冷間鍛造用環境保全型潤滑被膜の実用性能
1. はじめに
冷間鍛造技術の発展により，複雑な 形状部品なども高い寸法精度で効率よ く生産できるようになってきた．それ らを支えるキーテクノロジーの一つに は潤滑技術がある．潤滑被膜は鍛造時 の高面圧下で大きく変形する被加工材 表面をカバーしながら摩擦を低減させ る役割を持ち，古くからボンデ被膜が 用いられてきた．ボンデ被膜は化学反 応で被加工材表面に析出する結晶性被 膜で優れた潤滑性を有するが，被膜形 成工程から多発する産廃物や廃水など が環境面で問題視され，最近では対策 技術としての一液潤滑被膜への置換え 検討が盛んである．一液潤滑被膜は，
図 1に示すように簡便な工程で被膜 が形成できるが，その工業的な実力は 十分に把握されていない．
本稿では，ボンデ被膜と比較して一 液潤滑被膜の実用性能評価を行う．
2. 摩擦試験方法
潤滑被膜の評価は，鍛造加工試験で 行われ，一般に成形荷重により摩擦状 況を評価する．これまでに多くの試験 法が提案され，潤滑被膜の開発に貢献 してきた．しかし，それらの評価と鍛 造現場での現実は必ずしも一致するも のではなく，できるだけ現実に近い環 境を作り出せる評価方法が望まれてい る．筆者らは，現実の部品製造などで 潤滑被膜が受ける変形要素を複合的に 組み込んだ形で新たな評価方法を開発 し，これを用いることで実用的な一液 潤滑被膜の実力を評価する．図 2に 試験の加工過程を示す．据込みと後方 押出しを連続的に行う高面圧・大変形 量の鍛造試験であり，評価の対象は円 柱側面である．上下の金型での圧縮に より大きく張り出された側面は，下側 の柱状金型にかぶさるようにカップ状 の壁を形成するが，このときに被加工 材表面上の潤滑被膜は数十倍にも引き 伸ばされ，金型との摩擦界面を潤滑す
る．本試験法では加工荷重と試料表面 の罫書き線の移動量から，有限要素法 解析を用いて加工時の摩擦せん断係数
m
を求める．なお，ここでは金型表面の粗さを変 化させ，金型表面あれに対する潤滑被 膜の耐性を比較する．
また，本試験では被加工材表面への 一液潤滑被膜の付着力向上を目的に，
通常のブラスト表面に対して，さらに 微粒ブラスト処理を重ねることでの効 果についても調査した．図 3にブラ スト表面の断面曲線を比較する．微粒 ブラストにより微細な凹凸が付与され ていることがわかる．
3. 実用性能評価の結果
一液潤滑被膜処理品と，通常のボン デ被膜処理品との比較結果を図 4に 示す．横軸は金型表面粗さを表すパラ メータ突出山部高さ
Rpk で，縦軸は
加工品内壁面成形時の潤滑状態を示す 摩擦せん断係数m
である．金型表面粗さが大きくなるに従って 摩擦せん断係数
m
の上昇傾向が見ら れ，その程度は被膜によって大きく異 なる．この結果は加工現場での金型表 面劣化に対する潤滑被膜の適応力を示 すものと考え，突出山部高さRpk に
対して摩擦せん断係数m
の上昇が抑 えられるほど実用性能に優れていると 判断する．金型表面粗さの増大に伴い，潤滑状 態が徐々に悪化していくボンデ被膜と 比較して，一液潤滑被膜の摩擦せん断 係数
m
の推移には急な上昇が散見さ れ，潤滑性能が不安定である．一方，微粒ブラスト下地は一液潤滑被膜の摩 擦せん断係数
m
を明らかに低く推移 させており，一液潤滑被膜の実用性能 をボンデ被膜と同等レベルに引き上げ ている．4. まとめ
性能調査の結果から，焼付きに至る 厳しい加工領域では一液潤滑被膜の潤
滑能力がボンデ被膜との比較で不安定 である．しかし，付着力強化を狙った 微細凹凸の付与効果は大きく，一液潤 滑被膜の潤滑状態は顕著に良化した．
一液潤滑被膜を使ううえでは，下地処 理の工夫が有効である．
（原稿受付 2009 年 9 月 1 日）
〔王 志剛 岐阜大学，小見山忍 日 本パーカライジング（株）〕
図 1 潤滑被膜処理プロセスの比較 ボンデ被膜処理プロセス（所要時間 24 分）
脱脂 水洗 酸洗 水洗 被膜 化成 水洗
一液潤滑被膜処理プロセス（所要時間3 分）
中和 石鹸 処理 乾燥
スケール
除去 予熱 被膜剤 塗布 乾燥
図 2 冷間鍛造試験の加工過程 加工過程
図 3 ブラスト処理の断面曲線
3.5μm 100μm
試験片
微粒ブラスト後
図 4 評価試験の結果
0.00
0.035 0.045 0.055 0.065 0.075 0.085 突出山部高さRpk ／μm
摩擦せん断係数m
0.10 0.20 0.30 0.40
0.50 ボンデ被膜 一液潤滑被膜 微粒ブラスト下地
日本機械学会誌 2010. 2 Vol. 113 No.1095 125
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