JPS63268530A

JPS63268530A - 温間鍛造方法

Info

Publication number: JPS63268530A
Application number: JP10096587A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Danno; 団野　敦; Fumio Nonoyama; 野々山　史男; Norihiko Kitamura; 憲彦北村
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1987-04-23
Filing date: 1987-04-23
Publication date: 1988-11-07
Also published as: JPH0336608B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、耐焼付性に侵れ、迅速かつ安全に温間鍛造を
行うことができる。鉄系材料の温間鍛造方法に関する。

〔従来技術〕

温間鍛造は、冷間ｆｉ造と熱間鍛造との間の温度領域に
おいて鍛造する方法であり、一般的に鋼材の場合には６
００〜９００″Ｃでの鍛造をいう。この温度域において
は、鋼は冷間に比べて変形抵抗が低く。

鍛造中に材料が割れるおそれも少ない、また、熱間に比
べ加工温度が低いため、酸化スケールの発生及び脱炭も
少ない。

しかしながら、温間鍛造における問題としては。

金型と被加工材（ビレット）との間の摩擦条件が厳しい
ために、特にパンチの焼付きを生じ易く、また金型の軟
化や摩耗も進行し易いことなどがある。

そのため、古くから黒鉛系の潤滑剤が主として使用され
ている。しかし、この場合は比較例で示すごと（、第１
図に示すごとき、深いカップの後方せん孔加工を行う場
合には、パンチに焼付を生じ、良好な鍛造ができないし
、黒鉛使用に基づく作業環境が悪い。

また、潤滑剤として低融点金属酸化物である酸化ホウ素
（Ｂｔ　Ｏｓ　）を用い、これを温間鍛造に先立ってビ
レットに塗布しておくという方法も提案されている（特
開昭６Ｏ−２１０３３８）、この方法は。

上記黒鉛系潤滑剤に比して、深いカップの後方せん孔加
工においても優れた耐焼付性を示す、しかしながら、こ
の場合においては、Ｂｔ　Ｏｓ粉末を水、アルコール等
の溶媒に分散させ、更に結合剤としてＣＭＣ（カルボキ
シルメチルセルロース）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコー
ル）等を加えたスラリーを作り、これを塗布するもので
ある。そのため、溶媒と１　　　　　　　　　して水を
用いた場合は塗布後の乾燥に時間を要するし、アルコー
ルを用いた場合は引火の危険もある。

それ故、工場における温間鍛造のラインに適用するには
問題がある。

また、Ｂ、Ｏ，粉末を用いて、これを高温ＵＯＯ〜８０
０℃）に加熱したビレット表面に供給し。

Ｂｔｕｓ粉末を溶融させて付着させる方法もある。

この方法は、塗布を短時間で行うことができる。しかし
、後述する第６図に示すごとり、鍛造温度が高い程焼き
付きを多く生じる。これは、高温で生ずるビレットの酸
化スケールと８２０２とが反応して。

潤滑性能が低下するためと考えられる。

〔解決すべき問題点〕

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、ＢＺＯｌを用
いる前記従来技術の長所も生かしながら、更に優れた耐
焼付性を発揮し、迅速かつ安全に温間鍛造を行うことが
できる鉄系材料の温間鍛造方法を提供しようとするもの
である。

〔問題点の解決手段〕

本発明は、ホウ酸を主成分とする前処理剤を鉄系材料か
らなるビレット表面に塗布した後、該ビレットを加熱す
ると共に酸化ホウ素を主成分とする潤滑剤をビレット表
面に塗布し、その後温間０造することを特徴とする鉄系
材料の温間鍛造方法にある。

本発明において、ホウ酸（Ｈ，ＢＯ３）を主成分とする
前処理剤としては、ＨｉＢＯｓ又はこのものにＣＭＣ，
ＰＶＡなとの結合剤を加えたものを用いる。また、前処
理剤をビレットの表面に塗布するに当たっては、前処理
剤を水と混合してスラリー状となし、浸漬、はけ塗り、
スプレー等により塗布する。

塗布する前処理剤中のＨｚＢＯｓはビレットの表面Ｉｎ
（当たり１０〜６０ｇとすることが好ましい、ｌＯｇ／
賛より少ない場合は、ビレットを温間鍛造温度まで加熱
したときにビレット表面の酸化抑制効果が劣り、前記耐
焼付性が低下する。Ｈｓ　ＢＯｓの塗布量は多いほど、
上記酸化抑制効果があるが、６０ｇ／ｒｒｆよりも多く
なると、塗布時の通常のビレット塩！（８０〜２５０℃
）では、前処理剤のプレコート被膜を乾燥させることが
困難となり、その後温間鍛造の高温に加熱する際に被膜
に発泡や創離を生じ易くなる。また、上記の塗布は、上
記被膜にワレ等の損傷を生じさせないために、２５０℃
以下で行うことが好ましい、また、上記前処理剤の塗布
は、ビレット上の前処理剤を乾燥し、プレコート被膜を
形成させる。

次に、上記前処理剤の塗布、乾燥後のビレットの加熱は
５８０〜８００℃まで行う、この加熱は１次に示す潤滑
剤の塗布を行うためのものである。

上記加熱後に、ビレット表面に塗布する潤滑剤は。

Ｂ２Ｏ，又はこのものにＰｉｅｓ（五酸化リン）。

Ｎ　ａ　ｚ　Ｏ（酸化ナトリウム）、ＫｚＯ（酸化カリ
ウム）などを添加したものである。しかして、この潤滑
剤はその粉末等をスプレー又はシャワー等によりビレッ
ト表面に塗布する。この際ビレットの温度は。

６００〜８００℃としておくことが好ましい、６００℃
よりも低いと、Ｂｔ　０３の融点（５７７℃）付近又は
それ以下であるためにＢｔ　Ｏｓ粉末がビレ・ノドに接
しても直ちに溶融、粘着し難（、迅速な潤滑剤の塗布が
行えないためである。また、８００℃よりも高いと、上
記）１３ＢＯ３がビレット表面の酸化を充分に抑制し難
くなり、ＢｔＯｚによる温間鍛造時の潤滑性能を発揮し
難いからである（第゛５図参照）。

また、Ｂｚ　Ｏｆｆの塗布量は、ビレ・ν′トの表面１
Ｍ当たり少なくとも２０ｇとすることが好ましい・これ
より少ない場合には、塗布後鍛造までの間に、ビレット
の酸化とＢ２０１層の変質とを生じるおそれがあるから
である。

また、鍛造温度が７００〜８００℃のときは、この温度
まで昇温したビレットに潤滑剤を塗布して。

直ぐに温間鍛造を行うことができる。また、潤滑剤を６
００〜７００℃で塗布したときには、鍛造温度までビレ
ットを再加熱する。

温間鍛造温度は７００〜８５０℃が好ましく、８５０℃
よりも高いと潤滑剤であるＢ！０．とビレットの鋼とが
反応してＢｔｏｘＮが変質し、潤滑性能が著しく低下す
る。

なお、上記のごときビレットの加熱は電気炉加熱など種
々の手段があるが高周波誘導加熱法によることが好まし
い。該加熱法は、加熱所要時間が短く。

ビレット表面の酸化を効果的に防止する。

〔作用および効果〕

本発明においては、鍛造温度近くの高温において潤滑剤
を塗布する以前に、低温においてＨ，ＢＯ３を塗布して
そのプレコート被膜によってビレットの表面を覆うので
、上記潤滑剤の塗布温度（６００〜８００℃）における
ビレット表面の酸化を抑制することができる。したがっ
て、優れた耐焼付性を示す温間鍛造を行うことができる
。

また、潤滑剤の塗布は高温において行うので、従来のご
とく潤滑剤塗布後における長い乾燥時間も必要なく、迅
速である。また、この塗布とは従来のごとくアルコール
溶媒のスラリーは用いないので１作業中における引火の
危険は全くない。

また、上記のごと（１本発明は前処理剤の塗布を比較的
低温（２５０℃以下）で行っておき、その後加熱、潤滑
剤塗布、温間鍛造を行うものであり、前処理剤塗布はそ
の後の工程と切り離すこともできる。

しかして、工場における温間鍛造の実用ラインは数秒に
ビレット１個の割合で成形しているのが通常であり、迅
速性が要求されている。それ故１本発明における前処理
剤塗布は、ライン外で行っておき、その後の加熱等の工
程をラインで行えば、上記のごとき迅速性、安全性を一
層生かした。耐焼付性に優れた温間鍛造を行うことがで
きる。

〔実施例〕

実施例１ビレットとしてｓ４５ｃｉｍｌを用い、これに前処理剤
及び潤滑剤を塗布して、第１図に示すごとき方法により
、後方せん孔を行った。

即ち、直径３０ｍａ＋、高さ３５ｍｍの円柱状の上記ビ
レットを１４０℃に予熱し、これをＨ，ＢＯｓ　７０ｇ
とＣＭＣ０，７５ｇと界面活性剤１　ｃｃと９０℃の水
１００ｃｃとを混合した前処理剤の溶液に、浸漬し。

その表面にビレットｔｒｒｒ当たり４０ｇのＨ，ＢＯ３
の被膜を形成した。次いで、このビレットを高周波誘導
加熱装置により８００″Ｃまで加熱し、潤滑剤としての
８２０．をスプレーにより、該ビレット表面に１ｒｒｆ
当たりＢ！０３粉末４０ｇを塗布した。

次に、第１図に示すごとく、上記ビレット３をコンテナ
（金型）■に入れ８００℃において圧力１４０ｋｇ／ｍ
ｍ”で温間鍛造による後方せん孔を行った。

ここにコンテナ１の内径は３０ｍｍ、パンチ２は５ＫＨ
５１製でパンチ先端形状は直径２１．２ｍｍ、肩半径８
ｍ１１．　ランド部２１の長さは２ｍｍであった。また
。

最大せん孔深さは５１ｍｍであった。

また、比較のために、前処理剤としてのＨ，ＢＯｌの塗
布を行わず、他は上記と同様にして、後方せん孔を行っ
た。

その結果、前者の本発明法では何らの焼付きは見られな
かったが、後者の前処理剤を塗布しなかった比較法は焼
付きを生じた。また、上記温間鍛造後の上記パンチ２の
アール部（弧状部）２２における周方向の表面あらさを
測定し、その結果を第２図に示した。ここに「表面あら
さ」とは、上記温間鍛造後のパンチ表面の荒れ状態（焼
付き状態）を単位μｍで示すものであり、この値が大き
いほど耐焼付性が悪いことを示す。

なお、同図におけるＡは上記本発明法を、Ｂは上記比較
法を示す（以下、第３．４図においても同じ）。

実施例２ヒＬｉ　７　）を、ＨＩ　ＢＯ３５ｇとＣＭＣ０，２５
ｇと界面活性剤１　ｃｃと水１００ｃｃからなる前処理
剤の溶液に浸漬し、ビレット表面に約１０ｇ／イのＨ。

ＢＯ，被膜を形成した。その後、これを６００℃まで加
熱し、スプレーによりＢｉａｓ粉末を６０ｇ／ボ塗布し
た。

その後、再加熱して８００℃となし、温間鍛造を行った
。なお、上記した条件以外は実施例１と同様である。

また、比較のため、前処理剤を塗布することなく。

上記と同様にして温間鍛造を行った。

その結果、前者の本発明法は焼付きがなかったが。

後者の比較法では焼付きを生じていた。

また、パンチのアール部における表面あらさを。

前記第２図と同様にして、第３図に示す。

実施例３ビレットにＨｚＢＯｓを４０ｇ／ボ塗布し、６００℃に
おいてスプレーによりＢ茸０３を８０ｇ／ｒｒｆ（塗布
し、その後８５０℃において、温間鍛造を行った。これ
らの条件以外は、実施例１と同じ条件である。

また、比較のためＨｓＢＯｓを塗布することなく。

上記と同様に温間鍛造を行った。

その結果、８５０”Ｃという高温における温間鍛造では
あったが１本発明法では焼付を生じなかった。

しかし、比較法では著しい焼付を生じていた。

また、パンチのアール部における表面あらさを。

前記第２図と同様にして第４図に示す。

上記の実施例工ないし３より明らかなごとく１本発明法
（第２〜４図のＡ）は、上記比較法（第２〜４図のＢ）
に比して、優れた耐焼付性を示していることが分かる。

実施例４ビレット表面への前処理剤としてのＨｓＢＯｓの塗ｑ量
と、温間鍛造直前に高温において行う潤滑剤としてのＢ
ｔｕｓの塗布温度との関係を知るため。

両者の条件を種々に変えながら、他は、前記実施例１と
同様の条件で温間鍛造による後方せん孔加工を行った。

その結果を、第５図に、横軸にＨｓＢＯｓ塗布量（ｇ／
％）を、縦軸にＢヨ０．塗布温度（”Ｃ）をとって示す
、同図において１点線５はＢ２０．の融点（５７７℃）
を示し、これ以下の領域ＺではＢｚＯｌが溶融しないた
めビレット表面に塗布することが出来ないことを示して
いる。

また、実線４と上記点線５で囲まれるｙ　６１域（斜線
部分）は、上記温間鍛造において優れた潤滑性能（耐焼
付性優秀）を示した。また、実線４より上のＸ領域にお
いては、焼付きが生じていた。

同図より知られるごとく、潤滑剤としてのＢｚＯ５を塗
布する温度が高いほど、前処理剤としてのＨｓＢＯｓを
塗布する量が多く要求される。しかして。

Ｂ２０．の塗布温度が６００℃の場合、Ｈ，ＢＯ。

は約１０ｇ／ｒｒｆ以上塗布すれば良いが、８００℃の
場合にはＨ，ＢＯ３が約４０ｇ／ｎ？以上必要である。

比較例前処理剤を塗布することなく、高温に加熱したビレット
に潤滑剤としてのＢ２０．粉末を塗布（溶融。

付着）シ、その後８００℃で温間鍛造を行った。Ｂ２Ｏ
３塗布時のビレットの温度は、６００，８００゜９００
℃の３種類とし、ＢｚＯｘの塗布は２０〜１２０ｇ／ｒ
ｒｒにおいて各積行った。

その他は１前記実施例１と同様の条件であった。

その結果を、第６図に横軸にＢｉａｓの塗布量（ｇ／ｒ
ｒｆ）を、縦軸にパンチ表面あらさくμｍ）をとって、
各温度毎に示した。なお、同図には、室温（約２０℃）
において、ＢｉａｓとＣＭＣと水とからなるスラリー状
の潤滑剤を塗布し、乾燥し、その後このビレットを鍛造
温度（８００℃）に加熱して温間鍛造を行った場合のデ
ータも示した。

同図より知られるごと＜、Ｂｔ　Ｏ，粉末の塗布温度が
８００，９００℃の場合には、塗布量を多くしても著し
い焼き付き（パンチ表面あらさ大）を生じてしまう、ま
た、６００℃においても、塗布量を６０ｇ／ｒｒ１以上
とすればパンチ表面あらさば０．２μｍ程度に低下する
が、焼き付きは以前として大きい。

この理由は、前記従来技術の説明でも述べたごと（。

高温において生ずるビレットの酸化スケールが８２０、
と反応して潤滑性能を低下させてしまうためと考えられ
る。

これらのことは１本発明のごとく前処理剤とじてのＨ，
ＢＯ，を事前に塗布しておかない場合には。

焼き付きが大きくなることを示している。

一方、同図において、室温においてＢ２０．のスラリー
を塗布しておいたものは、４０ｇ／ｎｆ以上の塗布であ
れば、パンチ表面あらさば低く、焼き付きを殆ど生じて
いない、しかし、この方法は前記のごとく塗布後の乾燥
に時間を要したり、アルコール溶媒を用いる必要がある
など、迅速性、安全性に問題がある。また、ＢｘＯｓＯ
量も多く必要とし不経済である。

【図面の簡単な説明】

第１ないし５図は９本発明の実施例を示し、第１図は後
方せん孔押し出しの方法を示す断面図、第２゜３及び４
図は実施例１．２及び３における結果を示す図、第５図
は実施例４で示したＨ、ＢＯ，塗布量とＢｚＯｓ塗布温
度との関係を示す図、第６図は比較例における結果を示
す図である。２０９．パンチ、　　　　２１．、、ランド部。２２、、、アール部、　　　　　３．、、ビレット。Ａ、、、Ｈ，ＢＯ，塗布あり。Ｂ、、　、Ｈ，ＢＯ，塗布なし。Ｙ９１．耐焼付性優秀領域。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ホウ酸を主成分とする前処理剤を鉄系材料からな
るビレット表面に塗布した後、該ビレットを加熱すると
共に酸化ホウ素を主成分とする潤滑剤をビレット表面に
塗布し、その後温間鍛造することを特徴とする鉄系材料
の温間鍛造方法。
（２）ホウ酸を主成分とする前処理剤の塗布は、２５０
℃以下において行うことを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の鉄系材料の温間鍛造方法。
（３）潤滑剤の塗布は、６００〜８００℃において行う
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の鉄系材
料の温間鍛造方法。
（４）潤滑剤の塗布は、６００〜７００℃において行い
、その後ビレットを７００〜８５０℃に加熱して、鍛造
することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の鉄
系材料の温間鍛造方法。
（５）潤滑剤は、ビレットの表面１ｍ＾２当たり２０ｇ
以上塗布することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の鉄系材料の温間鍛造方法。