(57)【要約】【課題】ワークに塗布された潤滑剤を乾燥して潤滑皮膜とし、次に、このワークに対して冷間鍛造加工を行う際、焼付きや欠肉が発生することを回避する。【解決手段】等速ジョイントのアウタ部材１２となる第３次予備成形体２８（ワーク）を予め加熱した後、該第３次予備成形体２８を回転させながら水性潤滑剤を噴霧し、これにより該第３次予備成形体２８のカップ部２２の内壁及び外壁の全体にわたって略均等に水性潤滑剤を塗布する。この塗布が終了した直後、温風供給器４４、４６から温風を供給し、前記水性潤滑剤が流動する前に乾燥させて潤滑皮膜とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性潤滑剤をワークに塗布した後、前記ワークに対して冷間鍛造加工を施す冷間鍛造方法において、
前記水性潤滑剤を前記ワークに向けて噴霧することで該ワークに前記水性潤滑剤を塗布する工程と、
前記ワークに塗布された前記水性潤滑剤が流動する前に該水性潤滑剤を乾燥させて潤滑皮膜とする工程と、
前記潤滑皮膜が形成された前記ワークに対して冷間鍛造加工を施す工程と、
を有することを特徴とする冷間鍛造方法。
【請求項２】
請求項１記載の冷間鍛造方法において、前記水性潤滑剤を前記ワークに塗布する前に、前記ワークを加熱することを特徴とする冷間鍛造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の冷間鍛造方法において、前記ワークを回転させながら前記水性潤滑剤を塗布することを特徴とする冷間鍛造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷間鍛造方法において、前記ワークが等速ジョイントを構成するアウタ部材の予備成形体であることを特徴とする冷間鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して水性潤滑剤を塗布した後に冷間鍛造加工を行う冷間鍛造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行機関を構成する等速ジョイントの外輪部材は、一般的に、炭素鋼からなる円柱体形状のワークに対し、前方押し出し成形、据え込み成形、後方押し出し成形、しごき成形を順次行い、該炭素鋼製ワークを外輪部材の形状に塑性変形することによって製造されている。この中、前記しごき成形は、通常、冷間鍛造加工によって行われる。
【０００３】
ここで、冷間鍛造加工を実施するに際しては、焼付き、肌荒れ等を惹起することを回避するべく、例えば、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸マンガン、リン酸カルシウム等のリン酸塩からなる潤滑皮膜をワークの表面に形成するとともに、該表面に金属石鹸等の潤滑剤を塗布することが広汎に実施されている。しかしながら、この場合、潤滑皮膜を形成する前に脱脂等の前処理も必要である。そこで、特許文献１には、この種の潤滑皮膜形成及び潤滑剤塗布に代替して、有機リン化合物を含む潤滑油（油性潤滑剤）を塗布することが提案されている。
【０００４】
いずれの従来技術においても、ワークに対する冷間鍛造加工は、刷毛塗り、スプレー法、浸漬法、流動浸漬法（前記特許文献１の第６欄第３１行〜第３４行参照）等の公知手法によって塗布された潤滑剤が乾燥されないまま、換言すれば、潤滑剤によって濡れたままの状態で行われる。
【０００５】
【特許文献１】特公平２−１８７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のような従来技術に対し、本出願人は、潤滑剤を乾燥して潤滑皮膜とすることを試みている。これにより、ワークから潤滑剤が滴下して作業環境が汚れることが回避されるからである。
【０００７】
しかしながら、この場合、焼付きや欠肉が比較的高頻度で発生してしまうという不具合がある。
【０００８】
本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、作業環境が汚れることを回避することができ、しかも、焼付きや欠肉の発生頻度を著しく低減可能な冷間鍛造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】
【０００９】
本発明者は、潤滑剤を乾燥した場合に焼付きや欠肉が比較的高頻度で発生する理由につき検討する最中、潤滑皮膜の厚みのバラツキが大きくなるほど、焼付きや欠肉の発生頻度が高くなるとの知見を得た。特に、ワークを潤滑剤に浸漬したときには、潤滑皮膜の厚みのバラツキが大きくなる傾向が認められた。
【００１０】
本発明者は、以上の知見に基づき、潤滑皮膜の厚みのバラツキを可及的に低減する手法につき鋭意検討を重ね、本発明をするに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、水性潤滑剤をワークに塗布した後、前記ワークに対して冷間鍛造加工を施す冷間鍛造方法において、
前記水性潤滑剤を前記ワークに向けて噴霧することで該ワークに前記水性潤滑剤を塗布する工程と、
前記ワークに塗布された前記水性潤滑剤が流動する前に該水性潤滑剤を乾燥させて潤滑皮膜とする工程と、
前記潤滑皮膜が形成された前記ワークに対して冷間鍛造加工を施す工程と、
を有することを特徴とする。
【００１２】
すなわち、本発明においては、ワークに対して水性潤滑剤を噴霧することで略均等に水性潤滑剤を塗布した後、該水性潤滑剤が流動する前に乾燥させるようにしている。換言すれば、本発明では、水性潤滑剤が流動して凝集することがなく、また、水性潤滑剤の液滴が形成されることもない。このため、厚みが略均一である潤滑皮膜が形成される。
【００１３】
このような潤滑皮膜が表面に形成されたワークに対して冷間鍛造加工を施した場合、焼付きや欠肉等の発生頻度が著しく低減する。すなわち、鍛造不良のない製品を歩留まりよく製造することができる。
【００１４】
勿論、水性潤滑剤が迅速に乾燥されて潤滑皮膜となるので、例えば、ワークを鍛造加工ステーションまで搬送する際に水性潤滑剤が滴下することがない。当然に、作業環境が汚れることもない。
【００１５】
なお、水性潤滑剤をワークに塗布する前に該ワークを予め加熱することが好ましい。加熱されたワークに接触した水性潤滑剤は、一層迅速に乾燥する。このため、水性潤滑剤が流動することを防止することがさらに容易となり、結局、厚みが略均一な潤滑皮膜を形成することが容易となる。これにより、焼付きや欠肉等の発生頻度を一層低減することが可能となる。
【００１６】
いずれの場合においても、ワークを回転させながら水性潤滑剤を塗布することが好ましい。この場合、ワークの各部位に塗布される水性潤滑剤の量が互いに略同等となるので、ワークの各部位に形成される潤滑皮膜の厚みを互いに略同等とすることが著しく容易となるからである。
【００１７】
ここで、ワークの好適な例としては、等速ジョイントを構成するアウタ部材の予備成形体を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ワークに対して水性潤滑剤を噴霧することで略均等に水性潤滑剤を塗布した後、該水性潤滑剤が流動する前に乾燥させ、厚みが略均一な潤滑皮膜を形成するようにしている。このような潤滑皮膜が表面に形成されたワークでは、冷間鍛造加工を施した際、焼付きや欠肉等の発生頻度が著しく低減する。このため、鍛造不良のない製品を歩留まりよく製造することができる。
【００１９】
しかも、ワークに塗布された水性潤滑剤が該ワークから滴下することがないので、作業環境が汚れることを回避することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る冷間鍛造方法につき、等速ジョイントのアウタ部材を作製する場合を例示して好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、出発素材である円柱体形状のビレット１０からアウタ部材１２が得られるまでの過程を概略的に示したフローである。この図１に示すように、アウタ部材１２が作製されるまでには、ビレット１０に対し、前方押し出し成形、据え込み成形、後方押し出し成形及びしごき成形が施される。
【００２２】
すなわち、先ず、ビレット１０に対して前方押し出し成形を施す。具体的には、ビレット１０の一端面を支持した状態で該ビレット１０を他端面側から押圧する。これに伴って他端面が圧潰され、その結果、大径部１４、テーパ状に縮径した縮径部１６、軸部１８が形成された第１次予備成形体２０が得られる。
【００２３】
次に、据え込み成形装置に移送された第１次予備成形体２０に対し、据え込み成形を行う。すなわち、第１次予備成形体２０の大径部１４のみを圧潰することによって該大径部１４を拡径し、カップ部２２を有する第２次予備成形体２４とする。
【００２４】
次に、後方押し出し成形装置に移送された第２次予備成形体２４に対して後方押し出し成形を行い、カップ部２２を伸張するとともに該カップ部２２に３本の案内溝２６ａ〜２６ｃを形成する。すなわち、案内溝２６ａ〜２６ｃを形成するための突出部を有するパンチをカップ部２２の一端面の中央部に当接させ、続いて、軸部１８の先端部を押圧して第２次予備成形体２４を前記パンチに指向して変位させる。これにより、第３次予備成形体２８が得られる。
【００２５】
この第３次予備成形体２８は、カップ部２２が鉛直下方に向けられた状態で、トランスファー等の搬送装置を介してしごき成形装置に移送される。本実施の形態においては、この移送の最中、前記搬送装置の近傍に設置された送風器ないしは温風供給器等の風供給機構によって第３次予備成形体２８に常温風又は温風が供給され、次に、後述するようにして潤滑皮膜が形成される。
【００２６】
前記加熱は、第３次予備成形体２８が、後述する水性潤滑剤が迅速に乾燥可能となるような温度となるように行うことが好ましい。この温度は、水性潤滑剤の種類に応じて設定すればよいが、一例を挙げれば、第３次予備成形体２８の温度を７５℃以上、好適には８０〜８５℃の範囲内とすればよい。
【００２７】
温度が上昇した第３次予備成形体２８は、図２〜図５に示すように、その軸部１８がロボット（図示せず）のアーム部３０の先端に回転軸３２を介して設けられたチャック３４に把持され、この状態でブース３６の途中まで移送される。この移送の最中、該第３次予備成形体２８に潤滑皮膜が形成される。
【００２８】
ブース３６には、長尺なハウジング３８が設置されている。図２〜図６から諒解されるように、このハウジング３８内には、第１噴霧ノズル４０（図２参照）、第２噴霧ノズル４２（図３参照）、温風供給器４４、４６（図４参照）、変位可能な回転テーブル４８（図５参照）、第３噴霧ノズル５０（図６参照）が上流側からこの順序で配設されている。また、第１噴霧ノズル４０、第２噴霧ノズル４２、第３噴霧ノズル５０の近傍には、それぞれ、第１吸引ダクト５２、第２吸引ダクト５４、第３吸引ダクト５６が連結されている。
【００２９】
前記ハウジング３８の天井部には長尺な挿通口５８が形成されており、前記アーム部３０はこの挿通口５８に通されている。なお、前記チャック３４は、前記回転軸３２の作用下に回転可能である。
【００３０】
第１噴霧ノズル４０、第２噴霧ノズル４２及び第３噴霧ノズル５０は、互いに同一形状のものであってもよい。これら第１噴霧ノズル４０、第２噴霧ノズル４２及び第３噴霧ノズル５０としては、例えば、噴霧範囲角度が５０°〜５５°である比較的広角噴霧型のものを採用することができる。
【００３１】
アーム部３０が移動して回転軸３２がハウジング３８内に挿入されると、回転軸３２が回転動作を開始する。勿論、これに伴って第３次予備成形体２８も回転する。この状態で、図２に示すように、第１噴霧ノズル４０から水性潤滑剤ＬＢが第３次予備成形体２８に向けて噴霧される。なお、第３次予備成形体２８の回転数及び水性潤滑剤ＬＢの塗布（噴霧）時間は、例えば、約６０ｒｐｍ、約１秒に設定すればよい。
【００３２】
この場合、第１噴霧ノズル４０を支持するフレーム６０がハウジング３８の下方に設置されるとともに、第１噴霧ノズル４０が上方を向いている。このため、第３次予備成形体２８のカップ部２２の内壁に対し、第１噴霧ノズル４０から噴霧された水性潤滑剤ＬＢを容易に塗布することができる。
【００３３】
この塗布に際し、上記したように第３次予備成形体２８が回転しているので、水性潤滑剤ＬＢが第３次予備成形体２８の内壁の全体にわたって略均等に付着する。
【００３４】
なお、第１噴霧ノズル４０の中心からの延長軸とチャック３４（第３次予備成形体２８）の中心軸とがなす角度θ１を２５°〜４５°の範囲内、第１噴霧ノズル４０と第３次予備成形体２８との横方向離間距離Ｌ１を４５〜１０５ｍｍの範囲内、第１噴霧ノズル４０とチャック３４との縦方向離間距離Ｈ１を１８０〜２８０ｍｍの範囲内で適宜調節すれば、水性潤滑剤ＬＢを確実にカップ部２２の内壁の全体にわたって塗布することが可能となる。
【００３５】
カップ部２２の内壁に塗布された水性潤滑剤ＬＢは、上記したように第３次予備成形体２８が予め加熱されているため、速やかに予備乾燥する。すなわち、液分が蒸発して固形の潤滑成分のみが残留する。
【００３６】
カップ部２２の内壁に水性潤滑剤ＬＢが塗布された直後、アーム部３０が速やかに変位し、その結果、図３に示すように、第２噴霧ノズル４２に第３次予備成形体２８が最近接する。この場合、第２噴霧ノズル４２を支持するフレーム６２がハウジング３８の上方に設置されるとともに、第３次予備成形体２８が第２噴霧ノズル４２の下方に位置する。このため、下方を向いた第２噴霧ノズル４２から噴霧された水性潤滑剤ＬＢは、第３次予備成形体２８のカップ部２２の外壁に塗布される。
【００３７】
この際にも回転軸３２、ひいては第３次予備成形体２８が回転動作される。このため、噴霧された水性潤滑剤ＬＢは、第３次予備成形体２８のカップ部２２の外壁の全体にわたって略均等に付着する。第３次予備成形体２８の回転数及び水性潤滑剤ＬＢの塗布（噴霧）時間は、例えば、上記と同様に約６０ｒｐｍ、約１秒に設定することができる。
【００３８】
なお、水性潤滑剤ＬＢを確実にカップ部２２の外壁の全体にわたって塗布するためには、第２噴霧ノズル４２の中心からの延長軸とチャック３４（第３次予備成形体２８）の中心軸とがなす角度θ２を２５°〜４５°の範囲内、第２噴霧ノズル４２と第３次予備成形体２８との横方向離間距離Ｌ２を９０〜１５０ｍｍの範囲内、第２噴霧ノズル４２とチャック３４との縦方向離間距離Ｈ２を０〜１００ｍｍの範囲内で適宜調節すればよい。
【００３９】
カップ部２２の外壁に塗布された水性潤滑剤ＬＢもまた、速やかに予備乾燥する。上記したように、第３次予備成形体２８が予め加熱されているからである。
【００４０】
このようにしてカップ部２２の外壁に水性潤滑剤ＬＢが塗布された直後、アーム部３０が速やかに変位し、これに伴って、図４に示すように、第３次予備成形体２８が温風供給器４４、４６に最近接する。下方の温風供給器４４から供給された温風はカップ部２２の内壁に接触し、ハウジング３８の縦方向略中腹部の温風供給器４６から供給された温風はカップ部２２の外壁に接触する。勿論、この際にも第３次予備成形体２８が回転されている。従って、カップ部２２の外壁の全体にわたって温風が接触する。なお、温風は、８０℃程度のものでよい。
【００４１】
このようにして温風が接触することにより、カップ部２２の内壁及び外壁に塗布された水性潤滑剤ＬＢは、流動することなく乾燥する。これにより、潤滑皮膜が形成される。
【００４２】
しかも、本実施の形態においては、上記したように、水性潤滑剤ＬＢが予備乾燥されている。従って、水性潤滑剤ＬＢが流動することが一層抑制される。
【００４３】
以上のように、本実施の形態では、水性潤滑剤ＬＢを第３次予備成形体２８の内壁及び外壁に略均等に塗布した後、該水性潤滑剤ＬＢが流動する前に乾燥させて潤滑皮膜を形成するようにしている。このため、水性潤滑剤ＬＢが凝集したり液滴を形成したりすることを回避することができ、その結果、厚みが略均一な潤滑皮膜を得ることができる。
【００４４】
カップ部２２の内壁及び外壁に厚みが略均一な潤滑皮膜が形成された第３次予備成形体２８は、次に、アーム部３０が変位することによって、図５に示す回転テーブル４８に移送される。この回転テーブル４８上で、チャック３４が開くことに伴って第３次予備成形体２８が解放される。すなわち、第３次予備成形体２８は、カップ部２２が回転テーブル４８に臨んだ状態で該回転テーブル４８上に載置される。
【００４５】
この回転テーブル４８は、図示しないコンベア上に複数個、各々が回転機構（図示せず）の作用下に回転可能なように設けられている。コンベアは、そのベルト（図示せず）がハウジング３８の上流側から下流側に向かうように稼動しており、従って、第３次予備成形体２８は、コンベアによって図６に示す第３噴霧ノズル５０まで移送される。
【００４６】
第３噴霧ノズル５０を支持するフレーム６４は、ハウジング３８の上方に設置されている。その一方で、回転テーブル４８に載置された第３次予備成形体２８は、第３噴霧ノズル５０の下方に位置する。この状態で、前記回転機構の作用下に回転テーブル４８が回転付勢され、これに伴って第３次予備成形体２８が回転する。
【００４７】
そして、回転する第３次予備成形体２８に対し、第３噴霧ノズル５０から水性潤滑剤ＬＢが噴霧される。第３噴霧ノズル５０は縮径部１６及び軸部１８を向いており、従って、該第３噴霧ノズル５０から噴霧された水性潤滑剤ＬＢは、第３次予備成形体２８の縮径部１６及び軸部１８に塗布される。上記したように第３次予備成形体２８が回転しているため、水性潤滑剤ＬＢは、縮径部１６及び軸部１８の側周壁の全体にわたって略均等に塗布される。この際の第３次予備成形体２８の回転数及び水性潤滑剤ＬＢの塗布（噴霧）時間も、例えば、上記と同様に約６０ｒｐｍ、約１秒に設定すればよい。
【００４８】
なお、水性潤滑剤ＬＢを確実に縮径部１６及び軸部１８の側周壁の全体にわたって塗布するためには、第３噴霧ノズル５０の中心からの延長軸と第３次予備成形体２８の中心軸とがなす角度θ３を６０°〜８０°の範囲内、第３噴霧ノズル５０と第３次予備成形体２８との横方向離間距離Ｌ３を１４０〜２００ｍｍの範囲内、第３噴霧ノズル５０と回転テーブル４８との縦方向離間距離Ｈ３を１００〜２００ｍｍの範囲内で適宜調節すればよい。
【００４９】
第３次予備成形体２８が上記したように予め加熱され、さらにカップ部２２の内壁及び外壁に塗布された水性潤滑剤ＬＢを乾燥する際に温風に曝されているため、該第３次予備成形体２８は、未だ温度が上昇した状態にある。従って、縮径部１６及び軸部１８の側周壁に塗布された水性潤滑剤ＬＢもまた速やかに乾燥し、潤滑皮膜となる。
【００５０】
以上のようにして水性潤滑剤ＬＢが第３次予備成形体２８に塗布される最中、第１吸引ダクト５２、第２吸引ダクト５４及び第３吸引ダクト５６を介して、ミスト状の水性潤滑剤ＬＢが捕捉される。
【００５１】
潤滑皮膜が形成された第３次予備成形体２８は、前記コンベアのベルトがハウジング３８から露呈することに伴ってブース３６から導出され、さらに、乾燥が行われた後、しごき成形装置に移送される。水性潤滑剤ＬＢが既に乾燥済であるので、この移送の際に水性潤滑剤ＬＢが第３次予備成形体２８から滴下することはない。勿論、滴下した水性潤滑剤ＬＢで作業環境が汚れることもない。
【００５２】
第３次予備成形体２８は、しごき成形装置を構成する金型にセットされる。その後、この第３次予備成形体２８に対し、該しごき成形装置の作用下にしごき成形（冷間鍛造加工）が施され、その結果、図１に示すアウタ部材１２が成形されるに至る。
【００５３】
上記したように、第３次予備成形体２８には、軸部１８、縮径部１６、カップ部２２の内壁及び外壁にわたって厚みが略均一な潤滑皮膜が形成されている。このような潤滑皮膜が形成された第３次予備成形体２８に対して冷間鍛造加工を施した場合、焼付きや欠肉等の鍛造不良の発生頻度が著しく低減する。
【００５４】
すなわち、本実施の形態によれば、所定形状のアウタ部材１２を歩留まりよく作製することができるという利点が得られる。
【００５５】
なお、上記した実施の形態においては、等速ジョイントを構成するアウタ部材１２となる第３次予備成形体２８をワークとして例示して説明したが、ワークは特にこれに限定されるものではなく、冷間鍛造加工が施されるものであれば如何なるものであってもよい。
【００５６】
また、例えば、ワークが比較的小さく、このために１回の噴霧によって全部位に水性潤滑材を塗布することが可能であれば、ワークを回転させながら水性潤滑剤ＬＢを塗布する必要は特にない。
【００５７】
さらに、噴霧ノズルは、ワークの形状・大きさに応じた噴霧範囲角度のものを選定すればよく、噴霧ノズルの設置位置、水性潤滑剤の塗布条件等も、ワークの形状・大きさに応じて適宜設定すればよい。
【００５８】
さらにまた、温風供給器４４、４６に代替して常温風を供給する送風器を採用するようにしてもよい。すなわち、水性潤滑剤ＬＢを乾燥するために温風を供給する必要は特になく、常温風であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】ビレットから等速ジョイントのアウタ部材が得られるまでの過程を概略的に示したフローである。
【図２】前記アウタ部材となる第３次予備成形体のカップ部の内壁に水性潤滑剤を塗布している状態を示す概略縦断面構成図である。
【図３】前記第３次予備成形体のカップ部の外壁に水性潤滑剤を塗布している状態を示す概略縦断面構成図である。
【図４】前記第３次予備成形体のカップ部の内壁及び外壁に塗布された水性潤滑剤を乾燥している状態を示す概略縦断面構成図である。
【図５】前記第３次予備成形体をチャックから解放して回転テーブルに載置した状態を示す概略縦断面構成図である。
【図６】前記第３次予備成形体の軸部の側周壁に水性潤滑剤を塗布している状態を示す概略縦断面構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…ビレット                    １２…アウタ部材
１８…軸部                        ２０、２４、２８…予備成形体
２２…カップ部                    ３２…回転軸
３４…チャック                    ３６…ブース
３８…ハウジング                  ４０、４２、５０…噴霧ノズル
ＬＢ…水性潤滑剤
【図１】
2009190052.tif 000003
【図２】
2009190052.tif 000004
【図３】
2009190052.tif 000005
【図４】
2009190052.tif 000006
【図５】
2009190052.tif 000007
【図６】
2009190052.tif 000008