３．研究成果 ・■温間深絞り加工図２に，試作した摩擦発熱型パンチを利用した温間深絞り加工装置の概略を示す．摩擦発熱によって所定の温度に到達した時点で深絞り加工を実施する．加熱温度はダイ肩部近傍に穴加工した内部に設置した熱電対によって測定を行った．使用するブランク材はマグネシウム合金AZ31で，サイズは直径35 mm，板厚0.5 mmである．ダイは標準熱処理を施した工具鋼SKD61である．パンチの先端部は合金工具鋼SKD11で，先端コーナ半径3 mmで，直径20 mmである．ダイは穴径21 mmで，肩半径4 mmである．潤滑剤は二硫化モリブデン粉末含有工作油である．■・■摩擦発熱温度回転治具と摩擦治具の組み合わせによって得られる発熱温度の試験を行った．ステンレス鋼SUS304の回転治具と合金工具鋼SKD11を用いて摩擦発熱を行った結果，約300sの加工時間で約500℃の温度に達した．マグネシウム合金のプレス加工技術では，200～250℃での温間成形による成形性改善の研究が古くから行われている９）．また，深絞り加工においても，鋳造および圧延材料から作製した厚さ1.0mmのMg‐1.5Zr合金のブランクに対して，150℃の温間で成形が可能であることが報告されている１０）．以上より，本研究では300℃程度の加熱温度が得られれば，マグネシウム合金のブランクは十分に成形が可能であると考え，測定温度が350℃に達した加工時間で回転治具の回転を停止することにした．図３に，合金工具鋼系回転治具(a)およびステンレス鋼系回転治具(b)における発熱温度と加工時間の関係を示す．発熱治具は合金工具鋼SKD11である．図中の破線は，回転治具を停止させた発熱温度350℃を示す．合金工具鋼系回転治具の場合(a)，回転を停止後に予熱による20～30 ℃の上昇があり，400 ℃付近まで上昇した．一方，ステンレス鋼系回転治具の場合(b)，SUS430やSUS327L1では，400 ℃付近まで上昇し，SUS304やSUS310Sでは，400 ℃以上の上昇が見られた．合金工具鋼系とステンレス鋼系の回転治具において，回転の開始から最高温度に到達する時間は150～200 sであった．発熱治具の材質の影響を調べるため，鋼種を変えて試験を行った．発熱治具はSKD61である．図４に，合金工具鋼系回転治具(a)およびステンレス鋼系回転治具(b)における発熱温度と加工時間の関係を示す．発熱治具SKD11で得られた発熱温度と同様に400 ℃付近の上昇があった．しかし，回転治具SUS430と発熱治具SKD61を用いた場合，発熱温度150 ℃付近で，これらの回転治具は焼付きによって回転が停止した．焼付きに及ぼす多くの因子として，硬さや表面粗さなどが知られている．ステンレス鋼は焼付きが生じやすい材料として知られているが１１），SUS304，SUS327L1，SUS310Sでは焼付きは見られなかった．現在，この理由については明確にできていない． ・■実験材料パンチは市販のステンレス鋼SUS304パイプ，長さ160 mmで，外径および内径は20 mmおよび16 mmである．パンチ先端部に発熱治具を取り付けた．回転治具は市販の合金鋼，合金工具鋼，高速度工具鋼，ステンレス鋼で，発熱治具は合金工具鋼である．発熱治具は実際に金型として使用されている合金工具鋼である．治具同士の接触する摩擦面に対して，試験前に研磨紙#240によって研磨処理を行った．表１に試験材料と加工条件を示す．表１深絞り加工条件図２温間深絞り加工装置の概略Alloy steelAlloy tool steelRotary jigStainless steelHeater jigAlloy tool steelRotating velocityPolishingpaper (particle size)Load force of rotary jigSUP9 (spring steel)chrome manganese steelSUJ2(bearing steel)high carbon chrome steelSCM440chrome molybdenum steelSKD11cold work tool steelSKD61hot work tool steelSKH51high-speed tool steelSUS304austenite stainless steelSUS430 ferritic stainless steelSUS310Saustenite stainless steelSUS327L1duplex phase stainless steelSKD11, SKD61, SKH512200～2800 rpm#240 (0.08 mm)200～400 N− 103 −
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