良い金型材料を選ぶには？

高品質な製品を製造するには、優れた金型が不可欠です。金型設計の綿密さに加え、適切な金型材料の選定も重要です。以下では、作業環境、性能、経済性の3つの側面から金型材料の選定について解説します。プラスチック製品の金型を独自に開発する必要がある場合は、幅広い製造サービスをご提供いたします。

金型の作業条件要件を満たす

1：耐摩耗性

金型キャビティ内での塑性変形中、ビレットはキャビティ表面に沿って流動・滑動するため、激しい摩擦が生じ、金型の摩耗による損傷につながります。そのため、耐摩耗性は金型材料の最も基本的かつ重要な特性の一つです。一般的に、金型部品の硬度が高いほど、耐摩耗性は向上します。さらに、材料中の炭化物の種類、量、形状、サイズ、分布も耐摩耗性に影響を与えます。

2：強さと強靭さ

金型の作業環境はしばしば過酷であり、金型によっては大きな衝撃荷重に耐える場合があり、脆性破壊につながる可能性があります。作業中の突発的な脆性破壊を防ぐため、金型には高い強度と靭性が求められます。これらの特性は、主に材料の炭素含有量、結晶粒径、および微細構造に依存します。

3：疲労破壊性能

繰り返し応力を受ける金型は、低エネルギー多重衝撃、引張疲労、接触疲労、曲げ疲労などの疲労破壊を起こす可能性があります。疲労破壊の挙動は、主に材料の強度、靭性、硬度、および介在物含有量に依存します。

4：高温性能

高温下では、金型の硬度と強度が低下し、早期の摩耗や塑性変形による破損につながる可能性があります。金型材料は、高温下でも高い硬度と強度を確保するため、高い焼戻し安定性を備えていなければなりません。

5：耐熱疲労性

一部の金型は加熱と冷却を繰り返すことで表面応力の変化が生じ、ひび割れや剥離につながります。破損リスクを低減するには、金型は高い熱疲労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、一部の金型では、プラスチックに含まれる塩素やフッ素などの元素が加熱によって分解し、腐食性ガスが発生して金型の表面を損傷することがあります。そのため、金型材料には優れた耐食性が求められます。

金型プロセスのパフォーマンス要件を満たす

金型製造には、鍛造、機械加工、熱処理工程が含まれます。材料は、優れた鍛造性、機械加工性、焼入れ性、研削性に加え、酸化・脱炭感受性が低く、焼入れ変形割れが発生しにくいことが求められます。

1：偽造可能性

熱間鍛造変形抵抗が低く、可塑性が良好で、鍛造温度範囲が広く、割れが発生しにくい。

2:焼鈍加工性

球状化焼鈍温度範囲が広く、焼鈍後の硬度が低く、球状化率が高い。

3:切削性

切削量が多く、工具摩耗が少なく、加工後の表面粗さが低い。

4:酸化および脱炭感受性

高温での耐酸化性が良好で、脱炭速度が遅く、孔食の発生傾向が低い。

5:硬化性

焼入れ後の表面硬度が高く均一です。

6:焼入深さ

軽度の焼入れ媒体を使用した場合でも、焼入れ後に深い硬化層を実現できます。

7:焼入れ変形割れ傾向

焼入れ時の体積変化が小さく、歪みが最小限で、割れ感受性が低い。

8:粉砕性

ホイールの摩耗が少なく、研削限界が高く、研削条件に対する感受性が低いため、焼けやひび割れのリスクが軽減されます。

経済的要件を満たす

金型材料の選定においては、製造コストを削減するために経済的な要素を考慮する必要があります。性能要件を満たすことを前提に、合金鋼ではなく炭素鋼、輸入品ではなく国産品など、より低コストの材料を選択してください。さらに、市場の供給状況と入手性を考慮し、入手しやすい鋼種を選択してください。

適切な金型材料を選択することで、優れた性能とコスト効率が保証され、高品質の製品を生産するための基盤が築かれます。

推奨金型材料モデル

1:プラスチック金型材料

– P20: 靭性と研磨性に優れ、大型プラスチック金型に適しています。

– 718：耐食性に優れた高光沢金型に使用されます。

– S136:光学製品などの高耐食性プラスチック金型に最適です。

2:冷間加工用金型材料

– D2: 耐摩耗性が高く、靭性に優れているため、スタンピング金型に適しています。

– O1: 小ロットの冷間加工金型に適しており、加工が容易です。

– SKD11：耐摩耗性と靭性に優れ、高精度金型に使用されます。

3:熱間加工用金型材料

– H13: 耐熱性と靭性が高く、ダイカスト金型に広く使用されます。

– SKD61: 熱強度に優れ、熱間鍛造金型に適しています。

– 1.2344: 耐熱衝撃性と耐摩耗性に優れており、高温金型に適しています。

4：ダイカスト金型材料

– 8407: アルミニウムおよびマグネシウム合金のダイカストに適しており、耐熱衝撃性に優れています。

– 1.2714: 高強度で大型ダイカスト金型に適しています。

– QRO 90: ダイカスト金型用に特別に設計されており、耐熱性に優れています。

特定のニーズと処理方法に基づいて適切な金型材料モデルを選択すると、金型の性能と寿命を効果的に向上させることができます。