JP7263154B2 - 冷間引抜加工用加湿装置及び加工システム - Google Patents
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Description
[1]
冷間引抜加工する前に、潤滑皮膜を有する金属材料と接触させる空気を加湿することを特徴とする冷間引抜加工用加湿装置。
[2]
潤滑皮膜を有する金属材料と接触させる空気を、70~100%RHの湿度、5~40℃となるように加湿することを特徴とする[1]に記載の冷間引抜加工用加湿装置。
[3]
[1]に記載の冷間引抜加工用加湿装置と、潤滑皮膜を有する金属材料を冷間引抜加工する加工装置と、を備える加工システム。
本発明に係る金属材料の材質としては、特に制限されないが、例えば、鉄、鋼、合金鋼(例:ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼)、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、チタン又はチタン合金等の金属材料が挙げられる。
一実施形態において、本発明に係る冷間引抜加工用加湿装置は、冷間引抜加工する前に、潤滑皮膜を有する金属材料と接触させる空気を加湿することができるように構成される。冷間引抜加工用加湿装置は、冷間引抜加工する前に、潤滑皮膜を有する金属材料と接触させる空気を加湿することができるように構成されている限り特に制限はない。
図1には、本発明に係る加工システム100の構成例が図示されている。加工システム100は、冷間引抜加工用加湿装置150と、前記冷間引抜加工用加湿装置150によって加湿された空気と接触した潤滑皮膜を有する金属材料を冷間引抜加工する加工装置140を備える。冷間引抜加工用加湿装置150の説明は上述した通りである。潤滑皮膜を有する金属材料を冷間引抜加工する加工装置140は、潤滑皮膜を有する金属材料の供給装置141、ダイス142、及び潤滑皮膜を有する金属材料の巻取り装置143を有する。供給装置141は、コイル状に巻かれた潤滑皮膜を有する金属材料110を繰り出し、ダイス142に向かって送り出すことができる。一方、巻取り装置143は、ダイス142を通過した潤滑皮膜を有する金属材料120を、所望の速度でコイル状に巻き取ることができる。加工装置140は、供給装置141から繰り出された潤滑皮膜を有する金属材料120を、直線状に矯正した上でダイス142に送るための、ピンチロールや矯正ロールを備えてもよい。一実施形態において、加工システム100は、潤滑皮膜を有する金属材料を冷却するための冷却装置を有しない。別の一実施形態において、加工システム100は、潤滑皮膜を有する金属材料を加熱するための加熱装置を有しない。更に別の一実施形態において、加工システム100は、潤滑皮膜を有する金属材料を冷却するための冷却装置及び潤滑皮膜を有する金属材料を加熱するための加熱装置の何れも有しない。
試験材としては、線径13.0mm×長さ1.2m、鋼種:JIS G 4053:2016で規定するクロムモリブデン鋼(SCM435)の直線矯正材を使用した。また、ダイスに導入するために直線矯正材の先端部を、ローラーダイスを用いて線径11.0mm×長さ20cmに加工した。
焼付きを促進する目的で、上記試験材の後端部に幅2.5mm×長さ50mmの耐熱テープ(3Mジャパン製、ポリイミド電気絶縁テープ)を張り、テープを張った状態で潤滑皮膜を形成するための処理を以下に示す工程で実施した。テーピングをした箇所では、潤滑皮膜が付着しないため、焼付きを起こしやすい。本試験は、潤滑皮膜を有する金属材料をコイル状にして処理した時の線間部(金属材料同士が接触している箇所)における皮膜欠陥を想定した試験方法である。
潤滑皮膜を形成するための処理は以下の工程で実施した。
(1)脱脂:市販の脱脂剤(ファインクリーナーE6400、日本パーカライジング(株)製、濃度20g/L、温度60℃、浸漬15分)
(2)水洗:水道水、温度約20℃、シャワー30秒
(3)酸洗:17.5%塩酸、温度約20℃、浸漬20分
(4)水洗:水道水、温度約20℃、シャワー1分
(5)中和:市販の中和剤(プレパレン27、日本パーカライジング(株)製、濃度1g/L、温度約20℃、浸漬1分)
(6)潤滑皮膜処理:市販の水系潤滑皮膜処理剤(表1に示す潤滑皮膜処理剤、温度60℃、浸漬1分、皮膜量:7g/m2となるような条件で処理を実施)
(7)乾燥:ジェットヒーター、100℃、20分
上記の方法で潤滑皮膜を形成した線径13.0mm×長さ1.2mの試験材からテープを剥がした後、約20℃の試験材に対して表1に示す条件で伸線加工試験を実施した。また、伸線加工試験は各条件につき5本ずつ実施した。実施例1~9では、加湿器を使用して表1中の湿度となるように空気を加湿し、加湿した空気を流入した加湿ボックス中に試験材を通過させた直後に伸線した。なお、加湿ボックス内の雰囲気温度は約20℃とした。使用した冷間引抜加工用加湿装置の構成を図2に示す。加湿器151としては、CCP社製、ハイブリッド式加湿器KJ-373HE-WHを使用した。加湿ボックス153は、76mm×76mm×180mmの直方体状とし、伸線方向に対して76mm×76mmの面が平行になるように設置した。加湿ボックス153の出口からダイス142の入口までの距離は40mmとした。一方、比較例1~5では、伸線前加湿工程無しで伸線を実施した。なお、引き抜き速度は実施例及び比較例の何れも約10m/分とした。
伸線加工試験を実施した試験材の潤滑皮膜未塗布部における焼付き等の外観不良の有無を目視により以下の評価基準で評価した。評価結果を表1に示す。
◎:焼付き等の発生本数が0本
〇:焼付き等の発生本数が1本~4本
×:焼付き等の発生本数が5本
(使用ダイス)
減面率7.5%で使用したダイス…ダイス内径:12.50mm, チップ径:35mm, チップ高さ:25mm, ベアリング長:3.9mm, ケース径:85mm, ケース高さ:40mm, ダイス両角:17°
減面率16.9%で使用したダイス…ダイス内径:11.85mm, チップ径:35mm, チップ高さ:25mm, ベアリング長:3.9mm, ケース径:85mm, ケース高さ:40mm, ダイス両角:17°
(潤滑皮膜処理剤)
FL-E2000:日本パーカライジング(株)製
FL-E2200:日本パーカライジング(株)製
FL-E740C:日本パーカライジング(株)製
FL-E771A:日本パーカライジング(株)製
110 コイル状に巻かれた潤滑皮膜を有する金属材料
120 潤滑皮膜を有する金属材料
140 潤滑皮膜を有する金属材料を冷間引抜加工する加工装置
141 潤滑皮膜を有する金属材料の供給装置
142 ダイス
143 潤滑皮膜を有する金属材料の巻取り装置
150 冷間引抜加工用加湿装置
151 加湿器
152 配管
153 加湿ボックス
154 入口
155 出口
Claims (2)
- 冷間引抜加工する前に、潤滑皮膜を有する金属材料と接触させる空気を加湿し、前記潤滑皮膜を有する金属材料を加湿された空気と接触させる冷間引抜加工用加湿装置と、その接触終了時から1秒以内に潤滑皮膜を有する金属材料の冷間引抜加工を開始する加工装置と、を備える加工システム。
- 冷間引抜加工用加湿装置が潤滑皮膜を有する金属材料と接触させる空気を、70~100%RHの湿度、5~40℃となるように加湿することを特徴とする請求項1に記載の加工システム。
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