金型材料の選び方は？

従来の金型材料は、冷間加工金型材料、熱間加工金型材料、およびプラスチック金型材料に分類されます。 金型材料の選択は、耐摩耗性、靭性、疲労破壊性能、高温性能、耐食性、および耐寒性および耐熱性の要件を満たす必要があります。プロセス性能は、鍛造性、大量の切削量、低い工具損失、低い機械加工表面粗さ、酸化および脱炭感度、粉砕性、および経済的要件の要件を満たす必要があります。

現代の工業生産では、金型が重要な基本プロセス装置です。金型の材料と準備技術は、成形品の高品質と長寿命を確保するための鍵です。金型の材料の選択は、金型の特定の作業条件と材料の性能に基づいて選択する必要があります。

金型は、自動車、航空機、機械・電気製品、家電製品、プラスチック製品などの産業で広く使用されています。金型材料の種類は、金型の耐用年数に影響を与える重要な要素の1つです。

カビの使用条件

1。金型材料の選択は、さまざまな作業条件によって異なります。

（1）金型の加工過程で、材料の靭性の要件は、受ける衝撃力によって変化し、材料の強度の要件は、必要な支持力によって変化します。

（2）熱間加工ダイと冷間加工ダイ。

熱間加工ダイは、主に作業プロセス中の高温および熱応力の影響を受けます。したがって、熱間加工金型材料には優れた耐疲労性と熱安定性が必要であり、通常、実際の作業温度に応じて適切な熱間加工金型鋼が選択されます。

冷間加工ダイは、主に加工中の衝撃力と摩擦力の影響を受けます。そのため、冷間加工金型には優れた強度、硬度、靭性が求められ、一般的に冷間加工金型鋼が主材料として使用されます。

2。一般に、金型材料の選択は、次の要件を満たす必要があります。

（1）耐摩耗性。 精密プレスダイのキャビティ内でブランクが塑性変形すると、キャビティの表面に沿って流れてスライドし、キャビティの表面とブランクの間に激しい摩擦が生じ、摩耗によりダイが破損します。したがって、材料の耐摩耗性は、金型の最も基本的で最も重要な特性の1つです。

硬度は耐摩耗性に影響を与える主な要因です。一般に、金型部品の硬度が高いほど、摩耗量が少なくなり、耐摩耗性が向上します。さらに、耐摩耗性は、材料中の炭化物の種類、量、形状、サイズ、および分布にも関係しています。

（2）強い靭性。 精密プレス金型のほとんどの作業条件は非常に悪く、いくつかはしばしば大きな衝撃荷重に耐え、脆性破壊を引き起こします。したがって、より高い強度と靭性が必要です。

型の靭性は、主に炭素含有量、粒子サイズ、および組織状態に依存します。

（3）疲労破壊性能。 精密金型の加工工程では、繰り返し応力の長期作用により疲労骨折が発生することがよくあります。その形態には、小エネルギーの多重衝撃疲労破壊、引張疲労破壊、接触疲労破壊、および曲げ疲労破壊が含まれます。

金型の疲労破壊性能は、主にその強度、靭性、硬度、および材料に含まれる含有物の含有量に依存します。

（4）高温性能。 精密金型の使用温度が高いと、硬度や強度が低下し、金型の早期摩耗や塑性変形・破損が発生します。金型材料は高い焼戻し安定性を備えている必要があるため、金型の硬度と作業温度での強度を確保します。

（5）耐熱性および耐寒性。 一部の精密金型は、作業中に加熱と冷却を繰り返す状態にあり、表面のひび割れや剥離、摩擦の増加、塑性変形の妨げ、寸法精度の低下を引き起こし、金型の故障を引き起こします。熱間および冷間疲労は、熱間加工ダイの故障の主な形態の1つであり、そのようなダイは、冷間および熱疲労に対する高い耐性を備えている必要があります。

（6）耐食性。 プラスチック金型などの一部の精密金型が動作している場合、プラスチックに塩素やフッ素などの元素が含まれているため、加熱後に強い腐食性ガスが分解され、金型キャビティの表面が侵食され、表面の粗さが増します。摩耗不良を悪化させます。

カビの構造的要因

金型構造が異なれば、金型材料の要件も異なります。 金型構造の違いに応じて、次の方法でさまざまな材料を選択できます。

（1）金型の精度要件が高いほど、処理中の変形は少なくて済みます。そのため、特定の加工精度に応じて変形サイズの異なる金型材料を選択する必要があります。

（2）金型の熱処理プロセス中、加熱速度と冷却速度の均一性は断面積の影響を受けます。断面積が大きいほど均一性が悪くなります。この条件下では、断面特性の均一性を確保するために、より優れた熱伝導率と焼入れ性を備えた材料を選択する必要があります。

（3）金型の形状が比較的単純で、加工・成形が容易な場合は、低コストの炭素工具鋼を主材料として選択できます。金型の形状が複雑な場合、場所によっては集中応力が発生する可能性があります。したがって、高性能の合金材料を選択し、合理的な焼入れ方法で処理する必要があります。

金型材料のプロセス性能

金型材料の製造可能性は、金型の製造コスト、性能、および耐用年数に直接影響します。

（1）鍛造性能。 通常、熱間加工ダイのほとんどは鍛造によって形成されます。鍛造温度範囲での変形抵抗が少なく、成形性に優れていることが望まれます。

（2）熱処理の加工性。 材料の熱処理プロセスは、高い焼入れ性を含めて良好であることが望ましい。より大きなサイズの鍛造金型の場合、高い焼入れ性により、機械的特性をセクション全体で基本的に均一にすることができます。ひび割れや歪みの傾向を回避または低減するために、焼入れにはより適度な冷却媒体を使用することも便利です。また、熱処理時の酸化的脱炭や粒成長の傾向が少なく、熱処理の歪みが小さいことが望まれます。

（3）良好な成形性。 金型のキャビティまたはアクセサリのほとんどは、切削またはEDMによって形成する必要があるため、材料は、良好な旋削、フライス盤、研削、およびEDM性能を備えている必要があります。金型材料は、大量の切削量と低い工具損失の要件を満たす必要があります。さらに、材料には、修理を容易にするために一定の溶接性も必要です。

（4）焼入れ後の表面硬度は均一ですが、比較的高いです。

（5）酸化および脱炭の感度。 高温加熱には、優れた抗酸化性能、遅い脱炭、熱媒体に対する非感受性が必要であり、孔食を生成するのは簡単ではありません。

（6）粉砕性 。研削割れや擦り傷は発生しにくいです。

（7）焼入れ変形割れ傾向。 焼入れ温度やワーク形状の影響を受けにくく、従来の焼入れ割れの影響を受けにくい。

（8）金型材料の選択は、経済的要件も満たす必要があります。