1. 成形方法 – 基本的に 2 種類の材料から選択できます。
A) 熱間加工工具鋼。ダイカスト、鍛造、押出成形で発生する比較的高温に耐えることができます。
B) 冷間加工工具鋼。ブランキングおよびせん断、冷間成形、冷間押出、冷間鍛造、および粉末圧縮に使用されます。
プラスチック材料 – 一部のプラスチック材料は、PVC などの腐食性副産物を生成します。腐食は、射出成形機のバレル内でのプラスチック材料の長時間の滞留、ダウンタイムによる結露、腐食性ガス、酸、冷却/加熱サイクル、水、保管条件などの要因によっても発生する可能性があります。このような場合にはステンレス製の使用をお勧めします。
金型のサイズ – 大きな金型には、プリハードン鋼が使用されることがよくあります。貫通硬化鋼は小型金型によく使用されます。
金型 寿命 の概要
長期使用 (>1,000,000 サイクル) を目的とした金型は、硬度 48 ～ 65 HRC の高硬度鋼で作られている必要があります。
中長期使用（10万～100万サイクル）の金型には、硬度30～45HRCのプリハードン鋼を使用してください。
短期使用 (100,000 サイクル未満) の金型は、硬度 160 ～ 250 HB の軟鋼で作成できます。
表面粗さ – 多くのプラスチック部品金型メーカーは、優れた表面仕上げを重視しています。たとえば、被削性を向上させるために硫黄を添加すると、表面品質が損なわれます。高硫黄鋼も脆くなります。これらの硫化物介在物は硬い粒子として機能します。その後の金型キャビティの研磨中に、それらが引き抜かれたり、微細なピットが残ったりする可能性があり、「ピンホール」や「オレンジピール」などの表面欠陥が発生し、高光沢の鏡面仕上げの達成が妨げられます。したがって、金型の設計者や購入者は、「加工のしやすさ」だけに焦点を当てて材料を選択すべきではありません。最終的な金型の表面品質要件と全体的な耐用年数を優先する必要があり、それによって、一銭もお金もかかり、愚かな高硫黄鋼の使用を回避する必要があります。
2. 材料の機械加工性に影響を与える主な要因は何ですか?
鋼の化学組成は非常に重要です。一般に、鋼の合金含有量が高くなるほど、機械加工は難しくなります。炭素含有量が増加すると、被削性が低下します。
鋼の構造も機械加工性にとって非常に重要です。さまざまな構造には、鍛造、鋳造、押出、圧延、機械加工などがあります。鍛造品や鋳造品の表面は、機械加工が非常に難しいことがよくあります。
硬度は機械加工性に影響を与える主要な要素です。一般的なルールとして、鋼が硬ければ硬いほど、機械加工が難しくなります。高速度鋼 (HSS) は、最大 330 ～ 400 HB の硬度の材料を機械加工するために使用できます。窒化チタン (TiN) コーティングを施したハイスは、最大 45 HRC の材料を処理できます。硬度が 65 ～ 70 HRC の材料の場合は、超硬合金、セラミック、サーメット、または立方晶窒化ホウ素 (CBN) 工具を使用する必要があります。
非金属介在物は一般に工具寿命に悪影響を及ぼします。たとえば、純粋なセラミックである Al2O3 (アルミナ) は研磨性が高くなります。
最後に、残留応力は機械加工性の問題を引き起こす可能性があります。多くの場合、粗加工の後に応力除去操作が推奨されます。
3. 鋼材が 金型に与える影響 と今後の動向
金型の性能、寿命、コストは鋼材の選択に直接影響されます。主な要素には次のようなものがあります。
化学組成と構造: 炭素と合金の含有量によって、硬度、靱性、耐摩耗性が決まります。高合金鋼は耐摩耗性を備えていますが、機械加工が難しいため、性能とコストのバランスが必要です。鍛造または鋳造による表面欠陥は、機械加工の課題を増大させます。
硬度と機械加工性: 硬度が高いと耐摩耗性が向上しますが、機械加工コストが高くなります。工具材料 (例: HSS、超硬、CBN) は、金型の寿命に基づいて選択する必要があります (例: 100 万サイクルを超えるには HRC 48-65 鋼が必要です)。
表面品質の要件: 高度な研磨要求 (鏡面仕上げなど) では、硫化物介在によって引き起こされる欠陥を避けるために、低硫黄で清浄な鋼が必要です。
特殊な環境への適応性: 腐食性プラスチック (PVC など) にはステンレス鋼が必要です。大型の金型では、熱処理による歪みを最小限に抑えるためにプリハードン鋼が使用されることがよくあります。
４．金型 加工の 今後の動向
高性能材料の開発：高硬度、靱性、被削性を兼ね備えた新しい金型鋼（粉末冶金鋼など）。
高度な表面処理: コーティング (TiN、DLC など) により、耐摩耗性と耐食性が向上し、極端な母材特性への依存が軽減されます。
デジタルでインテリジェントな材料選択: ビッグデータと AI シミュレーションにより、鋼の特性と金型の動作条件を正確に一致させ、コストと寿命を最適化します。
持続可能な製造: 資源消費を削減するために、修理可能な金型鋼と低炭素合金を推進します。
