍛造に用いる金型へ潤滑剤を塗布するに用いられる潤滑剤塗布用ノズルであって、ノズルが、中心に潤滑剤Ｂの吐出口１１３、その周囲に噴霧用圧縮空気吐出口１１２、その周囲に潤滑剤Ａの吐出口１１１とを備え、それらの吐出口の合計が３個であり、かつそれらが同心的に配置したものであることを特徴とする潤滑剤塗布用ノズル。
【請求項４】
噴霧用圧縮空気吐出口の内側に引っ込んで潤滑剤吐出口を配置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布用ノズル。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布用ノズルと、ノズル回転装置と、ノズル移動装置と、潤滑剤貯留タンクと、圧縮気体供給装置と、流路開閉器と、流路開閉器の制御装置とを含む、アルミニウム合金の鍛造に用いる金型への潤滑剤塗布装置。
【請求項６】
ノズル移動装置がエアーシリンダーにて前進後退する仕組みを有することを特徴とする請求項５に記載の潤滑剤塗布装置。
【請求項７】
ノズル回転装置がノズルを金型中心軸上にて回転する仕組みを有することを特徴とする請求項５または６に記載の潤滑剤塗布装置。
【請求項８】
潤滑剤貯留タンクが圧縮気体によって加圧されており、その加圧力により潤滑剤をノズルに供給する仕組みを有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布装置。
【請求項９】
制御装置がノズルに噴霧用圧縮空気のみ、噴霧状潤滑剤、噴霧用圧縮空気のみの順に一定時間供給する制御装置であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布装置。
【請求項１０】
潤滑剤の供給において２種類以上の潤滑剤を順次供給する請求項５乃至９のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布装置。
【請求項１１】
アルミニウム合金の鍛造における鍛造金型へ噴霧状潤滑剤を吹き付ける潤滑剤塗布方法において、吹き付けに用いるノズルが噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口とを備え、それらの吐出口の合計が３〜１０個であり、かつそれらが同心的に配置したものであり、該潤滑剤塗布用ノズルを用い、噴霧状潤滑剤を、油性潤滑剤、水性潤滑剤の順序に吹きつけることを特徴とする潤滑剤塗布方法。
【請求項１２】
潤滑剤塗布用ノズルが、上記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布用ノズであることを特徴とする請求項１１に記載の潤滑剤塗布方法。
【請求項１３】
噴霧用圧縮空気のみまたは噴霧状潤滑剤を金型に対しほぼ同一軌跡をとるように吹きつけることを特徴とする請求項１１または１２に記載の潤滑剤塗布方法。
【請求項１４】
噴霧用圧縮空気のみまたは噴霧状潤滑剤を、請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布装置を用いて、金型に対しほぼ同一軌跡をとるように吹きつけることを特徴とする潤滑剤塗布方法。
【請求項１５】
噴霧用圧縮空気のみ、噴霧状潤滑剤、噴霧用圧縮空気のみの順に吹き付けることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布方法。
【請求項１６】
油性潤滑剤、水性潤滑剤の吹きつけの間に噴霧用圧縮空気のみを吹き付けることを特徴とする請求項１５に記載の潤滑剤塗布方法。
【請求項１７】
プレス装置と、鍛造用金型と、潤滑剤塗布装置とを含む鍛造装置において、潤滑剤塗布装置が請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布装置であることを特徴とする鍛造装置。
【請求項１８】
金型への潤滑剤塗布工程と、金型の潤滑剤乾燥工程と、鍛造成形工程と、金型からの製品排出工程とを含む鍛造品製造方法において、潤滑剤塗布工程に請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布方法を用いることを特徴とする鍛造品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミニウム合金鍛造用金型への潤滑剤の塗布用ノズル、塗布装置、塗布方法およびそれを用いた鍛造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金を鍛造用素材とする熱間鍛造は、あらかじめ所定の温度まで上型、下型からなる金型を加熱し、各々の金型の鍛造用素材と接する表面に潤滑剤を塗布し乾燥させた後に、素材を適度な温度まで加熱した状態で下型内に挿入して、上型に加重して素材を挟み込み鍛造製品を成形製造するものである。
【０００３】
潤滑剤は金型に素材が焼き付き凝着するのを防止させることまたは製品を金型から容易に離型させることを目的として塗布される。
【０００４】
潤滑剤を塗布する時、前回に鍛造した際の潤滑剤の残分（例えば黒鉛成分箔または塊）が金型表面に存在することにより、今回、潤滑剤を塗布した際に潤滑剤の塗布状態にムラを生じ、その結果鍛造製品に欠肉、かじりといった不具合を起こすことがあった。このため潤滑剤残分の除去が必要となり潤滑剤塗布に先立ち、圧縮空気の吹き付けによる吹き飛ばしが必要となった。また、潤滑剤塗布後に未乾燥の潤滑剤が存在すると鍛造製品に欠肉などの品質不具合が発生するため、圧縮空気の吹き付けによる乾燥が必要となった。
【０００５】
例えば、図２０に示した鍛造製品を鍛造する場合、リブ部２０１、スカート部２０２に対応する金型の部位に未乾燥の潤滑剤が存在すると欠肉などの品質不具合が発生するおそれがあるからである。
【０００６】
また潤滑剤をムラ無く塗布するために、アルミニウム合金の熱間鍛造において、金型への潤滑剤の塗布は水性黒鉛系潤滑剤を圧縮空気にて噴霧状にして塗布する、もしくは油性の黒鉛系潤滑剤を圧縮空気にて噴霧状にして塗布することが一般的におこなわれてきた。
【０００７】
またこれらの作業は、従来は人間の手作業によりエアーガンを金型上方で回して圧縮空気を吹き付けたり、スプレーガンを金型上方で回して潤滑剤を塗布したりしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から用いられてきた手作業による圧縮空気の吹き付けや潤滑剤の塗布作業では、潤滑剤塗布と圧縮空気の吹き付けを別々に人手で作業するために、塗布範囲と圧縮空気の吹き付け範囲が一致しないことが発生するので潤滑剤の塗布状態や乾燥状態のムラを充分に抑えることが困難であった。また従来のスプレーガンでは塗布量、塗布時間ともに不安定となりがちであるために潤滑剤の塗布状態のムラを充分に抑えることが困難であった。
【０００９】
一方、圧縮空気の吹き付けによる吹き飛ばしおよび潤滑剤の塗布が自動化された従来の潤滑剤塗布装置において、そこに用いるノズルは図１７に示したように潤滑剤用ノズル１７１と圧縮空気用ノズル１７２が各々並列に配置されているだけであった。そのため、そのまま金型上方で回転させた場合、図１９に示したように潤滑剤塗布の回転中心１９６と圧縮空気吹き付けの回転中心１９７が符号１９５に示すようにズレており、潤滑剤を塗布しその塗布した潤滑剤を乾燥するための圧縮空気の吹き付けを連続して実施することは不可能であり、また均一な塗布が困難であった。図１８に示したように、潤滑剤塗布範囲１８３が乾燥用圧縮空気吹き付け範囲１８４と不一致となるので、潤滑剤の塗布されない範囲、潤滑剤は塗布されるが乾燥用圧縮空気の吹き付けが不充分で未乾燥となり塗布ムラとなってしまう範囲が発生するおそれがあった。これらを解決するためにはそれぞれのノズルの位置に対応して回転軌跡を切り替える装置が必要となるため装置が複雑になり塗布装置全体が大きくなってしまう。そのため設置スペースの問題などにより実現できていないのが現状である。
【００１０】
多種類の潤滑剤を各々塗布する場合、従来は良好な塗布状態が得られなかった。例えば、潤滑剤溶媒が油性のものと溶媒が水性のものとのように親和性のない場合には、単に水性のものを用いれば、高温の金型への塗布は濡れ性が悪く良好な塗布状態をえることができず、また単に油性のものを用いると油だまりが発生して鍛造時に金属が金型内に充分に回り込まない欠肉状態が発生してしまうおそれがあった。
【００１１】
そのため、親和性を持たせるために界面活性剤を用いてコロイド状にすることも考えられるが、この場合主成分である溶媒による影響が強くなってしまう。また、油性溶媒を用いてコロイド状にした場合では油性潤滑剤での油だまりの問題が解決されず、その油だまりの油分による欠肉を生じる。水溶媒では金型面ではじかれ均一な塗布はできない。よって水性の潤滑剤と油性の潤滑剤は別々に塗布することが求められてきた。しかし、従来の潤滑剤塗布装置では、油性潤滑剤用ノズル、水性潤滑剤用ノズル、圧縮空気用ノズルが並列されて配置されているだけなので、回転して塗布する場合これらのノズルの回転の中心のズレにより、２種類の潤滑剤を均一に塗布することは出来なかった。
【００１２】
本発明は以上の状況を鑑みなされたもので、良好な噴霧状態で潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布用ノズル、潤滑剤塗布範囲と乾燥用圧縮空気吹き付け範囲のズレによる潤滑不具合（例えば未乾燥部、皮膜未形成部、潤滑剤たまりなどの発生。）を防止する潤滑剤塗布装置およびそれを用いた鍛造方法、鍛造装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、噴霧用圧縮空気と潤滑剤との吐出状態と吐出口の関係について鋭意研究をおこないその知見に基づいて本発明を完成するに至った。
１）上記課題を解決するための第１の発明は、アルミニウム合金の鍛造に用いる金型へ潤滑剤を塗布するに用いられる潤滑剤塗布用ノズルであって、噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズルである。
２）上記課題を解決するための第２の発明は、アルミニウム合金の鍛造に用いる金型への潤滑剤の塗布用ノズルであって、噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルである。
３）上記課題を解決するための第３の発明は、噴霧用圧縮空気吐出口の内側に潤滑剤吐出口を配置することを特徴とする１）または２）に記載の潤滑剤塗布用ノズルである。
４）上記課題を解決するための第４の発明は、１）乃至３）のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布用ノズルと、ノズル回転装置と、ノズル移動装置と、潤滑剤貯留タンクと、圧縮気体供給装置と、流路開閉器と、流路開閉器の制御装置とを含む、アルミニウム合金の鍛造に用いる金型への潤滑剤塗布装置である。
５）上記課題を解決するための第５の発明は、ノズル移動装置がエアーシリンダーにて前進後退する仕組みを有することを特徴とする４）に記載の潤滑剤塗布装置である。
６）上記課題を解決するための第６の発明は、ノズル回転装置がノズルを金型中心軸上にて回転する仕組みを有することを特徴とする４）または５）に記載の潤滑剤塗布装置である。
７）上記課題を解決するための第７の発明は、潤滑剤貯留タンクが圧縮気体によって加圧されており、その加圧力により潤滑剤をノズルに供給する仕組みを有することを特徴とする４）乃至６）のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布装置である。
８）上記課題を解決するための第８の発明は、制御装置がノズルに噴霧用圧縮空気のみ、噴霧状潤滑剤、噴霧用圧縮空気のみの順に一定時間供給する制御装置であることを特徴とする４）乃至７）のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布装置である。
９）上記課題を解決するための第９の発明は、潤滑剤の供給において２種類以上の潤滑剤を順次供給する４）乃至８）のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布装置である。
１０）上記課題を解決するための第１０の発明は、アルミニウム合金の鍛造において鍛造金型へ噴霧用圧縮空気のみまたは噴霧状潤滑剤を吹き付けるにあたり、１）乃至３）のいずれか１項に記載のノズルを用いて、金型に対しほぼ同一軌跡をとるように吹きつけることを特徴とする潤滑剤塗布方法である。
１１）上記課題を解決するための第１１の発明は、アルミニウム合金の鍛造において鍛造金型へ噴霧用圧縮空気のみまたは噴霧状潤滑剤を吹き付けるにあたり、４）乃至９）のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布装置を用いて、金型に対しほぼ同一軌跡をとるように吹きつけることを特徴とする潤滑剤塗布方法である。
１２）上記課題を解決するための第１２の発明は、噴霧用圧縮空気のみ、噴霧状潤滑剤、噴霧用圧縮空気のみの順に吹き付けることを特徴とする１０）または１１）に記載の潤滑剤塗布方法である。
１３）上記課題を解決するための第１３の発明は、噴霧状潤滑剤の吹き付けを、油性潤滑剤、水性潤滑剤の順序の吹きつけとすることを特徴とする１０）乃至１２）のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布方法である。
１４）上記課題を解決するための第１４の発明は、油性潤滑剤、水性潤滑剤の吹きつけの間に噴霧用圧縮空気のみを吹き付けることを特徴とする１３）に記載の潤滑剤塗布方法である。
１５）上記課題を解決するための第１５の発明は、プレス装置と、鍛造用金型と、潤滑剤塗布装置とを含む鍛造装置において、潤滑剤塗布装置が４）乃至９）のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布制御装置であることを特徴とする鍛造装置である。
１６）上記課題を解決するための第１６の発明は、金型への潤滑剤塗布工程と、金型の潤滑剤乾燥工程と、鍛造成形工程と、金型からの製品排出工程とを含む鍛造品製造方法において、潤滑剤塗布工程が１０）乃至１４）のいずれか１項に記載の潤滑剤塗布方法を用いることを特徴とする鍛造品製造方法である。
【００１４】
なお、本明細書中での金型とは上型、下型からなるものである。また下型は、分割された部位の組み合わせたもの、鍛造製品取出しのためにノックアウト機構を有下ものを含む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例の一例を図２を用いて説明する。図２は本発明のノズルの潤滑剤の吐出口と噴霧用圧縮空気の吐出口との配置をノズルを吐出口の外側、すなわち潤滑剤を塗布する金型側からノズルを見た図である。
【００１６】
ノズルは２つの吐出口を有している。その吐出口の配置は、同心的に配置したものになっている、いわゆる２重芯管構造となっている。ひとつの吐出口を噴霧用圧縮空気吐出口とし、他の吐出口を潤滑剤の吐出口としている。図２は、２重芯管の内側の管を潤滑剤吐出口２１、外側の管を噴霧用圧縮空気吐出口２２とした例である。
【００１７】
ここで、噴霧用圧縮空気と潤滑剤の吐出口が同心的に配置されているので噴霧用圧縮空気吹き付け中心と潤滑剤吹き付け中心がほぼ同一となる。その結果潤滑剤の塗布範囲と乾燥に用いられる噴霧用圧縮空気の吹き付け範囲がほぼ同一となるので潤滑剤の乾燥がより充分におこなわれるので好ましい。ここで同心円的とは潤滑剤吐出口中心と噴霧用圧縮空気吐出口中心が同一であることを意味する。前述の例以外に、例えば、複数の潤滑剤吐出口を噴霧用圧縮空気吐出口の外側に配置し、複数の潤滑剤吐出口の配置の中心が噴霧用圧縮空気吐出口の中心と同一であるものも潤滑剤の塗布範囲と噴霧用圧縮空気吹き付け範囲がほぼ同一となる効果があるので、本発明の同心円的な配置となる。
【００１８】
中心が同一であるとは、それぞれの中心位置の距離が５ｍｍ未満（より好ましくは２ｍｍ以下。）であるものをいう。中心位置の距離が５ｍｍ未満であるものは、潤滑剤塗布範囲と噴霧用圧縮空気吹き付け範囲がほぼ同一となる効果があるからである。
【００１９】
また、本例では、その吐出口の配置は、噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置したものになっている。噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置しているので潤滑剤塗布範囲が噴霧用圧縮空気により拡散され、乾燥に用いられる噴霧用圧縮空気の吹き付け範囲と同一となる。その結果潤滑剤塗布範囲が拡散され均一で薄い皮膜となるので、広範囲への均一塗布ができるので好ましい。
【００２０】
また、その吐出口の配置は、噴霧用圧縮空気吐出口の内側に潤滑剤吐出口を配置したものになっている。圧縮空気吐出口の内側に潤滑剤吐出口を配置しているので噴霧用圧縮空気が潤滑剤を巻き込む。その結果潤滑剤塗布範囲が広く拡散されるので広範囲への均一塗布ができるので好ましい。
【００２１】
図２に見られる各吐出口の形状は、円形状であることが好ましい。形状としては、円、楕円だけでなく四角形、六角形、多角形などの形状が挙げられる。多角形の角を滑らかにしたものは、潤滑剤、圧縮空気の流れが均一で安定するので好ましい。噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口は相似な形状であるのが潤滑剤塗布範囲と噴霧用圧縮空気の吹き付け範囲の同一性の点から好ましい。
【００２２】
各吐出口を隔てている壁面は、厚さが０．１〜１ｍｍ（好ましくは０．２〜０．８ｍｍ。）であるのが強度、軽量化、コンパクト化の点から好ましい。潤滑剤と接する壁面の表面はその平均表面粗さ（Ｒａ）が５０μｍ以下（好ましくは２５μｍ以下。）であるのが壁面に潤滑剤が付着するのを防止する点から好ましい。噴霧用圧縮空気と接する壁面の表面はその平均表面粗さ（Ｒａ）が５０μｍ以下（好ましくは２５μｍ以下。）であるのが、壁面に圧縮空気中に含まれる水分の付着を防止する点から好ましい。
【００２３】
噴霧用圧縮空気と接する壁面の表面には、図４に示したように、例えば、ナットの内面に設けられている雌ねじのように、圧縮空気の吐出方向にスパイラル状の凹部または凸部４１が設けられているのが好ましい。凹部または凸部を設けるのは、圧縮空気が接する壁面であれば良く、図４とは逆に潤滑剤吐出口との間の壁面の圧縮空気に接する側の面に設けることもできる。このスパイラル状の凹部または凸部によって噴霧用圧縮空気がスパイラル状に吐出され、その結果潤滑剤を充分に巻き込むので潤滑剤がより良好な噴霧状態になるからである。凹部の深さは０．０５〜２ｍｍ（深さは好ましくは０．１〜０．５ｍｍ。）であるのが良好な噴霧状態の点から好ましい。凸部の高さは０．０５〜２ｍｍ（高さは、好ましくは０．１〜１ｍｍ。）であるのが良好な噴霧状態の点から好ましい。凹部または凸部の密度は３〜１２ヶ所/周であるのが巻き込み効果を高める点から好ましい。吐出方向に対するスパイラルの角度は噴霧状態を評価しながら最適にすることができる。
【００２４】
また、噴霧用圧縮空気吐出口の面積（ＳS）と潤滑剤吐出口の面積（ＳL）との比（ＳS／ＳL）が０．０１〜１００（より好ましくは０．１〜５０）であるのが安定噴霧の点から好ましい。
【００２５】
ノズルの吐出口全体の形状の内接円の最大径はできるだけ小さいものが設置する装置スペースの点から好ましい。吐出口の内接円の内直径については、例えば図２のような２重芯管構造の場合、内側の管の内直径は０．３〜５ｍｍ（好ましくは、０．６〜３ｍｍ。）、外側の管の内直径は１〜８ｍｍ（好ましくは２〜６ｍｍ）とすることが出来る。外側の管の内直径は、８ｍｍを超えると噴霧状態が不安定となり塗布状態にムラが生じやすくなる。内管内にさらに内管を設ける３重芯管の場合は、たとえば、内側の管の内直径は０．３〜２ｍｍ（好ましくは、０．６〜１ｍｍ。）、中間の管の内直径は１〜５ｍｍ（好ましくは、０．６〜３ｍｍ。）、外側の管の内直径は３〜８ｍｍ（好ましくは２〜６ｍｍ）とすることが出来る。
【００２６】
図１は本発明のノズルの一例である図２に示したノズルの中心を通って潤滑剤の吐出方向に平行な断面の図である。噴霧用圧縮空気供給路１１、潤滑剤供給路１２、潤滑剤供給路を開閉するニードル弁１３、ニードル弁を作動させるシリンダー駆動用圧縮空気１４、ばね１５を含んで構成されている。潤滑剤吐出口を同心円的に配置するために支持部１６を設けることもできる。
【００２７】
ここで潤滑剤吐出口が噴霧用圧縮空気吐出口より引っ込んでいるのが好ましい。例えば、各吐出口を隔てている壁面が、潤滑剤吐出口が噴霧用圧縮空気吐出口より引っ込んでいるように設けられている。噴霧用圧縮空気によって吐出された潤滑剤がより良好な噴霧状態となるので塗布ムラをより抑えることができるので好ましい。たとえば図２の例において、図３のように潤滑剤吐出口３１が噴霧用圧縮空気吐出口３２より引っ込んでいるように壁面が設けられているが好ましい。
【００２８】
本発明のノズルの実施例の一例の動作を図１を用いて説明する。
潤滑剤貯留タンクから圧縮空気により加圧された潤滑剤は潤滑剤供給路まで供給されている。潤滑剤供給路から吐出口の間の流路にはニードル弁が配設されておりその先端により潤滑剤供給路から吐出口の間を開閉できるようになっている。ニードル弁は、シリンダー駆動用圧縮空気が供給されると後退しシリンダー駆動用圧縮空気が閉じられるとバネにより前進する。ニードル弁の後退により潤滑剤供給路は吐出口に接続され、潤滑剤は吐出口へ供給される。噴霧用圧縮空気供給路を経て供給される噴霧用圧縮空気は吐出口の外側に配置した噴霧用圧縮空気吐出口から吐出され、潤滑剤吐出口から吐出された潤滑剤はその噴霧用圧縮空気によって噴霧状にされて金型（図示せず）に吹き付けられて潤滑剤が塗布される。ここで、潤滑剤の供給を止めた場合は、噴霧用圧縮空気のみが吹き付けられることになる。ニードル弁は装置の配置を考慮して供給路の外側すなわちノズルの外側に設けることもできる。ここではニードル弁が微調整可能な点で好ましいが、吐出口との間を開閉することが可能であればよく、ニードル弁以外に電磁弁、機械式開閉弁等を用いる事ができる。
【００２９】
本例のノズルは、アルミニウム合金の押し出し品を切断した後に穴加工などの機械加工を施したものをノズル本体部品として、ニードル弁、ばね、所定の管を取り付けることにより作製できる。また、所定の直径の管を本発明のように組み合わせて配置することで本発明のノズルを作製することができる。
【００３０】
本発明の潤滑剤塗布用ノズルは、アルミニウム合金の鍛造に用いる金型への潤滑剤の塗布用ノズルであって、噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズルであるので、潤滑剤塗布範囲と乾燥に用いられる噴霧用圧縮空気の吹き付け範囲がほぼ同一範囲となるので、均一で薄い皮膜である潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができる。
【００３１】
本発明の潤滑剤塗布用ノズルは、アルミニウム合金の鍛造に用いる金型への潤滑剤の塗布用ノズルであって、噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルであるので潤滑剤塗布範囲が噴霧用圧縮空気により拡散状態となるので、広範囲に渡り噴霧可能となり、均一で薄い皮膜である潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができる。
【００３２】
本発明の潤滑剤塗布装置の実施例の一例を図５、図６、図７に示した潤滑剤塗布用ノズルの図と図８に示した塗布装置構成図を用いて説明する。
【００３３】
図５、図６、図７に示した潤滑剤塗布用ノズルは本発明の別の例である。ノズルは３つの吐出口を有している。その吐出口の配置は、同心的に配置したものになっている。いわゆる３重芯管構造となっている。ひとつの吐出口を噴霧用圧縮空気吐出口５１とし、他の吐出口を２種類の潤滑剤（潤滑剤Ａ、Ｂ）のそれぞれの吐出口（潤滑剤Ａ用吐出口５２、潤滑剤Ｂ用吐出口５３）としている。ここで、噴霧用圧縮空気と潤滑剤の吐出口が同心的に配置されている。
【００３４】
また、その吐出口の配置は、噴霧用圧縮空気吐出口が潤滑剤吐出口の外側に配置されたものになっている。その吐出口の配置は、噴霧用圧縮空気吐出口の内側に潤滑剤吐出口が配置されたものになっている。
【００３５】
図６は図５に示したノズルの中心を通って潤滑剤の吐出方向に平行な断面の図である。噴霧用圧縮空気供給路６１、潤滑剤Ａ供給路６２、潤滑剤Ｂ供給路６３、各潤滑剤供給路を開閉するニードル弁６４、６５、各ニードル弁を作動させるシリンダー駆動用圧縮空気供給路６６、６７、各ニードル弁に接続されたばね６８、６９を含んで構成されている。潤滑剤吐出口を同心円的に配置するために支持部（図示せず）を設けることもできる。
【００３６】
本発明の塗布装置の一例を、図８に示す。潤滑剤塗布用ノズル８１、ノズル回転装置８２、ノズル移動装置８３、潤滑剤貯留タンク８４、圧縮気体供給装置８５、流路開閉器８６、流路開閉器の制御装置８７を含んで構成されている。必要に応じて圧力調整器８１３、例えば減圧弁を含ませることができる。圧縮気体供給装置としては空気コンプレッサーをあげることができる。流路開閉器として電磁弁を用いるのは、制御が容易なので好ましい。
【００３７】
圧縮気体たとえば空気コンプレッサーから圧力調整器８１３、圧縮気体配管８９を経由して供給される圧縮空気によって液面が加圧されている潤滑剤貯留タンクから潤滑剤用配管８１０が潤滑剤塗布用ノズルの供給路に配管されている。潤滑剤貯留タンクは攪拌用のプロペラシャフト８８を有しているのが好ましい。潤滑剤を常時攪拌することができるので潤滑剤の固形分の沈降を防止することができるからである。圧縮気体の種類としては、不活性ガス、乾燥空気、それらの混合気体などが挙げられる。
【００３８】
噴霧用圧縮空気は空気コンプレッサーから圧力調整器８１３、圧縮気体配管８９を経由して電磁弁を経てさらに噴霧用圧縮空気配管８１２を経由して潤滑剤塗布用ノズルの圧縮空気供給路に配管されている。電磁弁の開閉は電磁弁開閉の制御装置内に備え付けられたタイマーにより制御されており、目的の時間だけ開かれて噴霧用圧縮空気を供給する。
【００３９】
シリンダー駆動用圧縮空気は空気コンプレッサーから圧力調整器８１３、圧縮空気配管８９を経由して内圧開放可能な電磁弁を経てさらにシリンダー駆動用圧縮空気配管８１１を経由して潤滑剤塗布用ノズルの潤滑剤供給路の途中に設けられたニードル弁へ配管されている。電磁弁の開閉は電磁弁開閉の制御装置内に備え付けられたタイマーにより制御されている。
【００４０】
ニードル弁はシリンダー駆動用圧縮空気が供給されると後退する機構になっている。ニードル弁の後退により潤滑剤供給路と潤滑剤吐出口が接続される。電磁弁が閉じられ電磁弁内の圧縮空気圧も開放されると、ニードル弁はバネにより前進する機構となっている。ニードル弁の前進により潤滑剤供給路と潤滑剤吐出口が閉じられる。
【００４１】
ここで図５、図６、図７に示した潤滑剤塗布用ノズルを用いて２種類の潤滑剤を供給する場合、その塗布装置は上記と同様の構成を２系統有する。例えば、１種類目の潤滑剤は空気コンプレッサーからの圧縮空気により液面を加圧され、潤滑剤の流路は潤滑剤貯留タンクから潤滑剤塗布用ノズルの潤滑剤供給路へ配管されている。２種類目の潤滑剤は、空気コンプレッサーからの圧縮空気により液面を加圧された１種類目の潤滑剤とは別の潤滑剤貯留タンクから潤滑剤塗布用ノズルの潤滑剤供給路へ配管されている。１種類目の潤滑剤用のシリンダー駆動用圧縮空気の流路は空気コンプレッサーより内圧開放可能な電磁弁を経て潤滑剤塗布用ノズルのシリンダー駆動用圧縮空気供給路へ配管されている。２種類目の潤滑剤用シリンダー駆動用圧縮空気の流路は空気コンプレッサーより内圧開放可能な１種類目の潤滑剤用シリンダー駆動用圧縮空気用とは別の電磁弁を経て潤滑剤塗布用ノズルの１種類目とは別のシリンダー駆動用圧縮空気供給路へ配管されている。
【００４２】
潤滑剤塗布用ノズルはノズル回転装置に接続されており、ノズル回転装置によって潤滑剤塗布用ノズルは金型上方で回転しながら潤滑剤を塗布する。ノズル回転装置はノズルを金型中心軸上にて回転するのが広範囲で均一に噴霧用圧縮空気、潤滑剤を塗布できるので好ましい。シャフトを介してノズル回転装置に接続することもできる。ノズル回転装置はノズル移動装置により金型上方へ移動または金型上方から退避する機能を有している。たとえば成形時には潤滑剤塗布用ノズルが金型上方から退避し、潤滑剤塗布時には潤滑剤塗布用ノズルが金型上方に移動する。ノズル移動装置はエアーシリンダーにて前進後退する仕組みであることが駆動エネルギーを他の駆動装置と共有化できるので好ましい。また、動作が安定しているので好ましい。
【００４３】
塗布の対象の金型が上型または下型である場合はノズルは対象の金型へ向かって吐出するようにノズル回転装置に接続する。塗布の対象の金型が上型および下型である場合はノズルはそれぞれの対象金型へ向かって吐出するように２組のノズルを配置した状態でノズル回転装置に接続することで効率良く塗布することができる。
【００４４】
つぎに本発明の潤滑剤塗布装置を用いて潤滑剤を塗布する動作を説明する。
実際に、金型へ潤滑剤を塗布する時は、まず最初に金型表面の付着物を除去する目的で噴霧用圧縮空気供給路の電磁弁を開いて噴霧用圧縮空気のみを供給し金型に噴霧用圧縮空気を吹き付ける。この後、シリンダー駆動用圧縮空気の流路の電磁弁を開きニードル弁を後退させると、潤滑剤が吐出口へ供給される。潤滑剤を噴霧状にするために、この間、噴霧用圧縮空気の流路の電磁弁は開放されており、噴霧用圧縮空気も同時に供給されている。潤滑剤供給時間が終了するとシリンダー駆動用圧縮空気の流路の電磁弁は閉じられ電磁弁内の内圧は開放される。これによりニードル弁はバネにより前進し、潤滑剤の流路は閉となり潤滑剤の供給が止まる。この後、金型に塗布した潤滑剤を乾燥させるために、噴霧用圧縮空気のみを金型に吹き付ける。以上で金型への潤滑塗布工程が完了する。
【００４５】
本発明の潤滑剤塗布装置は、回転径が金型径に合せて調整が可能なようにしておくのが好ましい。たとえばシャフトの交換などにより調整できる。また、吹き付け角度も噴霧用圧縮空気の供給圧力にて調整可能である。たとえば、供給圧力を高くすると吐出角度が広くなり広範囲への塗布が可能になる。たとえば、供給圧力を０．４×１０6Ｐａとすると垂直に対して±約２０度以内の角度の広がりで塗布することができる。特に深いカップ形状製品を鍛造する金型に良好な状態で潤滑剤を塗布するのに適している。例えば、深いカップ形状製品を鍛造する金型としては、深さ３０ｍｍ以上、幅１０ｍｍ以下の立ち壁を有したものが挙げられる。
【００４６】
圧力調整器の圧力を制御装置から制御できるようにすると、例えば噴霧用圧縮空気のみの吐出時と噴霧状潤滑剤の吐出時とで吐出量を変えることができるのでより良好な塗布、乾燥状態を得ることができるのので好ましい。
【００４７】
本発明の潤滑剤塗布装置は、潤滑剤塗布用ノズルが、アルミニウム合金の鍛造に用いる金型への潤滑剤の塗布用ノズルであって、噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズルであるので、潤滑剤塗布範囲と乾燥に用いられる噴霧用圧縮空気の吹き付け範囲がほぼ同一範囲となるので、均一で薄い皮膜である潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができる。
【００４８】
本発明の潤滑剤塗布装置は、潤滑剤塗布用ノズルが、アルミニウム合金の鍛造に用いる金型への潤滑剤の塗布用ノズルであって、噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルであるので潤滑剤塗布範囲が拡散され広範囲となるので、均一で薄い皮膜を広範囲に形成される潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができる。
【００４９】
本発明の潤滑剤塗布方法は、噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズルまたは噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルを用いて、金型に対しほぼ同一軌跡をとるように吹きつけることを特徴とする潤滑剤塗布方法であるので、本方法を用いることにより、鍛造製品に対して均一で薄い皮膜である潤滑剤の塗布状態、または潤滑剤溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができるので、鍛造製品にかじり、焼き付き、欠肉、ダレといった鍛造欠陥が発生するのを抑えることができ、また成形性が向上するので安定して製造することができる。
【００５０】
本発明の鍛造方法を実施例の一例を図５、図６、図７で示した２種類の潤滑剤の塗布用ノズル、図８に示した潤滑剤塗布装置構成図および図９の鍛造装置の概略図を用いて説明する。
【００５１】
本発明の鍛造装置は、例えば、図９に示すように、プレス装置９１と、上型９３、下型９４からなる鍛造用金型と、潤滑剤塗布用ノズル９６、シャフト９７、ノズル回転装置９８、ノズル移動装置９９からなる潤滑剤塗布装置とを含んで構成される。必要に応じて上受板９２、下受板９５を設けることができる。また、潤滑剤塗布装置は、潤滑装置単体として設置しその動作をプレス装置と連動させたものでも良い。
【００５２】
ここで潤滑剤塗布用ノズルは２組の潤滑剤供給路、シリンダー駆動用圧縮空気供給路およびニードル弁を備えている。各吐出口の配置は、潤滑剤塗布用ノズルの吐出口は潤滑剤吐出口が噴霧用噴霧用圧縮空気吐出口の内側としている３重芯管構造のものを例示している。
【００５３】
潤滑剤塗布用ノズルはシャフトを介してノズル回転装置に接続されており、ノズル回転装置によって潤滑剤塗布用ノズルは金型上方で回転しながら潤滑剤を塗布する。ノズル回転装置はノズル移動装置により金型上方へ移動、金型上方から退避する機能を有している。成形時には金型上方から退避し、潤滑剤塗布時には潤滑剤塗布用ノズルが金型上方に移動する。
【００５４】
本発明の鍛造方法を前記鍛造装置を用いて２種類の潤滑剤を金型に塗布する場合について説明する。
まず、鍛造装置の金型の上型が上に上がった待機状態において、潤滑剤塗布装置のノズル移動装置によって潤滑剤塗布用ノズルが金型上方に移動する。この時、潤滑剤塗布用ノズルが金型のほぼ中心に位置するのが均一塗布の点から好ましい。また円形以外の異型形状である場合は製品重心の位置であるのが全体への均一塗布の点から好ましい。また高さの位置は、待機状態での金型の上型と金型の下型との間の中心位置であるのが上型、下型に同時に塗布する場合には、上型、下型への均一塗布の点から好ましい。
【００５５】
本装置をもちいて良好な潤滑剤の塗布状態、乾燥状態を得るためには、金型の温度は、１５０〜４５０℃とするのが好ましい。この温度にすることによって、潤滑剤の乾燥が良好になるからである。このとき、鍛造用素材から金型への抜熱により鍛造用素材の温度が低下し、成形性が低下するので、金型の温度は鍛造成形性を考慮して鍛造用素材の温度から５０〜２５０℃引いた温度とするのが、複雑な形状の鍛造品などの難しい加工をする場合、潤滑剤の塗布が良好であって鍛造成形性の低下を防止することができるので好ましい。
【００５６】
次に、ノズル回転装置によって潤滑剤塗布用ノズルを回転させながら、圧縮空気を圧縮空気吐出口から吐出する。回転させる速度は速いほど（具体的には１回／秒以上、望ましくは６回/秒以上）残固形分などを効率良く除去できるので好ましい。また回転の軌跡は、ノズルから見た製品形状の外郭形状であるのが全体へ吹き付けることができるので好ましい。ノズルから見た製品形状が円形である場合は、回転の軌跡は円形であるのが吹き付けを均一にできるので好ましい。吐出条件は圧力調整器を調整することにより、その圧力を０．１〜１×１０6Ｐａ（好ましくは０．３〜０．７×１０6Ｐａ。）とすることができる。吐出時間は０．１秒〜１０秒であるのがタクトタイムの点から生産性を高めることができるので好ましい。
【００５７】
続いて１種類目の潤滑剤用のシリンダー駆動用圧縮空気電磁弁を開いてのニードル弁を後退させ、１種類目の潤滑剤を吐出口から吐出する。このとき噴霧用圧縮空気は引き続き吹き付け潤滑剤を霧状にする。潤滑剤の吐出する量は製品形状にあわせて、最適な量を決めることができる。潤滑剤の量と製品重量との比（潤滑剤重量／製品重量）を０．００１〜０．１とすることができる。均一な潤滑剤の皮膜を形成することができるからである。製品形状が複雑な形状の場合は、０．００３〜０．０８とするのが製品品質を安定させるので好ましい。
【００５８】
潤滑剤を噴霧状にするために吐出させる圧縮空気の量は１〜３０００ｃｍ3/秒であるのが充分な拡散した噴霧を得られるので好ましい。噴霧時間は１回の鍛造サイクルにおいて、金型への塗布回数が１回以上（好ましくは３回以上）となるように設定するのが均一な皮膜を形成する点から好ましい。例えば、タイマーにより０．１秒から１０秒とするのが生産効率および均一な皮膜を形成する点から好ましい。
【００５９】
次に１種類目の潤滑剤用のシリンダー駆動用圧縮空気電磁弁を閉じてニードル弁を前進させ潤滑剤の供給を止めて、２種類目の潤滑剤用のシリンダー駆動用圧縮空気電磁弁を開いてニードル弁を後退させ、２種類目の潤滑剤を吐出口への供給を開始する。この間も噴霧用圧縮空気は引き続き吹き付け潤滑剤を霧状とする。噴霧時間は第１種類目の潤滑剤膜上に第２種類目の潤滑剤皮膜が均一に塗布されるように設定するのが２種類の潤滑剤の潤滑効果を最大限に引き出せる点から好ましい。例えば、タイマーにより０．１秒から１０秒とするのが生産効率および均一な２層からなる皮膜を形成する点から好ましい。
【００６０】
潤滑剤塗布終了後に潤滑剤を乾燥させるために圧縮空気の吹き付け行う。吹きつけ時間は未乾燥な潤滑剤が発生しないように乾燥させるように設定するのが、潤滑剤液の溜りによる欠肉の発生を防止する点から好ましい。例えば、タイマーにより０．１秒から１０秒とするのが生産効率を高め、充分な乾燥を得られるので好ましい。
【００６１】
潤滑剤貯留タンクの内圧は圧力調整器を用いて、０．０１×１０6Ｐａ〜１×１０6Ｐａに調整されている。潤滑剤を安定して供給するためには好ましくは０．０５〜０．５×１０6Ｐａ（更に好ましくは０．１×１０6Ｐａ。）である。
【００６２】
これらの２種類の潤滑剤および噴霧用圧縮空気は、時間制御により開閉する電磁弁を用いて供給を制御することができる。ここで噴霧用圧縮空気のみの吐出工程、次に噴霧状潤滑剤の塗布工程、最後に噴霧用圧縮空気のみの吐出工程という一連の工程を鍛造金型への潤滑剤塗布工程の１サイクルと考えることができる。この場合この塗布サイクルを複数回繰り返すことは、後工程の鍛造条件から要求される任意の膜厚に潤滑剤皮膜を形成することができるので好ましい。また１サイクルにおいて、鍛造する条件によって使用する潤滑剤の種類は任意に組み合わせることが可能である。また１サイクルにおいて、使用する潤滑剤の種類などにより噴霧用圧縮空気のみの吐出、潤滑剤の吐出の順番を任意に組み合わせることが可能である。例えば鍛造品形状が複雑でより高い潤滑性が必要で、例えば潤滑剤皮膜を厚くする必要がある場合は、「噴霧用圧縮空気のみ」→「噴霧状潤滑剤」→「噴霧用圧縮空気のみ」→「噴霧状潤滑剤」→「噴霧用圧縮空気のみ」の組み合わせが成形性を向上できるので好ましい。例えば金型温度が高く、水性潤滑剤がはじかれてしまう場合は、「噴霧用圧縮空気のみ」→「噴霧状油性潤滑剤」→「噴霧状水性潤滑剤」→「噴霧用圧縮空気のみ」の組み合わせが水性潤滑剤の皮膜を安定して形成できるので好ましい。また、「噴霧用圧縮空気のみ」→「噴霧状油性潤滑剤」→「噴霧用圧縮空気のみ」→「噴霧状水性潤滑剤」→「噴霧用圧縮空気のみ」の組み合わせが水性潤滑剤の皮膜をより安定して形成できるので好ましい。
【００６３】
上記塗布工程が終了後に、ノズルは回転を停止してノズル移動装置により金型上方から退避する。その後、金型の上型が下降して成形が開始される。
【００６４】
３種類以上の潤滑剤を塗布する場合、各々の潤滑剤に対応した潤滑剤貯留タンクとシリンダー駆動用圧縮空気開閉用の電磁弁、潤滑剤塗布用ノズルを追加して備えることで可能である。
【００６５】
本発明の鍛造装置は、潤滑剤塗布装置が噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズルまたは噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルを有したものであるので、本装置を用いることにより、鍛造製品に対して均一で薄い皮膜である潤滑剤の塗布状態、または潤滑剤溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができるので、鍛造製品にかじり、焼き付き、欠肉、ダレといった鍛造欠陥が発生するのを抑えることができ、また成形性が向上するので安定して製造することができる。
【００６６】
本発明の鍛造方法は、潤滑剤塗布工程において、噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズルまたは噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルを用いているので、均一で薄い皮膜である潤滑剤の塗布状態、または潤滑剤溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができるので、鍛造製品にかじり、焼き付き、欠肉、ダレといった鍛造欠陥が発生するのを抑えることができ、また成形性が向上するので製造が安定する。
【００６７】
本発明の潤滑剤塗布用ノズルの他の実施例を図１０乃至１６で説明する。
【００６８】
図１０は、噴霧用圧縮空気吐出口１０３と潤滑剤Ａ用吐出口１０１と潤滑剤Ｂ用吐出口１０２とが同心的に配置された実施例である。
【００６９】
図１１は、噴霧用圧縮空気吐出口１１２と潤滑剤Ａ用吐出口１１１と潤滑剤Ｂ用吐出口１１３とが同心的に配置された実施例である。
【００７０】
図１２のノズルにおいては、潤滑剤Ａ用吐出口１２２を６つに分岐させて潤滑剤Ｂ用吐出口１２３の外周上に配置した実施例である。２種類の各潤滑剤吐出口は噴霧用圧縮空気吐出口１２１内に位置しており、噴霧用圧縮空気により霧状に金型へ塗布される。
【００７１】
図１３のノズルにおいては、潤滑剤Ａ用吐出口１３２と潤滑剤Ｂ用吐出口１３３を交互に円形に配置した実施例である。２種類の各潤滑剤吐出口は噴霧用圧縮空気吐出口１３１の内側に位置しており、噴霧用圧縮空気により霧状に金型へ塗布される。
【００７２】
図１４は、噴霧用圧縮空気吐出口１４１と潤滑剤吐出口１４２が同心的に配置されて、噴霧用圧縮空気吐出口が潤滑剤吐出口の外側に配置された実施例である。
【００７３】
図１５は、噴霧用圧縮空気吐出口１５１と潤滑剤Ａ用吐出口１５２と潤滑剤Ｂ用吐出口１５３とが同心的に配置された実施例である。
【００７４】
図１６のノズルは、複数の潤滑剤吐出口１６２を隣接させて、それらの潤滑剤吐出口の中心と噴霧用圧縮空気吐出口１６１の中心とのズレが５ｍｍ未満（好ましくは２ｍｍ以下。）としてある。そのようなズレとしてあるので、噴霧範囲のズレが成形性に影響を与えない。噴霧用圧縮空気配管内に吐出口を配置することで噴霧範囲と塗布範囲は完全に一致し、均一な潤滑剤皮膜形成がなされる。
【００７５】
次に、多種類の潤滑剤を使用する例を説明する。
本装置を用いることにより、潤滑剤塗布装置を小型化し重量も増すことなく、また回転中心のズレを抑えて回転して塗布することにより、２種類の潤滑剤の塗布、噴霧用圧縮空気のみの吹き付けを任意に組み合わせて実施することができるので、本装置は特に多種類の潤滑剤を塗布するのに好適である。以下具体的な例を説明する。
【００７６】
潤滑剤は溶媒（例えば水、灯油、鉱物油）に、潤滑剤素材（例えば黒鉛、水ガラス、ステアリン酸亜鉛）を溶解、または分散させたものである。その濃度は、質量％で１〜２０％（より好ましくは３〜１０％。）とすることが、均一で安定した乾燥状態を得ることができるので好ましい。また、分散の点から添加物を加えるのが好ましい。
【００７７】
潤滑剤の塗布順序の組み合わせは次のようなもの（（１）〜（１０））が挙げられる。
（１）水性黒鉛、油性黒鉛、（２）油性黒鉛、水性黒鉛、（３）水ガラス系、水性黒鉛、（４）水性黒鉛（黒鉛粒子粗い）、水性黒鉛（黒鉛粒子微細）、（５）油のみ＋水性黒鉛、（６）油のみ、水ガラス系、（７）水ガラス系、別の水ガラス系、（８）二硫化モリブデン、油性黒鉛、（９）二硫化モリブデン、水性黒鉛、（１０）エマルジョン、油性黒鉛。
【００７８】
本発明によれば多種類の潤滑剤を良好な塗布状態で各々塗布することができるので、潤滑剤溶媒が油のものと溶媒が水のものとのように親和性のない場合に有効である。水性潤滑剤と油性潤滑剤をを組み合わせた場合には次のような効果が得られる。
【００７９】
一般に、素材を複雑な鍛造製品形状に鍛造する場合は、素材の加熱温度付近まで金型を加熱した状態で鍛造する手法により良好な鍛造製品を得ることができる。素材から金型への抜熱を防止できるので素材の高い成形性が保持できるからと考えられる。
【００８０】
本発明の鍛造方法では、例えば、複数の潤滑剤の供給が可能である潤滑剤塗布用ノズルを有する潤滑剤塗布装置を用いて、まず金型温度を下げることなく（好ましくは金型温度は２００℃以下にならない状態。）、高温の金型表面に油性潤滑剤（例えば、高温状態の鉄製の金型の場合は、良好な濡れ性を得るために鉱物油が好ましい。）を塗布し、続いてこの潤滑剤の皮膜上に黒鉛を含む水性潤滑剤を塗布して黒鉛固形成分を吸着させた後に、鍛造を実施する。さらに、潤滑剤の塗布に先だって「噴霧用圧縮空気のみ」の吹き付けをすることにより前回の潤滑剤の残分を充分に除去でき、また塗布後に「噴霧用圧縮空気のみ」を吹き付けることにより潤滑剤の乾燥状態を良好にすることができるので好ましい。本発明では、複数の潤滑剤の塗布が可能である潤滑剤塗布用ノズルを有する潤滑剤塗布装置を用いているので、金型の温度が高くてもぬれ性が低下することなくすなわち潤滑剤がはじかれることなく良好な塗布状態を得ることができ、続いてこの皮膜上に水性潤滑剤を塗布して黒鉛固形成分を吸着させることにより油溜りのない、均一な潤滑皮膜を得ることができる。その結果、潤滑剤溜まりが金型の凹部に発生せず、鍛造品において欠肉が生じるといった不具合を抑えることができる。
【００８１】
噴霧用圧縮空気として用いる圧縮空気としては乾燥圧縮空気が好ましい。また、潤滑剤皮膜の主要成分である黒鉛層の酸化防止の観点から不活性ガスを用いることも考えられる。
【００８２】
潤滑剤塗布用ノズルの材質としては装置の軽量化の観点からアルミニウム合金が望ましい。耐食性材料が好ましく５０００系合金、６０００系合金などが挙げられる。使用温度での耐熱性が満たされれば軽量化の点から樹脂製が好ましい。強度、耐摩耗性、剛性の点から鉄製のものを用いる場合は、潤滑剤塗布用ノズルの重量が大きくなるので回転モーターの能力、ノズル移動装置の駆動系の能力をそれに適したものとするのが好ましい。軽量化の点からマグネシウム系合金製のものを使用する場合は、潤滑剤に対する耐食性を考慮して用いることができる。
【００８３】
ニードル弁の摺動部については耐摩耗性を上げるため表面処理を施したものが好ましく、例えばＮｉメッキを実施することが望ましい。
【００８４】
本発明の潤滑剤塗布装置は、コンパクトな装置であるので、リンクプレス、クランクプレスなどの機械式プレスをはじめ、スクリュープレス、液圧プレスなど金型を用いる加工工程を含むアルミニウム合金の塑性加工方法にも適している。
【００８５】
また、本発明の鍛造方法に用いる素材であるアルミニウム合金は、アルミニウム合金であれば塑性加工に適しているのでいずれのものでも用いることができる。たとえば、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、ＪＩＳ６０６１合金等を用いることができる。また、素材の製法は、連続鋳造、押出、圧延等いずれであっても良い。アルミニウム合金の場合、連造鋳造された丸棒材が安価で好ましい。アルミニウム合金においては、気体加圧式ホットトップ鋳造法（例えば、ＳＨＯＴＩＣ材）で連続鋳造された丸棒材が、優れた内部健全性を持ち、結晶粒が微細であり、かつ、塑性加工による結晶粒の異方性がない為、本発明の効果をよりよく発現できるので好ましい。
【００８６】
また、本発明の対象の金型は、素材としてアルミニウム合金を用いる鍛造用金型だけでなく、素材として他の金属材料を用いる鍛造用金型とすることができる。他の金属材料としては、例えば、鉄、マグネシウム、およびこれらを主成分とする合金、真鍮を挙げることができる。
【００８７】
【実施例】
以下、実施例に従って具体的に説明するが、本発明の範囲を限定するものではない。
なお、以下の実施例において、実施例１〜１２、実施例２４〜２５は参考例として示す。
［潤滑剤塗布試験］
（実施例１）図２１に塗布試験に供した金型の下型の断面図を示した。下型は内直径がφ７０ｍｍであって、深さ５０ｍｍ、幅３ｍｍの立ち壁を有する。この鍛造用金型の下型に表１に示した潤滑剤塗布用ノズルを用いて塗布状態の確認をおこなった。ノズルの位置は、金型から５０ｍｍ上方の位置とした。ノズルの回転数は１８０ｒｐｍとした。ノズルの回転半径は３２ｍｍとした。ノズルの内管の内直径は１ｍｍ、外管の内直径は２．４ｍｍのものを用いた。管の壁面の表面は、平均粗さＲａが５μｍであった。潤滑剤は水性黒鉛潤滑剤（潤滑素材：黒鉛。溶媒：水。濃度：５質量％）を用いた。潤滑剤の吐出時間、吐出量、加圧力、潤滑剤塗布前の噴霧用圧縮空気のみの吐出時間、加圧力、乾燥のための噴霧用圧縮空気のみの吐出時間、加圧力は表１に示した条件とした。これらの条件で噴霧用圧縮空気のみの吐出工程、次に潤滑剤の塗布工程、最後に噴霧用圧縮空気のみの吐出工程を一連として潤滑剤の塗布を実施した。
【００８８】
塗布状態のムラを拡大鏡を用いて目視で観察し、塗布状態の良／不良を判定した。同様の塗布サイクルを試験数として１００回繰り返したときの不具合率（不良数／試験数）および塗布状態の主な観察結果を表１に併記した。金型への潤滑剤塗布範囲と圧縮空気吹き付け範囲が一致しており、潤滑剤の塗布状態が均一であった。また乾燥状態も完全に乾燥した濡れや溜りのない状態となった。特に金型の薄肉な立ち壁の内側部においても均一な潤滑剤皮膜状態であった。
【００８９】
【表１】
0004824191.tif 000002
【００９０】
（実施例２〜１２）
表１に示したノズル、各条件で実施した以外は、実施例１と同様に潤滑剤の塗布を実施した。結果を表１に併記した。
【００９１】
（比較例１、２）
図１７に示した従来のノズルをシャフトに取り付けたこと、表１に示した条件としたこと以外は、先の実施例１と同様にして塗布を実施した。従来のノズルはスプレー吐出口と圧縮空気吐出口が並列的に５ｍｍ離れて配置されており、これらの中心線上にノズルの回転の中心がある。その結果を表１に併記した。金型への潤滑剤塗布範囲と圧縮空気吹き付け範囲が一致しなかったために、潤滑剤の塗布状態が偏り一部ムラが見られる状態であった。また乾燥状態も一部未乾燥の潤滑溜りとなった。特に金型の立ち壁部において未乾燥または無潤滑状態が顕著に見られた。
【００９２】
（比較例３）
また、手作業による圧縮空気の吹き付け、スプレーガンにより潤滑剤の塗布の操作をしたこと以外は実施例１と同様にして塗布を実施した。結果を表１に併記した。
【００９３】
（実施例１３〜１６）
２種類の潤滑剤の塗布試験を実施した。表２に示したノズル、条件で実施した以外は、実施例１と同様にして潤滑剤の塗布を実施した。ノズルは３重芯構造で一番内側の管の内直径は１ｍｍ、中間の管の内直径は２ｍｍ、外側の管の内直径は５ｍｍであった。潤滑剤は水性潤滑剤（潤滑素材：黒鉛。溶媒：水。濃度：５質量％）と油性潤滑剤（潤滑素材：黒鉛。溶媒：鉱物油。濃度：３質量％）を用いた。結果を表２に併記した。
【００９４】
【表２】
0004824191.tif 000003
【００９５】
［鍛造試験］
（実施例１７〜２５、比較例１１、１２）
次に、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ系合金）の連続鋳造棒を３００ｇに切断したものを加工用素材として、前述した塗布装置を用いて潤滑剤の塗布を実施した後、図２０に示した鍛造製品を熱間鍛造より製造した。鍛造する加工する際の金型の温度、加工用素材の温度、成形荷重は表３に示した。
【００９６】
ノズルは前記した実施例で用いたものの内から表３に示したものを用いた。潤滑剤は前記した実施例で用いたものの内から表３に示した組み合わせを用いた。ただし、金型への塗布サイクルは「噴霧用圧縮空気のみ」の吹き付け１秒間→「噴霧状油性潤滑剤」の吹き付け０．５秒間→「噴霧状水溶性潤滑剤」の吹き付け１．２秒間→「噴霧用圧縮空気のみ」の吹き付け２秒間を１サイクルとした。潤滑剤の種類が油性のみ、水性のみの場合はそれぞれの工程を省略した。その他の条件は、前記の実施例１と同じ条件とした。
【００９７】
それぞれ鍛造を１００００回試験したときの、鍛造した製品のかじりの発生、鍛造した製品のダレ、欠肉の発生を判定した結果を表３に示した。本発明の実施例においては比較例に比べ、かじりの発生による不良およびダレ、欠肉の発生による不良ともに減った。また、成形荷重についても比較例より低減した。成形荷重を低減できることにより金型の寿命を向上させることができるので、金型を更新するためのコスト、交換のための生産効率の低下を抑えることができる。
【００９８】
【表３】
0004824191.tif 000004
【００９９】
【発明の効果】
本発明の潤滑剤塗布用ノズルは、噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズルであるので、潤滑剤塗布範囲と乾燥に用いられる噴霧用圧縮空気の吹き付け範囲がほぼ同一範囲となるので、均一で薄い皮膜である潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができる。
【０１００】
本発明の潤滑剤塗布用ノズルは、噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルであるので潤滑剤塗布範囲が噴霧用圧縮空気により拡散状態となるので、広範囲に渡り噴霧可能となり、均一で薄い皮膜である潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができる。
【０１０１】
本発明の潤滑剤塗布装置は、潤滑剤塗布用ノズルが、噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズルであるので、潤滑剤塗布範囲と乾燥に用いられる噴霧用圧縮空気の吹き付け範囲がほぼ同一範囲となるので、均一で薄い皮膜である潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができる。
【０１０２】
本発明の潤滑剤塗布装置は、潤滑剤塗布用ノズルが、噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルであるので潤滑剤塗布範囲が拡散され広範囲となるので、均一で薄い皮膜を広範囲に形成される潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができる。
【０１０３】
本発明の潤滑剤塗布方法は、噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズルまたは噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルを用いて、金型に対しほぼ同一軌跡をとるように吹きつけることを特徴とする潤滑剤塗布方法であるので、本方法を用いることにより、鍛造製品に対して均一でい皮膜である潤滑剤の塗布状態、または潤滑剤溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができる。その結果、鍛造製品にかじり、焼き付き、欠肉、ダレといった鍛造欠陥が発生するのを抑えることができ、また成形性が向上するので安定して製造することができる。
【０１０４】
本発明の鍛造方法は、潤滑剤塗布工程において、噴霧用圧縮空気吐出口と潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズルまたは噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルを用いているので、均一で薄い皮膜である潤滑剤の塗布状態、または潤滑剤溜りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができるので、鍛造製品にかじり、焼き付き、欠肉、ダレといった鍛造欠陥が発生するのを抑えることができ、また成形性が向上するので製造が安定する。
【０１０５】
その結果、複雑形状の鍛造製品（たとえば内燃機関ピストン、ワーブルプレート、コンプレッサーピストン、ブレーキピストン、コンプレッサー斜板）が安定して生産可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の１例である潤滑剤塗布用ノズルの断面の概略図である。
【図２】図１の潤滑剤塗布用ノズルの吐出口配置の概略図である。
【図３】図２の潤滑剤塗布用ノズルの変化例の吐出口付近の断面の概略図である。
【図４】図２の潤滑剤塗布用ノズルの壁面にスパイラル状の凹部凸部を設けた一例の図である。
【図５】本発明の実施形態の別の一例である潤滑剤塗布用ノズルの吐出口配置の概略図である。
【図６】図５の潤滑剤塗布用ノズルの断面の概略図である。
【図７】図６の潤滑剤塗布用ノズルの吐出口付近の断面の概略図である。
【図８】本発明の実施形態の一例である塗布装置構成図である。
【図９】本発明の実施形態の一例である鍛造装置の構成の概略図である。
【図１０】本発明の実施形態の別の例である潤滑剤塗布用ノズルの吐出口配置の概略図である。
【図１１】本発明の実施形態の別の例である潤滑剤塗布用ノズルの吐出口配置の概略図である。
【図１２】本発明の実施形態の別の例である潤滑剤塗布用ノズルの吐出口配置の概略図である。
【図１３】本発明の実施形態の別の例である潤滑剤塗布用ノズルの吐出口配置の概略図である。
【図１４】本発明の実施形態の別の例である潤滑剤塗布用ノズルの吐出口配置の概略図である。
【図１５】本発明の実施形態の別の例である潤滑剤塗布用ノズルの吐出口配置の概略図である。
【図１６】本発明の実施形態の別の例である潤滑剤塗布用ノズルの吐出口配置の概略図である。
【図１７】従来のノズル断面図
【図１８】従来のノズルを取りつけた潤滑剤塗布装置の塗布範囲の模式図
【図１９】従来のノズルを取りつけた潤滑剤塗布装置を用いた場合の塗布、圧縮空気の吹き付けの回転の軌跡を示した図。
【図２０】鍛造製品の例の図
【図２１】実施例に用いた金型の下型の断面図
【符号の説明】
１１：噴霧用圧縮空気供給路、１２：潤滑剤供給路、１３：ニードル弁、１４：シリンダー駆動用圧縮空気、１５：ばね、１６：支持部、１７：噴霧用圧縮空気吐出口、１８：潤滑剤吐出口
２１：潤滑剤吐出口、２２：噴霧用圧縮空気吐出口
３１：潤滑剤吐出口、３２：噴霧用圧縮空気吐出口
４１：スパイラル状の凹部または凸部、４２：潤滑剤吐出口、４３：噴霧用圧縮空気吐出口
５１：噴霧用圧縮空気吐出口、５２：潤滑剤Ａ用吐出口、５３：潤滑剤Ｂ用吐出口
６１：噴霧用圧縮空気供給路、６２：潤滑剤Ａ供給路、６３：潤滑剤Ｂ供給路、６４：ニードル弁、６５：ニードル弁、６６：シリンダー駆動用圧縮空気供給路、６７：シリンダー駆動用圧縮空気供給路、６８：ばね、６９：ばね
７１：噴霧用圧縮空気吐出口、７２：潤滑剤Ａ用吐出口、７３：潤滑剤Ｂ用吐出口
８１：潤滑剤塗布用ノズル、８２：ノズル回転装置、８３：ノズル移動装置、８４：潤滑剤貯留タンク、８５：圧縮気体供給装置、８６：流路開閉器、８７：流路開閉器開閉の制御装置、８８：プロペラシャフト、８９：圧縮気体配管、８１０：潤滑剤配管、８１１：シリンダー駆動用圧縮空気配管、８１２：噴霧用圧縮空気配管、８１３：圧力調整器
９１：プレス装置、９２：上受板、９３：上型、９４：下型、９５：下受板、９６：潤滑剤塗布用ノズル、９７：シャフト、９８：ノズル回転装置、９９：ノズル移動装置
１０１：潤滑剤Ａ用吐出口、１０２：潤滑剤Ｂ用吐出口、１０３：噴霧用圧縮空気吐出口
１１１：潤滑剤Ａ用吐出口、１１２：噴霧用圧縮空気吐出口、１１３：潤滑剤Ｂ用吐出口
１２１：噴霧用圧縮空気吐出口、１２２：潤滑剤Ａ用吐出口、１２３：潤滑剤Ｂ用吐出口
１３１：噴霧用圧縮空気吐出口、１３２：潤滑剤Ａ用吐出口、１３３：潤滑剤Ｂ用吐出口
１４１：噴霧用圧縮空気吐出口、１４２：潤滑剤吐出口
１５１：噴霧用圧縮空気吐出口、１５２：潤滑剤Ａ用吐出口、１５３：潤滑剤Ｂ用吐出口
１６１：噴霧用圧縮空気吐出口、１６２：潤滑剤吐出口
１７１：潤滑剤用ノズル、１７２：圧縮空気用ノズル、１７３：潤滑剤供給路、１７４：噴霧用圧縮空気供給路
１８１：噴霧用圧縮空気吐出口、１８２：潤滑剤吐出口、１８３：潤滑剤塗布範囲、１８４：乾燥用圧縮空気吹き付け範囲、１８５：金型
１９１：噴霧用圧縮空気吐出口、１９２：潤滑剤吐出口、１９３：潤滑剤塗布の回転の軌跡、１９４：圧縮空気吹き付けの回転の軌跡、１９５：回転中心のズレ、１９６：潤滑剤塗布の回転中心、１９７：圧縮空気吹き付けの回転中心、１９８：ノズルの回転軌跡
２０１：リブ部、２０２：スカート部、２０３：ヘッド面、２０４：ピンボス部、２０５：バルブリセス
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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