(57)【要約】【課題】約１０００℃程度の鍛造形態に近く再現性の高い鍛造用潤滑剤の潤滑性評価方法を提供する。【解決手段】鍛造用潤滑剤の潤滑性評価方法において、後方押し出し方式の鍛造形態であり、ワークを組み込んだダイを加熱装置にて鍛造温度より高い温度に加熱した後プレス装置に設置する工程と、該プレス装置に設置した上記ワークを組み込んだダイが徐冷され鍛造温度に達した時点で、上記ワーク上方に上下進退自在に配置されたパンチと上記ワークとの接触面に介在する鍛造用潤滑剤を介して、上記パンチを用いて鍛造加工を開始する工程と、上記プレス装置の固定側に設置された引張圧縮両用ロードセルを用いて上記鍛造加工時の押し込み荷重および上記鍛造加工後の引き抜き荷重から選ばれた少なくとも１つの荷重を測定することにより上記潤滑剤の潤滑性を評価する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造用潤滑剤の潤滑性評価方法において、後方押し出し方式の鍛造形態であり、ワークを組み込んだダイを加熱装置にて鍛造温度より高い温度に加熱した後プレス装置に設置する工程と、該プレス装置に設置した前記ワークを組み込んだダイが徐冷され鍛造温度に達した時点で、前記ワーク上方に上下進退自在に配置されたパンチと前記ワークとの接触面に介在する鍛造用潤滑剤を介して、前記パンチを用いて鍛造加工を開始する工程と、前記プレス装置の固定側に設置された引張圧縮両用ロードセルを用いて前記鍛造加工時の押し込み荷重および前記鍛造加工後の引き抜き荷重から選ばれた少なくとも１つの荷重を測定することにより前記潤滑剤の潤滑性を評価することを特徴とする鍛造用潤滑剤の潤滑性評価方法。
【請求項２】
前記ワークを組み込んだダイの徐冷速度を制御する手段を前記プレス装置に備えることを特徴とする請求項１記載の鍛造用潤滑剤の潤滑性評価方法。
【請求項３】
前記パンチが温度制御手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の鍛造用潤滑剤の潤滑性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鍛造用潤滑剤の潤滑性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鍛造加工に用いる潤滑剤は、ワークと金型との間の摩擦係数を下げ、ワークと金型とが直接接触することによる早期焼き付きを防止するために極めて重要な要素である。このため、この潤滑剤の選択は、種々の潤滑剤の中から成形条件やワーク材質に応じて最適なものを選択する必要がある。
実際の鍛造形態を想定した潤滑剤の潤滑性評価方法としては、リング圧縮試験法、前方押し出し法に対応した評価方法、あるいは後方押し出し法に対応した評価方法などがあり、他にも工夫された様々な提案がなされている。
【０００３】
前方押し出し法に対応した評価方法としては、例えば潤滑剤を塗布したワークに一定押し込み量を与えたときの押し込み荷重を測定し、その塗布された潤滑剤の潤滑性を評価する方法が知られている（特許文献１）。また、後方押し出し法に対応した評価方法としては、例えば潤滑剤を塗布したワークに一定押し込み量を与えたときの押し込み荷重と引き抜き荷重を測定し、その塗布された潤滑剤の潤滑性を評価する方法が知られている（特許文献２）。
しかし、これらの方法は、押し込み荷重や引き抜き荷重を測定するために、プレス装置の上部駆動側にロードセルを設置しており、ワークを加熱して評価する際には熱がロードセルに伝わり易くロードセルを破損する、あるいは熱により測定精度が悪くなるおそれがあった。また、駆動側に固定した金型部品の重量が大きい場合、駆動時にロードセルに掛かる慣性力の影響により測定荷重が真の値から外れる危険性があった。
従来のロードセルを駆動側に設置する方法は、プレスサイズが大きく金型やロードセルなどの測定部品を設置するスペースが十分ある場合には改造が容易となり好ましい方法と言えるが、プレスサイズに対して比較的大きなサイズの金型を用いる場合には上記のような熱の問題が発生するため好ましくないと言える。
特に１０００℃程度にまで加熱したワークを用いて熱間鍛造用潤滑剤を評価する場合、ロードセルの温度が上昇して破損する場合があり安定的に測定することができないという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−２８６９６７号公報
【特許文献２】特開２００４−０１２２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記課題に対処するためになされたもので、プレス装置にロードセルを設置して潤滑剤の潤滑性を評価する方法において、プレスサイズに対して比較的大きなサイズの金型を用いても、約１０００℃程度に加熱したワークからの熱によりロードセルが破損することなく、また駆動時の慣性力の影響が生じてもより正しい鍛造荷重を測定できる、鍛造用潤滑剤の潤滑性評価方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の鍛造用潤滑剤の潤滑性評価方法は、鍛造用潤滑剤の潤滑性評価方法において、後方押し出し方式の鍛造形態であり、ワークを組み込んだダイを加熱装置にて鍛造温度より高い温度に加熱した後プレス装置に設置する工程と、該プレス装置に設置した上記ワークを組み込んだダイが徐冷され鍛造温度に達した時点で、上記ワーク上方に上下進退自在に配置されたパンチと上記ワークとの接触面に介在する鍛造用潤滑剤を介して、上記パンチを用いて鍛造加工を開始する工程と、上記プレス装置の固定側に設置された引張圧縮両用ロードセルを用いて上記鍛造加工時の押し込み荷重および上記鍛造加工後の引き抜き荷重から選ばれた少なくとも１つの荷重を測定することにより上記潤滑剤の潤滑性を評価することを特徴とする。
また、上記ワークを組み込んだダイの徐冷速度を制御する手段を上記プレス装置に備えることを特徴とする。
また、上記パンチが温度制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の潤滑性評価方法は、ワークを鍛造温度より高い温度に加熱した後に徐冷して鍛造温度に達した時点で鍛造加工を開始するときに、プレス装置の固定側に設置された引張圧縮両用ロードセルを用いて鍛造加工時の押し込み荷重および加工後の引き抜き荷重から選ばれた少なくとも１つの荷重を測定するので、ロードセルが熱で損傷する危険性が低くなるとともに、十分に高精度な鍛造荷重測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の潤滑性評価方法に用いるプレス装置である評価装置の一例を図１および図２に示す。図１は評価装置の概要図であり、図２はワーク内にパンチが押し込まれ、後方押し出し方式の鍛造がなされた状態を示す図である。
評価装置は、ワーク１を収容するダイ２が架台８上に固定されている。ワーク１の上方にはワーク１に押し込まれるためのパンチ３が配置されている。パンチ３をワーク１内に押し込むことで、ダイ２の内面に沿ってパンチ３の進行方向と反対の方向にワーク１が押し出され、後方押し出し方式による鍛造加工がなされる。
【０００８】
ダイ２は架台８上に固定され上方に開口部２ａを有している。この開口部２ａよりワーク１が収容される。ダイ２は取り外し自在に架台８に設置され、架台８にはヒータなどの加熱手段４と引張圧縮両用型ロードセル５が設けられている。また、ダイ２の下部近傍には熱電対などの温度センサー６が設けられて、放射温度計７と連動してダイ２の温度を制御する。放射温度計７はダイ２の温度を無接触で外部から監視している。
加熱手段４は、ダイ２を加熱すると共に、ダイ２を徐冷するときの徐冷速度を制御する。このため、ヒータの容量を変化させる、あるいは場合によっては冷却装置を加熱手段４に設ける。
架台８上へのダイ２の固定は、特に限定されるものではないが、差し込んで半回転させる鍵穴のようなもの、抜き止めピン、または、ねじなどによる固定が例として挙げられる。
【０００９】
引張圧縮両用型ロードセル５は、加熱手段４よりも下部であって、架台８の最下部に設置されている。また、加熱手段４とロードセル５との間に熱絶縁部８’を設けることができる。
ロードセル５を架台８の最下部に設置することにより、加熱手段４の熱がロードセル５に伝達され難くなるので、循環水による冷却機構をロードセル５に設置する必要がなくなり、構造が単純になる。
また、ロードセル５は、引張圧縮両用型ロードセルであるので、ワーク１に加えられる押し出し、押し込み、据え込み、密閉鍛造などの圧縮荷重と、引き抜き、延伸などの引張荷重を測定することが可能である。さらに、ロードセル５が固定側に設置されているので、慣性力の影響を受けることなく正確に鍛造荷重を測定することができる。
従来のようなロードセルを可動側に設置する方法は、下死点状態の駆動側部品(スライド)から固定側部品(ボルスタ)までの長さ寸法(ダイハイト)内にロードセルや金型などの測定部品を配置しなければならないが、本発明のロードセルを固定側に設置する場合は固定側部品(ボルスタ)の更に下の空間(駆動側とは反対側に位置する空間、通常のプレスはこの空間は空洞となっている)を利用して、比較的大きな断熱材やロードセルを冷却するための装置を配置することができ、プレスサイズに対し比較的大きなサイズの金型であっても用いることができる。
【００１０】
パンチ３は、図１の図面上、ワーク１上方に上下進退自在に配置される。また、パンチ３の温度を制御するための加熱手段４’および温度センサー６が設けられている。
なお、ダイ２とパンチ３との形態は、実際の後方押し出しより鍛造されるカップ型やステム型に応じて設定できる。例えばダイ２の平面視形状としては、真円、楕円などの円形、四角形、三角形などの多角形に設定でき、パンチ３の断面形状もこの平面視形状に対応して設定できる。
【００１１】
上記評価装置を用いる鍛造用潤滑剤の潤滑性評価方法について説明する。
ダイ２の中にワーク１を収容配置する。ワーク１の形状はダイ２の内面形状と嵌合できる形状とする。
ワーク１が収容されたダイ２を鍛造温度以上に加熱する。加熱手段としては、ダイ２を架台８より取り外して外部恒温槽内で加熱する、架台８に固定したままでヒータなどの加熱手段４により加熱するなどの方法を採用できる。
ワーク１を外部恒温槽内で加熱する場合には、恒温槽から取り出し架台に取り付けるまでの作業時間でダイ２が徐冷されるため、ワーク１の加熱温度は、鍛造温度より３０℃以上高い温度であることが好ましい。
本発明の評価方法は、ワーク１をダイ２内に収容して加熱するため、全体として熱容量が大きく、外部加熱後、架台８に設置しても即座に冷却されることはない。また、放射温度計７でワーク１を監視し、所定の鍛造温度となった時点で鍛造を開始できるので、再現性の高い評価方法となる。
さらに、ロードセル５を架台８の最下部に設置しているので、特にロードセル５を冷却するための冷却機構を設置しなくとも１２００℃に加熱したワークで潤滑剤の評価を行なうことができ、安定した押し込み荷重及び引き抜き荷重の測定が可能であった。
【００１２】
鍛造温度以上に加熱されたワーク１は、所定の鍛造温度まで徐冷される。ダイ２の温度を制御するための加熱手段４が架台８に設置されているので、徐冷速度を遅く制御できる。このため、熱容量が小さい小型のワークとダイであっても正確に冷却速度を制御でき、正確な鍛造開始温度を設定できる。
また、ワーク１の結晶状態と鍛造温度とに関連がある場合であっても、冷却速度を制御することで、予め測定された冷却速度と結晶状態との関連をみながら鍛造することができる。
さらに、鍛造用潤滑剤の潤滑特性の温度依存性などについても測定できる。
【００１３】
ワーク１が所定の鍛造温度に達した時点で、パンチ３を用いて鍛造加工を開始する。パンチ３は加熱手段４’により鍛造温度に設定する。
本評価方法における鍛造温度は現場の工場等での鍛造加工を模擬して設定できる。例えば、実際の連続鍛造工程においては初期のパンチ温度は常温であっても、連続して鍛造を繰り返すとパンチ温度は摩擦熱と鍛造エネルギーにより発熱し温度が数１００℃となる。このような実際の鍛造条件を本発明の評価方法ではパンチ温度を制御することにより再現することができる。
【００１４】
評価するための鍛造用潤滑剤は、鍛造加工の開始前に、パンチ３とワーク１との接触面に介在させる。具体的にはパンチ３またはワーク１の表面に評価対象の鍛造用潤滑剤を塗布する。あるいはパンチ３およびワーク１の両表面に評価対象の鍛造用潤滑剤を塗布する。塗布方法は刷け塗り、スプレ塗布、ディッピング塗装等を用いることができる。塗布量は、実際の後方押し出し方式の鍛造形態により、潤滑剤の表面拡大比などを考慮して定めることができる。塗布時期は、鍛造加工の開始直前、徐冷開始時など、鍛造開始前であればよい。
【００１５】
パンチ３とワーク１との接触面に評価対象の鍛造用潤滑剤を塗布して、パンチ３を図１に示す上下矢印の下方向に移動させることで、パンチ３をワーク１内に押し込む。図２に示すように、パンチ３の押し込み量に応じてワーク１はダイ２の内壁に沿って上部へ押し出されていく。このときの押し込み荷重がロードセル５により測定される。押し込み荷重が大きい場合潤滑性に劣り、押し込み荷重が小さい場合潤滑性に優れることになる。このように、鍛造加工時の押し込み荷重を測定することにより鍛造用潤滑剤の潤滑性を評価することができる。
【００１６】
本発明においては、ダイ２が架台８に固定できるので、該鍛造加工後にパンチ３の引き抜き荷重を測定することができる。この方法により、実際の鍛造加工に即した鍛造用潤滑剤の潤滑性を評価できる。
また、プレス装置の固定側の最下部に引張圧縮両用ロードセルを設置するので、ロードセルが熱で損傷する危険性が低くなるとともに、十分に高精度な鍛造荷重測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明の潤滑性評価方法は、約１０００℃程度の鍛造温度条件を評価できるので、鍛造用潤滑剤の評価に利用できると共に、ワークと潤滑剤と鍛造温度条件とを変数とできるので鍛造温度条件の評価にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】評価装置の概要図である。
【図２】後方押し出し方式の鍛造がなされた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  ワーク
２  ダイ
３  パンチ
４  加熱手段
５  引張圧縮両用型ロードセル
６  温度センサー
７  放射温度計
８  架台
【図１】
2009020082.tif 000003
【図２】
2009020082.tif 000004