(57)【要約】【課題】潤滑被膜が形成された後の製品における被膜ムラの発生を抑制可能な鋼材製品の製造方法を提供する。【解決手段】鋼材に防錆油を塗布する工程と、防錆油が塗布された鋼材に被膜処理を行なう工程と、被膜処理を行なった鋼材を用いて所望の製品の形状に加工する工程とを備える。防錆油を塗布する工程から被膜処理を行なう工程までの経過日数が７０日以内である。【選択図】図２
2017026071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材に防錆油を塗布する工程と、
防錆油が塗布された前記鋼材に被膜処理を行なう工程と、
前記被膜処理を行なった前記鋼材を用いて所望の製品の形状に加工する工程とを備え、
前記防錆油を塗布する工程から前記被膜処理を行なう工程までの経過日数が７０日以内である、鋼材製品の製造方法。
【請求項２】
前記加工する工程においてプレス加工がなされる、請求項１に記載の鋼材製品の製造方法。
【請求項３】
前記製品はシェルラジアル軸受の外輪である、請求項１または２に記載の鋼材製品の製造方法。
【請求項４】
前記鋼材はコイル状である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼材製品の製造方法。
【請求項５】
前記被膜処理を行なう工程の前に、前記経過日数が７０日以内であるか否かを判定する工程をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼材製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼材製品の製造方法に関し、特に、鋼板への潤滑被膜の形成を伴う鋼材製品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえばシェルラジアル軸受の外輪を形成する際には、鋼材メーカで製造された冷延コイルが必要な大きさの鋼板にスリットされた状態で、潤滑被膜を形成するための化成被膜メーカに出荷される。その際、スリットされた鋼板の錆発生を防止する観点から、あらかじめ防錆油が塗布された状態で出荷される。従来よりなされている化成被膜メーカでの潤滑被膜の形成工程は、たとえば以下の非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】清水秋雄、冷間鍛造用潤滑技術、ＳＯＫＥＩＺＡＩ、日本、Ｖｏｌ．５１、２０１０年、Ｎｏ．１０、ｐ．２３−２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に示すように、鋼板に対して潤滑被膜（化成被膜）が形成されることにより、その後のプレス加工の際に生じる摩擦抵抗が軽減され、当該鋼板から所望の形状を、容易に高い加工度で、割れまたは欠けなどの不具合を発生することなく形成することができる。
【０００５】
ところが、上記の非特許文献１に開示の冷間鍛造用潤滑技術を用いた場合、潤滑被膜が形成された後の製品において、防錆油が変性し固着すると、化成被膜処理前に行なわれる脱脂工程において、汚れの除去が不十分になる。ここで脱脂工程とは、化成被膜処理前に鋼板に付着する潤滑油または防錆油などの汚れを除去する工程である。この脱脂工程において、防錆油の固着部分またはその周辺で、数ミリ以上数センチ以下の幅のスジ状の目視可能な被膜ムラすなわち被膜の厚さがばらつく不具合が発生する場合がある。ここで被膜の厚さがばらつくとは、通常１μｍ程度である被膜の厚さがその半分以下の０．５μｍ以下となり、部位によっては被膜が形成されないこともある状態を称する。被膜ムラが発生すれば、後のプレス加工時において金型と鋼板とのしごき部位に存在する被膜ムラにより、摩擦抵抗が大きくなったり、被膜が存在しない部位においては金属接触を起こし、当該鋼板材料の割れなどの不具合が発生する可能性がある。
【０００６】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、潤滑被膜が形成された製品における被膜ムラの発生を抑制可能な鋼材製品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の鋼材製品の製造方法は、鋼材に防錆油を塗布する工程と、防錆油が塗布された鋼材に被膜処理を行なう工程と、被膜処理を行なった鋼材を用いて所望の製品の形状に加工する工程とを備える。防錆油を塗布する工程から被膜処理を行なう工程までの経過日数が７０日以内である。
【０００８】
本発明の発明者は鋭意研究の末、上記経過日数が、被膜処理による被膜ムラの発生の有無に大きく寄与するという着想を得た。上記経過日数を７０日以内にすることにより、被膜処理により形成される潤滑被膜における被膜ムラの発生を抑制することができる。
【０００９】
本発明においては、上記の加工する工程においてプレス加工がなされる。
本発明においては、被膜処理における被膜ムラの発生が抑制されるため、後のプレス加工時に当該鋼板材料の割れなどの不具合が発生する可能性を抑制することができる。
【００１０】
上記の製品はシェルラジアル軸受の外輪である。
したがって本発明においては、シェルラジアル軸受となるべき鋼材での被膜ムラの発生、および最終的に形成されるシェルラジアル軸受の割れなどの不具合の発生が抑制できる。
【００１１】
本発明においては、上記鋼材はコイル状である。
本発明においては、コイル状の鋼材を用いて、上記のように不具合の抑制された高品質の製品を形成することができる。
【００１２】
本発明においては、上記被膜処理を行なう工程の前に、上記経過日数が７０日以内であるか否かを判定する工程をさらに備える。
【００１３】
このようにすれば、防錆油を塗布する工程から７０日以内に被膜処理を行なう工程が確実に実施できるため、被膜処理における被膜ムラの発生が抑制され、後のプレス加工時に当該鋼板材料の割れなどの不具合が発生する可能性を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、被膜処理により形成される潤滑被膜における被膜ムラの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態にて形成される外輪を含むシェルラジアル軸受の構成を示す概略断面図である。
【図２】本実施の形態における鋼材製品の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】鋼材製品の形成に用いられる冷延コイル、および当該冷延コイルがスリット加工される態様を示す概略図である。
【図４】図２に示す化成被膜処理に含まれる工程を詳細に示すフローチャートである。
【図５】化成被膜処理により形成される被膜の構成を示す概略図である。
【図６】防錆油の塗布から化成被膜処理までの経過日数と、被膜ムラの発生有無との関係を示すグラフである。
【図７】経過日数を判定したうえで化成被膜処理を行なうプロセスを示すフローチャートである。
【図８】化成被膜処理後におけるプレス加工の一部である絞りしごき段付け工程について詳細に示す概略図である。
【図９】化成被膜処理後におけるプレス加工を構成する各工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図１を参照して、本発明の実施の形態においては、たとえば鋼材製品として、シェルラジアル軸受１００の外輪１０が形成される。シェルラジアル軸受１００は、その全体の中心線Ｌに対して外側に外周部としての外輪１０が配置されている。なおシェルラジアル軸受１００の外輪１０の内側には、ころ２０と保持器３０とが配置されている。ころ２０はたとえば針状ころである。保持器３０には複数のポケットが形成されていて、ころ２０はそれぞれのポケット内に回転可能に収納されている。
【００１７】
以下、図２〜図６を用いて、図１の外輪１０の形成方法を説明する。
図２を参照して、まず冷延コイルがスリット加工される（Ｓ１０）。具体的には、図３を参照して、鋼材メーカで製造された一般公知の塑性加工用のコイル状の鋼材すなわち冷延コイル２００に対して、これを所定の幅を有する鋼板となるよう切断する加工がなされ、個々の幅の狭い鋼板２０１に分割される。
【００１８】
再度図２を参照して、次に、切断された鋼板に対して防錆油が塗布される（Ｓ２０）。具体的には、当該鋼板の表面に、たとえばダイラスト（登録商標）ＲＸ−９００Ｖ（大同化学工業株式会社製）またはＤＡＰＨＮＥ  ＯＩＬ  ＣＯＡＴ（登録商標）Ｚ５（出光興産株式会社製）などの防錆油が塗布される。
【００１９】
なお防錆油の塗布工程（Ｓ２０）は、スリット加工（Ｓ１０）と同一の設備により、同日に（スリット加工（Ｓ１０）の直後に）連続してなされてもよい。
【００２０】
防錆油が塗布された鋼板は、冷間鍛造または深絞り加工用の鋼板として、たとえば潤滑被膜を形成するため化成被膜メーカに出荷される。次に、化成被膜メーカにおいて、潤滑被膜を形成するための化成被膜処理がなされる（Ｓ３０）。
【００２１】
この化成被膜処理は、防錆油が塗布された後の経過日数が７０日以内である状態でなされる。ただし当該経過日数はたとえば６０日以内であってもよく、５０日以内であっても４０日以内であってもよい。なお防錆油が塗布されてから化成被膜処理がなされるまでの期間においては、鋼板は通常の状態で、すなわち加熱などされることはなく常温の大気中で保管されることが好ましい。
【００２２】
化成被膜処理においては具体的には、図４を参照して、まず潤滑被膜を形成しようとする（防錆油が塗布された）鋼板に対して脱脂工程（Ｓ３１）がなされる。これは鋼材に付着した潤滑油または防錆油などの汚れを除去する工程である。脱脂工程としては、従来周知の任意のプロセスを利用できるが、たとえば強アルカリ性を有する脱脂剤を用いてもよい。脱脂剤の温度はたとえば６０℃でもよい。脱脂工程における脱脂の時間はたとえば５分間でもよい。
【００２３】
次に、たとえば１分間の水洗工程（Ｓ３２）がなされた後、鋼板は酸洗される（Ｓ３３）。具体的には、硫酸または塩酸により鋼板が洗浄される。ここでの硫酸の温度はたとえば５０℃以上７０℃以下であってもよい。硫酸の濃度はたとえば１０％以上１５％以下であってもよい。塩酸は常温であり、その濃度はたとえば５％以上１５％以下であってもよい。次に、鋼板に対して再度水洗工程（Ｓ３４）がなされる。ここではたとえば１分間の水洗処理がなされてもよい。その後、鋼板に対してリン酸塩処理（Ｓ３５）がなされる。
【００２４】
リン酸塩処理においては、鋼板の素地である鉄がエッチングされ、その際の界面のｐＨ上昇により、結晶性のリン酸塩（主にリン酸亜鉛とリン酸亜鉛鉄）が被膜として鋼板の表面に析出される。この工程においては、たとえば処理液が８０℃に加温されてもよい。この工程においては、たとえば処理液を用いて５分間の処理がなされてもよい。
【００２５】
次に、鋼板に対して再度水洗工程（Ｓ３６）がなされる。ここではたとえば１分間の水洗処理がなされてもよい。その後、中和工程（Ｓ３７）がなされる。中和工程は、次工程にあたる石鹸処理におけるｐＨの急激な変動を抑制する観点からなされる。中和工程は、たとえば８０℃の液相によりなされてもよい。中和工程は、上記液相を用いてたとえば１分間の処理がなされてもよい。
【００２６】
次に石鹸処理（Ｓ３８）がなされる。これはリン酸塩処理（Ｓ３５）により形成されたリン酸塩被膜のみでは十分な摩擦低減効果が得られないためにその上層に潤滑剤を付与する目的でなされる。具体的には、ステアリン酸ナトリウムをベースとした反応型石鹸潤滑剤が用いられる。反応型石鹸潤滑剤はたとえば８０℃に昇温されてもよい。上記潤滑剤を用いてたとえば５分間の処理がなされてもよい。
【００２７】
最後に乾燥工程（Ｓ３９）がなされる。これは石鹸処理によりリン酸塩被膜の上に得られた潤滑剤の潤滑性を高める観点からなされる工程である。乾燥工程においては、たとえば１７０℃以下の温度下で当該鋼板が強制的に乾燥されてもよい。
【００２８】
図５を参照して、以上の図４に示す化成被膜処理により、鋼材の素地６０の表面上に、リン酸塩被膜７１と、金属石鹸７２と、未反応石鹸７３とがこの順に積層された３層構造を有する潤滑被膜７０が形成される。リン酸塩被膜７１は耐焼付き性を高める役割を有し、金属石鹸７２は潤滑被膜７０全体の摩擦を低減させる役割を有する。また未反応石鹸７３は耐ブロッキング性および離型性を有している。このようにリン酸塩被膜７１を形成する処理と、金属石鹸７２および未反応石鹸７３を得るための石鹸処理とがなされる図４の化成被膜処理は、一般にボンデ処理と呼ばれる。
【００２９】
再度図２を参照して、工程（Ｓ３０）により鋼板に化成被膜としての潤滑被膜７０が形成された後、当該鋼板はプレス加工メーカに出荷される。そこで当該鋼板に対してプレス加工または深絞り加工（Ｓ４０）がなされることにより、たとえば所望のシェルラジアル軸受１００の外輪１０の形状となるように当該鋼板が加工される。
【００３０】
図６を参照して、当該グラフは、上記の鋼材製品の製造方法において、防錆油の塗布工程（Ｓ２０）から化成被膜処理（Ｓ３０）までの経過日数を変化させて、化成被膜処理により生じる潤滑被膜７０（図５）の被膜ムラの発生の有無を目視で調査した結果を示している。ここでは合計６２個の鋼板のサンプルを用いて、それぞれに対して以上の手法により（上記経過日数のみを変化させ、他はすべて同一の条件で）図５のように成膜されたサンプルを形成している。
【００３１】
図６より、防錆油の塗布から化成被膜処理までの経過日数を７０日以内となるように管理すれば、被膜ムラの発生を防止することができることがわかった。これは防錆油の塗布後の経過日数が長くなるにつれて、乾燥により防錆油が固着するために被膜ムラが発生しやすくなるものと考えられる。
【００３２】
なお、仮に経過日数が７０日を超えた場合には、化成被膜処理を行なう前に、いったん防錆油を脱脂した上で再度防錆油を塗布した上で、その後７０日以内に化成被膜処理を行なえばよい。このようにすれば、上記のように脱脂することなく７０日以内に化成被膜処理を行なう場合と同様に、被膜ムラの発生を抑制する効果を奏する。
【００３３】
そこで図７を参照して、本実施の形態においては、防錆油を塗布する工程（Ｓ２０）の後、化成被膜処理（Ｓ３０）を行なう前に、当該鋼板の防錆油の塗布後の経過日数を判定する工程（Ｓ５０）を実施し、当該経過日数が７０日を超えていれば上記のように脱脂の上、防錆油を再度塗布（Ｓ２０）することが好ましい。この判定する工程（Ｓ５０）においては、たとえば管理記録を確認するなどの作業が行われる。なお上記の判定する工程（Ｓ５０）において経過日数が７０日以内であることが判明すれば、そのまま（防錆油を再度塗布することなく）化成被膜処理（Ｓ３０）を行なえばよい。
【００３４】
なお上記のように７０日以内となるように経過日数を管理する方法の他には、たとえば防錆油の油種を変更したり、脱脂工程（Ｓ３１）および水洗工程（Ｓ３２）の時間を延長したり、脱脂工程（Ｓ３１）に用いる薬液をより脱脂力の強いものに変更したりすることにより、化成被膜処理における被膜ムラの発生を抑制できる可能性がある。
【００３５】
以下、図８および図９を用いて、図２および図７に示す加工工程（Ｓ４０）について説明する。
【００３６】
図８（Ａ）を参照して、まずダイス４５ａとパンチ４３ａとが準備され、それらの間に化成被膜処理（Ｓ３０）の終わった鋼材のブランク１１が挟まれるように設置される。ダイス４５ａにはパンチ４３ａを挿入により収納可能なダイス穴４５１が形成されており、ダイス穴４５１の開口側には、当該開口が外側に向けて広がるように形成された開口部４５２が形成されている。
【００３７】
パンチ４３ａの図８（Ａ）における上側の領域は、上方に膨らむように球面状に形成されており、その外周部には段差部４３１が形成されている。
【００３８】
ダイス４５ａとパンチ４３ａとの間のブランク１１は厚みがｔ１である。またダイス穴４５１内にパンチ４３ａが挿入された際における、ダイス穴４５１の内壁面と、パンチ４３ａの特に段差部４３１との隙間はｔ２である。上記の隙間ｔ２はなるべく小さくなるように、パンチ４３ａおよびダイス４５ａ（ダイス穴４５１）の形状が選択される。
【００３９】
図８（Ｂ）を参照して、図８（Ａ）の状態に対してダイス４５ａが下方に押し下げられる。これにより、ブランク１１の中央部はパンチ４３ａの球面状の頂部に接するように配置され、ブランク１１の外縁部は開口部４５２とパンチ４３ａの外周部とに挟まれる。ここでブランク１１の外縁部はダイス４５ａの開口部４５２とパンチ４３ａの外周部とに挟まれるだけであるため、ほぼ当初の厚みｔ１と等しい厚みが維持される。これに対してブランク１１の中央部などはパンチ４３ａの頂部によりダイス４５ａのダイス穴４５１内に挿入されるように押し上げられる。これにより、ブランク１１の中央部は徐々に薄くなりながら深絞り加工されてカップ状の素材であるカップ状シェル素材２１となるように成形される。
【００４０】
図８（Ｃ）を参照して、図８（Ｂ）の状態からさらにダイス４５ａが下方に押し下げられると、カップ状シェル素材２１の外縁部以外（中央部など）の部分が、パンチ４３ａの外周部とダイス穴４５１の内壁面との間に押しつけられてしごき加工され、図８（Ｂ）よりもさらに深いカップ状に成形される。さらにダイス４５ａが押し下げられると、ダイス４５ａの開口部４５２とパンチ４３ａの段差部４３１との間にカップ状シェル素材２１が押しつけられ、カップ状シェル素材２１には段付き部および内側段差部が形成される。
【００４１】
図９（Ａ）を参照して、以上の図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の各工程により、鋼材のブランク１１がカップ状シェル素材２１として形成される。図９（Ａ）（つまり図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ））の工程は絞りしごき段付け工程であり、これにより、深絞り処理としごき段付け処理とが１つの工程内で同時に行なわれる。
【００４２】
その後、図示されないがダイス４５ａが上方に引き上げられ、その過程でカップ状シェル素材２１もダイス４５ａのダイス穴４５１の内壁面に接触した状態で引き上げられる。図示しないノックアウトピースがダイス４５ａを図の上下方向に貫通することにより、ダイス穴４５１の内壁面に接するカップ状シェル素材２１は突き落とされるように落下し、ダイス穴４５１の内壁面から離れる。これにより絞りしごき段付け工程は終了し、移送機構により次工程である底決め段付けＲ決め加工に移る。
【００４３】
図９（Ｂ）を参照して、底決め段付けＲ決め加工においては、ダイス４６ａおよびパンチ４４ａが用いられる。パンチ４３ａの頂部は凸形状の球面状に形成されているのに対し、パンチ４４ａの頂部は平面上に形成されている。すなわちパンチ４４ａの頂部の曲率は、図９（Ａ）の工程において加工されたカップ状シェル素材２１の曲率以下となっている。
【００４４】
ダイス４６ａにはパンチ４４ａを挿入により収納可能なダイス穴４６１が形成されている。図９（Ａ）すなわち図８の工程と同様に、ダイス穴４６１とパンチ４４ａとの間にカップ状シェル素材２１が配置され、ダイス穴４６１内にパンチ４４ａが挿入された状態で、ダイス４６ａが下方に押し下げられる。これにより、カップ状シェル素材２１の底面の球面形状が、カップ状シェル素材２１が接触するパンチ４４ａの平面形状の頂部に押し広げられて平坦になる。またカップ状シェル素材２１の段付き部には、外側段差部が形成される。
【００４５】
その後、図９（Ａ）の工程と同様に、図示されないノックアウトピースにより、ダイス穴４６１の内壁面に接するカップ状シェル素材２１は突き落とされるように落下し、ダイス穴４６１の内壁面から離れる。これにより底決め段付けＲ決め工程は終了し、移送機構により次工程である底抜き加工に移る。
【００４６】
図９（Ｃ）を参照して、底抜き加工においては、ダイス５５ａおよびパンチ５３ａが用いられる。パンチ５３ａの頂部は、カップ状シェル素材２１を底抜きするために、先端面が図９（Ｃ）の下方から上方へ突出した形状の段付き面５３１が形成されている。またダイス５５ａには段付き面５３１の形状に対応する形状を有するダイス穴５５１が形成されている。
【００４７】
上記の各工程と同様に、ダイス穴５５１とパンチ５３ａ（の段付き面５３１）との間にカップ状シェル素材２１が配置され、ダイス穴５５１内にパンチ５３ａが挿入された状態で、ダイス５５ａが下方に押し下げられる。これにより、カップ状シェル素材２１の底部の中央部が打ち抜かれる。その後ノックアウトピースによりダイス穴５５１から離れることにより底抜き加工は終了し、移送機構によりカップ状シェル素材２１は次工程であるトリミング加工に移る。
【００４８】
図９（Ｄ）を参照して、トリミング加工においては、ダイス５６ａおよびパンチ５４ａが用いられる。ダイス５６ａにはダイス穴５６１が形成されている。ダイス穴５６１の開口側に形成された開口部は、図９（Ｃ）のダイス穴５５１よりも平面視におけるサイズ（開口径）が小さくなっている。またパンチ５４ａの先端面は、カップ状シェル素材２１の図９（Ｂ）にて既に形成された外側段差部の内径にほぼ一致する形状となるように形成されている。
【００４９】
上記の各工程と同様に、ダイス穴５６１とパンチ５４ａ（の段付き面５３１）との間にカップ状シェル素材２１が配置された状態でダイス５６ａが下方へ押し下げられる。これにより、カップ状シェル素材２１の外側段差部がせん断により切断される。以上により、所望の形状を有するシェルラジアル軸受用の外輪１０が形成される。
【００５０】
以上のように、絞りしごき段付け工程と、底決め段付けＲ決め工程と、底抜き工程と、トリミング工程との４つの工程を用いることにより所望の形状のカップ状シェル素材２１（外輪１０）を形成することができる。
【００５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５２】
１０  外輪、１１  ブランク、２０  ころ、２１  カップ状シェル素材、３０  保持器、４３ａ，４４ａ，５３ａ，５４ａ  パンチ、４５ａ，４６ａ，５５ａ，５６ａ  ダイス、６０  素地、７０  潤滑被膜、７１  リン酸塩被膜、７２  金属石鹸、７３  未反応石鹸、１００  シェルラジアル軸受、２００  冷延コイル、２０１  幅の狭い鋼板、４３１  段差部、４５１，４６１，５５１，５６１  ダイス穴、４５２  開口部、５３１  段付き面、Ｌ  中心線。
【図１】
2017026071.tif 000003
【図２】
2017026071.tif 000004
【図３】
2017026071.tif 000005
【図４】
2017026071.tif 000006
【図５】
2017026071.tif 000007
【図６】
2017026071.tif 000008
【図７】
2017026071.tif 000009
【図８】
2017026071.tif 000010
【図９】
2017026071.tif 000011