特殊鋼の利点をいかし、金型寿命と製品品質を向上させるにはどうすればよいですか？
公開日時：
2021-10-27
現在、焼入れ射出成形金型を使用している多くの企業も、この鋼材を使用して射出成形金型を作っています。この鋼材は強度、靭性、耐熱バランスに優れ、切削加工性も良好です。熱処理前の硬さはHRC25～HRC28で、加工時および使用時に適切な工程と合理的な製品形状であれば、製造されたダイカスト金型の寿命は一般的に10万回以上の成形が可能です。
現在、焼入れ射出成形金型を使用している多くの企業も、この鋼材を使用して射出成形金型を作っています。この鋼材は強度、靭性、耐熱バランスに優れ、切削性も良好です。熱処理前の硬さはHRC25～HRC28で、加工中や使用中に適切な工程と合理的な製品形状であれば、製造されたダイカスト金型の寿命は一般的に10万回以上になります。
まず、購入プロセスについて説明します。一般的には日立金属の専門店で購入し、電渣再溶解真空冶金鋼材の購入を要求する必要があります。この鋼材は、同じ種類の通常の真空冶金特殊鋼よりも性能が優れています。均質性が高く、変形しにくいからです。両者の価格差は、約20元/kgです。専門店は鋼材の品質保証書を提供し、条件が整っている場合は、熱処理も専門店に依頼し、3回の焼き戻しサービスを要求する必要があります（熱処理費用と輸送費用は購入代金に含まれます）。
次に、設計について説明します。現在の設計思想は基本的に日本と同じで、ダイカスト金型のキャビティは基本的にインサート成形を採用し、特殊鋼を節約できます。しかし、設計時には剛性バランス点を必ず計算し、特殊鋼を節約するために金型の剛性が不足し、金型の寿命が大幅に低下するのを防ぐ必要があります。設計時には、冷却システムの設計とスライドブロックの動作信頼性を優先的に考慮し、金型の寿命を確保する必要があります。次に、金型流動解析を行い、適切な流れ方向とゲートシステムを選択します。キャビティの設計時には、鋳造時にキャビティ内の応力が比較的弱い部分に集中するのを避けるようにする必要があります。
次に、加工プロセスについて説明します。加工プロセスでは、まず荒加工と中仕上げ加工を行います。このプロセスでは、加工プロセスにおける残留応力の蓄積に注意する必要があります。特に後期の加工では、ワークに激しい衝撃を与えないように注意し、残留応力による潜在的な亀裂を引き起こさないようにする必要があります。
次に熱処理に送ります。真空炉内では、比較的緩やかな昇温プロセスが必要で、500～550℃に達したら、保温プロセスが必要です。一般的には、最初の昇温時間の1.5倍です。次に、2段階目の昇温に入り、750～800℃に達したら、2段階目の昇温時間の2倍の保温時間が必要です。これにより、加工中の残留応力を効果的に除去できます。次に、3段階目の昇温で1000～1050℃に達したら、3段階目の昇温時間の2倍の保温時間が必要です。これにより、加工鋼材全体の温度が均一になります。焼入れ後、空冷して常温にし、次に1回目の焼き戻しを行います。もちろん、油冷を行うと、組織状態が改善され、寿命が向上します。油冷を行う場合は、焼入れ部品を絶えず流れる焼入れ油の中で冷却し、硬度を均一にする必要があります。
焼き戻しは、2段階目の昇温後、600℃で保温します。時間はワークの大きさや厚さによって異なります。一般的には、全プロセスは24時間以上です。出炉後、油冷して常温にします。この時点での材料硬度はHRC46～HRC52になります。
次に、中仕上げ加工と仕上げ加工を行います。完了後、2回目の焼き戻しを行い、この時点での材料硬度はHRC44～HRC50になります。
ダイカスト金型のキャビティは溶接できません。予熱後でも、同じ材料で溶接し、保温した後、その部分の寿命は通常の寿命の3分の1以下になります。設計変更により、キャビティの溶接が必要になる場合がありますが、焼きなまし、再焼入れ、焼き戻しを行っても、寿命は通常の寿命の半分程度です。
スライドブロック。一般的にスライドブロックは、キャビティ本体の材料とは異なる材料を使用し、硬度もキャビティ本体の材料とは異なります。これにより、使用中に摩耗した部品のみを交換できます。銅基グラファイト摩擦材を使用できれば、さらに優れています。この技術は急速に普及しており、スライドブロックとキャビティは一般的に損傷せず、摩擦材のみを交換するだけで済みます。
試作。試作時に多くの工場は手間を省くために、金型に冷却水を接続しません。これは絶対に許されません。試作時に冷却水を接続しないと、ダイカスト金型の寿命が大幅に低下します。その時点で亀裂が見えなくても、通常の使用時には必ずキャビティに亀裂が早く発生します。
試作時には、金型温度が規定温度に達していない場合は、徐々に加圧する必要があります。金型温度が均一に規定温度に達してから、射出圧力をかけることができます。
アルミニウムまたは亜鉛液の温度は、規定のパラメータに従う必要があります。勝手に液温を上げると、金型が損傷します。
使用期間中の焼き戻し。一般的に、新しい金型を5000回（試作回数を含む）使用したら、キャビティを取り外して焼き戻しを行い、残留応力を除去する必要があります。その後、約15000回使用してから再度焼き戻しを行います。キャビティ表面に亀裂が発生したら、焼き戻しは行わないでください。
金型のメンテナンス。金型を使用後、保管状態にする場合は、油と水を抜き、キャビティ内に防錆油を塗り、摺動部に耐熱グリースを塗り、冷却システムとキャビティを密閉して錆を防ぎます。
金型産業の急速な発展に伴い、多くの新しい技術が金型の製造に使用されています。例えば、真空スプレーコーティングされたセラミック材料をゲートに対向するキャビティ部分に使用すると、その部分の寿命を大幅に向上させ、キャビティの形状と寸法精度を維持し、金型の全体的な寿命をより一貫性のあるものにすることができます。私の知る限りでは、コーティングの厚さは0.01mmと0.001mmの2種類があり、キャビティ全体にスプレーコーティングするものもあります。この技術を採用すれば、一般的な熱間金型鋼を使用して高級熱間金型鋼と同等の効果を得ることができます。ぜひお試しいただき、普及させてください。
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