５. サーボプレスへの適用および金型材質の低Nk[Fdaol laniF]aPG圧面触接均平数係擦摩図12 Ff = 200 kNにおける荷重振動ありと無しの平均摩 ]0210 [0 ]f Nk[F重荷縮圧 図14 rf = 70%における振動モーションおよびクランクモ 図15 サーボプレスを用いた荷重振動ありとなしにおけ 図13 ⌀10 mm, t = 2 mmのSUS430板を荷重振動ありと0.200.150.100.050.20.40.6ストロークs [mm]5.0SKD11振動あり振動なし振動あり振動なし4.03.0SKD11限界2.01.020α= 0%α=75%, n=40.81.01.21.478%85%57%72%4060圧縮率r[%]801.630025020015010050350300250200150100500621000.564666870Final reduction in thicknessrf[%]1.572747678ている．α = 0, 75 %, n = 4, Ff = 200 kNにおける平均摩擦係数とストロークの関係を図12に示す．α = 0 %ではストロークの増加とともに摩擦係数が大きく増加している．α = 75 %, n = 4でもストロークとともに摩擦係数が増加するが，荷重除荷後に再負荷したときに摩擦係数が大きく下がるため，摩擦係数は0.1を越えていない． 擦係数とストロークの関係 なステンレス合金などの成形は難しく，超硬金型などが必要となっている．図13に直径10 mm板厚2 mmのSUS430板材を，荷重振動ありとなしで圧縮した時の板材と工具の平均接触面圧を示す．使用した冷間工具鋼SKD11および超硬の限界面圧は，それぞれ2.5 GPaおよび5 GPa程度である．超硬の荷重振動無しで得られる限界の圧縮率が78%であるのに対して，SKD11の振動ありにおけるそれは72%となっており，あまり遜色がない．荷重振動を用いることによって，金型材質を超硬から低コストの合金工具鋼などへの置き換えも可能である． 超硬なしで圧縮した時の平均接触面圧と圧縮率の関係 グレード化7, 8) 板鍛造では成形荷重が大きくなるため，変形抵抗の大き超硬限界rf = 70%における振動モーションとクランクモーションの荷重－ストローク曲線を図 14に示す．ストロークは圧縮工具の弾性変形を含んでいるため素材の圧縮率に対して大きい値になっている．s = 1.2 mmまでは両者の荷重はほぼ同じであるが，それ以降においてクランクモーション圧縮試験機を荷重制御で実験を行ってきたが，通常の機械プレスでは位置制御が行われている．機械プレスにおいても荷重振動による荷重低減効果が得られるか検証するために，1500 kNクランク式サーボプレスSDE-1522（アマダ㈱製）を用いて実験を行った．平均除荷率が80 - 90％になるようにスライドモーションを設定した．比較としてクランクモーションも行った．また，サーボプレスの最低スライド高さに合わせるために上工具の厚さを188 mm，下工具の厚さを220 mmにそれぞれ変更した．また，ロードセルの容量に対して荷重が非常に小さいため3個の素材を並べて同時に圧縮して平均で評価した． の荷重は振動モーションよりも大きくなっている．振動モーションでは，再潤滑されて再負荷時の荷重低減効果が観察され，下死点付近での荷重の上昇が抑制されている． 下死点位置を変えて圧縮を行ったときの下死点荷重と最終圧縮率の関係を図15に示す．振動モーションではクランクモーションよりも同じ最終圧縮率を得る荷重が大 ーションの荷重-ストローク曲線 る最終荷重と最終圧縮率の関係 クランクモーションストロークs [mm]クランクモーション振動振動- 25 -
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