潤滑剤の摩擦係数の算出

Fig 2.22Relationship between inner diameter change rate and compressio n rate in ring compression test ( Temperature: 300℃, Strain rate: 0.7s^-1 )

Fig 2.23 Relationship between inner diameter change rate and compression rate in ring compression test (Temperature: 400℃, Strain rate: 0.7s^-1)

Table 2.9 Friction coefficient of lubricants Lubricant Friction coefficient [-]

300℃ 0.7s^-1 400℃ 0.7s^-1

GM-100 0.60 0.45

HF5164 0.10 0.10

YAF U-156 0.15 0.10

Fig 2.24 と Fig 2.25 は試験温度 300℃および 400℃の場合にリング圧縮試験で得

られた真 応 力-真 ひずみ線 図 を示 す．Fig 2.13 に示 す単 軸 圧 縮 試 験 では 300℃， 0.1s^-1の場合にひずみ 0.4 付近で割れが発生していたが，本結果は Fig 2.13 の試験 条件よりひずみ速度が 7 倍程度大きいにもかかわらず割れは発生していなかった．こ のれは潤滑の効果によるための考えられる．ただし，GM-100 以外の潤滑剤ではひず みが 0.2 以上で応力がわずかに上昇し加工硬化の兆候があらわれているため 300℃

は成形限界に近い状態であると推測される．GM-100 を用いた時のみひずみ 0.2 以上 で加工軟化が認められていることについては，ひずみ速度が 0.7s^-1 と高速になったこと によって初期の変形抵抗は単軸圧縮試験に比較すると高くはなるものの，それ以降は 他の潤滑剤よりも発熱量が増し急激な軟化を招いたと推測する．400℃における真 応

力-真ひずみについてはいずれの潤滑剤を用いてもひずみが 0.2 付近で加工軟化す

ることが確認できる．この結果は単軸圧縮試験の結果 Fig 2.13 と同様の傾向である．

Fig 2.24 Relationship between true strain and true stress ( Strain rate: 0.7s^-1)

Fig 2.25 Relationship between true strain and true stress (Strain rate: 0.7s^-1)

2.3.3. プレスモーションが摩擦係数に与える影響

Table 2.10 は等速モーションおよびパルスモーションの二種類のプレスモーションで

リング圧縮試験を実施した場合の摩擦係数 および金型と材料の固着の状態を示して

いる．Fig 2.26 は摩擦係数を算出するために用いた較正曲線の一例を示す．較正曲

線は 2.3.4節で述べる剛塑性有限要素解析によって算出した．

Table 2.10 Result of ring compression test

Lubricant type

Friction Coefficient Material adhesion to die (material - tool) Constant

speed Pulse Constant

speed Pulse

Non lubricant 0.50 - NG -

GM-100 0.24 0.44 OK OK

Fig 2.26 Calibration curve for friction coefficient

Fig 2.27 は潤滑剤を用いた場合の等速モーションとパルスモーションにおける摩擦 係数と無潤滑でリング圧縮試験をおこなった場 合 の摩擦係数を比較したものである．

Fig 2.27 よりパルスモーションの摩擦係数は等速モーションの場合と比較して 2倍近く

大きくなり，無潤 滑の場 合の摩 擦係 数にほぼ等しい．パルスモーションでは加 工中に 無潤滑に近い状態 になっていたことが推察できる．パルスモーションの場合には等速 モーションと比較して加工中の発熱が大きく油分の揮発が顕著になっていたものと考 察した．

Fig 2.28 は等速モーションでリング圧縮試験を行った場合の真応力-真ひずみ線図

を示している．パルスモーションでは加工時間が長くなり使用したプレス機ではデータ の容量が限界を超え取得できていない．等速モーションの場合の真応力-真ひずみ線

図は，Fig 2.24 のリング圧縮試験の結果とは異なる傾向となっている．これはひずみ速

度を0.1s^-1と円柱試験と同様に低く設定したため発熱量が小さくなり軟化が抑制された ものと考える．Fig 2.28 ではひずみ 0.2 以上でわずかながら加工硬化を示した結果が 得られている．なお，試験温度が 300℃,ひず速度が 0.1s^-1の場合には単軸圧縮試験 において割れが発生していたが，本実験では潤滑剤の効果により割れが発生していな い．

Fig 2.27 Influence of press motion and lubricant on friction coefficient

Fig 2.28 Relationship between true strain and true stress using GM -100 (Temperature: 300℃ )