深絞り加工用潤滑剤の選択

最も一般的な金属加工方法の 1 つは絞りであり、これには平らな金属板を「カップ状」の部品に成形することが含まれます。 形成されたカップの深さがカップの半径以上である場合、このプロセスは深絞りと呼ばれます。

深絞りでは、板金ブランクを成形されたダイの上に配置し、パンチで金属をダイに押し込みます (「図1 ）。 製造される部品は、直線または先細りの側面、または直線、先細り、または湾曲した側面の組み合わせを備えた円筒形または箱形にすることができます。

パンチは、金属がダイ開口部の縁を越えて引き出され、ダイ内に流れ込むことができるように、十分な力を提供する必要があります。 板金ブランクは、金属がパンチ面からパンチの側面に流れる領域での破損を避けるために十分な強度と延性を備えていなければなりません。

深絞り加工の特徴は、操作に 100,000 ポンド/平方インチ (PSI) 程度の高圧がかかることです。 このような力に対処するには、潤滑剤の選択が作業の成功にとって重要です。 このような圧力下では、絞り用潤滑剤は次のことを行う必要があります。

深絞り加工に使用される絞り加工剤は、境界潤滑剤として知られています。 工具と板金の表面が非常にしっかりと押し付けられるため、液体が絞り出され、非常に薄い吸着膜だけが残ります。 このフィルムは「境界」を形成し、深絞り加工中に発生する高圧および高温の条件下での金属間の直接接触を防ぎます。 適切な潤滑により、摩擦が防止されます。摩擦により加熱が発生し、最終的には潤滑剤の分解につながる可能性があります。

特定の絞りの深さに応じて、さまざまな種類の絞り潤滑剤が使用されます。 一般に、深絞り加工用潤滑剤の有効性は、絞り加工中の金属表面に十分な強度と油性を備えた吸着膜を形成できるかどうかによって決まります。

3 種類の描画潤滑剤が使用されます。

描画に使用される典型的な潤滑剤は、石鹸 5 パーセント、油 25 パーセント、水 25 パーセント、固形分 45 パーセントの配合を持つ石鹸/脂肪ペースト タイプの材料です。

石鹸と油は金属表面と金型の間に吸着膜を形成する役割を果たし、固体にはグラファイト、チョーク、酸化亜鉛、炭酸塩、ホウ酸塩などの物質が含まれます。 これにより、金属表面とダイの間の境界膜の形成がさらに促進されます。 油、水、石鹸の組み合わせによりエマルションが形成され、製品の分離が防止されます。 これらの主要成分に加えて、潤滑剤配合物には消泡剤や殺生剤などの添加剤が含まれる場合があります。

潤滑剤化合物は、必要な濃度や延伸操作の厳しさに応じて、ペーストとして使用することも、水で希釈して液体として使用することもできます。 金属板に潤滑剤を塗布する方法には、浸漬、綿棒、ブラシ、ワイパー、ローラー、または再循環などがあります。 これらのうち、最も一般的なのは次の 3 つです。

動物性油脂や石油は従来、ペースト状の製品として深絞り加工に使用されてきました。 動物性脂肪はこのような化合物の安価な成分ですが、たとえ絞り成形された部品がすぐに洗浄システムに送られたとしても、除去するのが難しい場合があります。 また、洗剤タンクにすぐに負荷がかかり、「死滅」する可能性があり、高アルカリ性洗剤を配合物と一緒に使用すると、消散しにくい石鹸の泡が急速に形成される可能性があります。

潤滑剤が残ると、その後の部品の製造工程に支障をきたす可能性があるため、深絞り加工後に成形部品から潤滑剤を除去することは重要です。 鉱物油、動物性油脂、植物性油脂は、乳化やケン化による有機溶剤や水性アルカリ洗浄剤で除去できます。 有機溶剤またはアルカリ性クリーナーを使用して板金からグリースを除去することもできます。 ただし、アルカリ性クリーナーでは描画潤滑剤の除去が遅くなる場合があります。

固形物は溶けにくいため、除去するのがより困難になります。 固形物が存在すると、多くの場合、追加の洗浄方法を使用する必要があります。

石油は、除去から廃棄まで特別な問題を引き起こす可能性があります。 これらのオイルを除去するにはアルカリ性クリーナーを使用する必要があり、クリーナータンクがオイルで汚染される可能性があり、廃棄が問題になる可能性があります。

植物油は、部品をすぐに洗浄する場合は熱湯で除去でき、部品を数日間放置した後に洗浄する場合は、弱アルカリ性から中アルカリ性の洗浄剤で除去できます。

メーカーは、絞り加工の厳しさ、利用可能な潤滑剤の選択、絞り加工後に金属から物質をどれだけ簡単に除去できるかを考慮して、特定の用途に最適な潤滑剤を決定する必要があります。

たとえば、あるメーカーはシンクと浴槽を製造しており、大規模な搬送およびコイル供給プレス ラインを備えており、1 日あたり平均 18 時間稼働しています。 作業の多くは深絞りで、通常は一発で行われます。 続いて、排水溝とオーバーフローが形成され、周囲のトリミングが 1 回のピアスアンドクロップヒットで完了する操作が続きます。

タブは、700 トンのプレスで 54 × 74 インチのサンドブラスト炭素鋼ブランクから成形されます。 最終的な絞り寸法は、深さ 13 インチ、幅 22 インチ、長さ 51 インチです。

しかし、同社が使用した潤滑剤が除去しにくいため、その後の作業時に問題が発生したことがある。 同社は、製造プロセスの磁器化および塗装の段階で、硬化中に発生する「飛び抜け」により 45% の不合格率を経験し、結果としてコストのかかる再作業が発生しました。

メーカーは、植物油、アルカリ、二次ポリマー潤滑剤、および消泡剤、殺生剤、無機緩衝剤、非鉄金属不動態化剤などの添加剤を混合した合成潤滑剤を代替することを決定しました。

使用される植物油は、さまざまな飽和度のさまざまな C18 ～ C24 炭化水素のブレンドです。 含まれる二次潤滑剤はポリマータイプの材料です。 製品の潤滑特性を向上させます。

新しい潤滑剤は最初にロールコーターで 100% の濃度で塗布されましたが、その後の深絞り操作中の波打ちは、潤滑性が多すぎることを示していました。 次に、潤滑剤が 30 体積パーセントの濃度に達するまで継続的に希釈され、その時点で波打ちが止まり、許容可能なタブが製造されました。

浴槽は 3 段階の洗浄システムにかけられ、潤滑剤が完全に除去されます。 その後の磁器化では、不合格率はゼロにまで下がりました。

浴槽とシンクの 2 番目のメーカーも、主に使用していた深絞り潤滑剤の除去が困難であることが原因で高い不合格率を経験していました。そのため、製品を適切に磁器加工したり溶接したりするのが困難になりました。

その浴槽は 1 回の打撃で形成され、浴槽のボウルと前部の曲がりが同時に生成されます。これは、3 つの側面が真っ直ぐで、4 番目の側面が 10 度の角度を持っているため、困難な仕事です。 浴槽の側面が湾曲しているため、操作はさらに困難になります。

タブは、厚さ 0.056 インチの 65 × 52 インチの炭素鋼ブランクで作られています。 シンクは同じ厚さの 32 × 38 インチのブランクから製造されており、9.5 インチの絞りが必要です。

メーカーは合成潤滑剤を実験し、濃度が 60% に達するまでロールコーターで濃度を下げて塗布しました。 このレベルでは、潤滑剤は適切なレベルの潤滑性を提供し、ロール コーターに保持するのに十分な粘度を持っていました。 潤滑剤を切り替えた後、同社は成形中の材料の座屈が減少し、不合格率が低下したことを確認しました。

Mary Linda Schumann と Doris Simoes は、Oakite Products Inc. の上級化学者です。住所 50 Valley Road, Berkeley Heights, NJ 07922、内線 800-526-4474 です。 2107. Oakite Products は、特殊化学薬品およびサポート機器の製造および販売会社です。