[发明专利]锻造用油性润滑剂、锻造方法及涂布装置

说明书

技术领域

本发明涉及锻造铝、镁、锌及它们各自的合金等非铁金属、或者锻造铁时涂布的油性型润滑剂。此外，本发明涉及使用了上述油性型润滑剂的锻造方法和涂布装置。 

背景技术

众所周知，锻造是通过压缩使进行产品化的金属材料变形的方法。该方法可大致分为自由锻造和模具锻造两类。不使用模具、敲打铁件而制成的刀，是自由锻造的良好例子。另一方面，使用模具、实现产品均质化而进行的是模具锻造。发动机部件的曲柄轴可以说是上述模具锻造的良好例子。此外，为了降低变形所必须的压缩力，有时会将被铸件(以下称为工件)加热，使之软化。根据工件材质的不同，加热温度不同。根据加热程度，一般分类为冷锻造、温锻造、热锻造，但没有采用数字的明确区分。 

冷锻造在工件重结晶温度以下(通常为室温)进行，尺寸精度极高。因此，不进行后加工处理就能够产品化的情况很多。冷锻造适于小型产品。热锻造在重结晶温度以上进行，适于大型产品。然而，在工件表面生成氧化皮膜，结晶变粗大，因此容易引起产品破裂。 

由于使金属变形，因此工件在高压下被压缩。在工件与模具之间没有润滑剂的状态下，工件与模具之间会发生咬合(カジリ)、粘合。因此，为了防止咬合、粘合，在模具中使用润滑剂。 

一般而言，在冷锻造中，通过物理吸附容易形成润滑膜。另一方面，在热锻造的高温下，润滑成分因莱顿弗罗斯特(Leidenfrost)现象(暴沸的一种)而难以吸附于工件。此外，即使吸附，物理吸附力也弱，难以形成润滑膜。在以水为介质的润滑剂的情况下，在100℃以下水不会干燥而无法润滑，但在中间温度下容易形成润滑膜。一般而言，作为润滑膜，有如下形态。 

1)石墨皮膜：水乳化型、油性分散型的两类润滑剂。 

2)白色粉体：云母、氮化硼、或三聚氰胺异氰脲酸酯的水乳化型。 

3)玻璃系：胶体状硅酸和芳香族羧酸的碱金属盐混合系(日本特开昭60-1293号公报)，在水中稀释后使用的类型。 

4)水溶性高分子系：含有水(日本特开平1-299895号公报)。 

石墨从低温到高温均显示优异的润滑性。然而，为石墨时，作业环境被黑色粉体污染，恶劣。特别是在油中混合有石墨的类型的润滑剂，成为显著污染的原因。白色粉体为主体的润滑剂，虽然作业环境不会像石墨那样恶劣，但是粉体含量多时会污染作业现场。而且，白色粉体的润滑性比石墨差。此外，白色粉体的粉体硬时会划伤模具表面，有使模具寿命缩短之嫌。 

玻璃系和高分子系润滑剂虽然可以形成厚皮膜，但是与石墨相比润滑性差，模具寿命短。此外，上述润滑剂在装置周围形成玻璃膜、高分子膜，虽然不像白色粉体那样，但也需要清扫工序，因此作业效率差。 

石墨和白色粉体系润滑剂分散于水或油中，因此常常带来贮藏时的分离问题、喷雾时的堵塞问题。水玻璃系在进行涂布的喷嘴附近发生干燥。特别是作业中断长时会助长干燥，引起喷嘴的堵塞。其结果是，再开始作业时，涂布量降低。因此，由于润滑能力不足而产生次品。水乳化系润滑剂虽然模具的冷却性优异，但是必须废水处理。 

此外，如果模具面超过200℃，则被水包围的润滑剂雾滴在模具面沸腾。其结果是，润滑剂向模具的吸附效率变差，必须大量涂布润滑剂。即，水溶性润滑剂的润滑膜形成很大程度上取决于温度，因此严格的模具温度控制是不可或缺的。 

水在100℃以下不会蒸发，因此乳化型的润滑剂不适合冷锻造。另一方面，乳化型的润滑剂可以在温-热锻造中使用。然而，水会冷却模具，工件会加热模具。若反复该加热-冷却循环，则模具会产生裂纹。必须进行模具的修理，修理次数增加时，昂贵的模具就会报废。水会缩短模具的寿命。此外，成型工序中工件温度显著降低时，必需高压下的 成型，成为缩短模具寿命的要因。 

关于润滑剂的涂布方法，存在大量涂布时循环周期延长的问题。为水溶性润滑剂时，由于大量涂布，因此在生产效率这一点上讲是不优选的。此外，还可以列举如下问题，即，因大量涂布导致润滑剂飞散，以此为原因而导致作业环境恶化以及润滑剂补充频率增加等。进而，工件的加热工序有时会导致生产率降低。使用了以往的水溶性润滑油的生产工序在工件升温后是多种多样的，有锻坯成型工序、终加工成型工序和预备成型工序这三个工序。此时，工件的温度随着成型工序的进展而降低，因此变形阻抗增加，成型变难。特别是水溶性润滑剂的情况，由于涂布量多，因此模型被冷却，温度下降加速。作为对策，有增加再升温工序的情形。然而，再升温工序会增加循环周期、间隔、运转成本等，导致生产效率的降低。 

发明内容