금형 표면 마감 기술의 적용

2024년 07월 12일

본 글에서는 일반적으로 사용되는 금형 표면 마감 기술을 물리적 표면 마감법, 화학적 표면 마감법, 표면 코팅 마감법의 세 가지 측면에서 소개합니다 .

금형에 대한 간략한 소개

금형은 사출 성형 , 블로우 성형, 다이캐스팅 또는 단조 , 제련, 스탬핑 및 기타 방법을 통해 원하는 제품을 얻기 위해 산업 생산에 사용되는 다양한 금형 또는 도구입니다 . 금형은 모양의 품목을 만드는 데 사용되는 도구입니다. 금형은 다양한 부품으로 구성되며 주로 형성될 재료의 물리적 상태를 변경하여 물체의 모양을 가공합니다.

금형은 외부 힘의 작용을 통해 블랭크를 특정 모양과 크기로 만듭니다. 압출, 압력 주조, 분말 야금 부품 프레싱, 세라믹, 고무 및 기타 제품의 압축 성형 또는 사출 성형에 널리 사용됩니다.

표면 마무리 공정 및 금형

현대 생산에서 금형은 널리 사용됩니다. 중요한 공정 장비로서 금형은 다양한 산업 제품의 생산에 필수적입니다. 항공우주 및 자동차 제조와 같은 많은 산업의 발전으로 금형 가공 기술에 대한 요구 사항이 점점 높아지고 있습니다. 금형 제조 분야에서 표면 마감 기술이 널리 사용됩니다. 표면 마감 공정을 통해 금형 재료의 결함을 보완하여 금형이 보다 다양한 방향으로 발전하는 경향이 있습니다.

금형 표면 마무리 공정에서 금형의 재료 특성은 물리적, 화학적, 표면 코팅 방법 등에 의해 변경될 수 있습니다. 금형의 표면 재료 및 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 다양한 표면 마무리 기술을 적용하면 금형 표면층의 성능, 구성 및 구조를 변경하여 금형 표면 성능을 크게 개선하고 최적화할 수 있습니다. 예를 들어, 금형의 마찰 성능, 단열 성능, 금형 이형 성능, 내마모성, 경도 및 압착 저항성이 향상되고 산화 저항성 및 내식성이 향상됩니다. 금형의 사용 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다. 표면 마무리 기술은 금형 생산 비용을 줄이고 품질 수준을 향상시키고 사용 수명을 연장하는 데 큰 의미가 있습니다. 동시에 생산 효율성 향상을 촉진하고 금형 재료의 잠재력을 최대한 발휘합니다.

일반적으로 사용되는 금형 표면 마무리 공정

1. 물리적 표면 마무리

물리적 표면 처리 방법은 주로 고주파 표면 담금질, 표면 코팅 기술, 화염 표면 담금질의 세 가지 측면이 있습니다.

고주파 퀀칭

고주파 담금질은 금형을 교류 자기장에 두고 교류 자기장이 금형을 가열하도록 하는 것을 말합니다. 표면 처리 기술에 사용되는 담금질 후 금형 표면은 더 높은 경도를 가지며, 이는 일반적인 담금질보다 2-3HRC 더 높고 비교적 취성이 있어 금형의 피로 강도를 크게 향상시킵니다.

고주파 담금질은 주로 산업용 금속 부품의 표면 담금질에 사용됩니다. 이는 작업물 표면에 일정한 유도 전류를 생성하고 부품 표면을 빠르게 가열한 다음 빠르게 담금질하는 금속 열처리 방법입니다. 유도 경화는 복잡한 모양의 금형에는 적합하지 않습니다.

표면코팅기술

표면코팅기술은 주로 외부코팅의 성질을 이용하여 금형을 가공하는 기술입니다.

화염 표면 담금 공정

화염 표면 담금질은 아세틸렌과 산소의 혼합 연소 화염을 부품 표면에 분사하여 부품을 담금질 온도까지 빠르게 가열하는 열처리 공정입니다. 그런 다음 물을 부품 표면에 즉시 분사합니다. 화염 표면 담금은 단단하고 내마모성 표면이 필요하고 충격 하중을 견딜 수 있는 단일 또는 소량 생산, 대규모 중탄소강 및 중탄소 합금강 부품에 적합합니다.

2. 화학적 표면 마무리

화학적 표면 마감 방법은 기술적 요구 사항을 충족하고 금형 표면층의 성능을 개선하기 위해 금형을 일정 온도의 활성 매체에 넣어 열 보존하고 하나 이상의 원소를 금형 표면에 침투시키는 것을 의미합니다. 목적은 금형 표면의 화학 구조와 구성을 변경하는 것입니다.

표면에 따라 다른 원소에 침투하여 금형 표면의 내마모성과 내부식성을 향상시킵니다. 화학적 표면 마감 방법은 표면층에 침투되는 원소 유형으로 구분되며, 일반적으로 붕소화, 질화, 탄화, 탄질화, 바나듐 침투, 알루미늄화 등이 있습니다. 화학적 표면 마감을 통해 금형 표면의 내식성, 내마모성, 내산화성 및 피로 저항성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

붕소화

붕소화 방법에는 소금욕 붕소화, 고체 붕소화, 가스 붕소화 등 여러 가지가 있습니다. 국제 처리 방법은 고체 붕소화와 소금욕 붕소화가 더 일반적입니다.

붕소화는 주로 내마모성과 특정 내식성을 위해 사용됩니다. 붕소화 공정은 표면 경도와 내마모성을 개선하고 내열성과 내식성을 개선합니다.

탄화

대부분의 저탄소강 또는 저합금강은 탄화 공정을 채택합니다. 탄화 공정은 주로 공작물의 표면 층을 높은 경도와 내마모성으로 만드는 것입니다. 반면 공작물의 중앙 부분은 여전히 저탄소강의 인성과 가소성을 유지합니다. 낮은 등급의 재료는 탄화 및 담금질을 통해 높은 등급의 재료를 대체합니다. 따라서 금형 재료의 품질을 보장하는 것을 기반으로 제조 비용이 절감됩니다.

침탄 공정은 큰 충격 하중이나 동시에 심한 마모를 받는 금형에 적합합니다. 그러나 침탄 공정은 더 높은 정밀도가 필요한 금형에는 적합하지 않습니다. 침탄 작업의 온도가 비교적 높기 때문에 침탄 후 열처리가 필요하여 금형의 큰 변형으로 이어질 것입니다.

질화

질소는 다양한 가공 작업물의 요구 사항을 통해 양성 표면을 형성하고 금형 담금질 공정에 침투할 수 있습니다. 금형의 내열성, 내식성, 내피로성 및 내마모성은 질화 공정을 통해 높은 수준에 도달했습니다. 침탄 공정과 비교할 때 암모니아 침투 온도는 비교적 훨씬 낮아 약 500 ~ 600°C입니다. 따라서 암모니아 침투 처리에서 금형의 변형 범위가 작아 금형의 전반적인 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다.

질화 공정은 비용이 많이 들고 작업 시간이 길며 공정이 복잡하기 때문에 일반적으로 내열성, 정밀도, 내마모성에 대한 요구 사항이 높은 금형에 사용됩니다.

침투처리법은 처리속도가 비교적 빠르고, 금형의 변형용량이 비교적 작으며, 내마모성이 높아 금형의 사용수명을 크게 향상시킬 수 있습니다.

질화침탄

니트로카뷰라이징은 몰드 표면 깊숙이 질소와 탄소를 화학적으로 처리하는 것을 말합니다. 니트로카뷰라이징은 일반적으로 액체 탄질화 와 가스 탄질화로 나뉩니다 . 탄질화 처리 기술의 장점은 처리 속도가 빠르고, 몰드 변형이 작고, 접착 및 내마모성이 더 높으며, 몰드 수명을 향상시킬 수 있다는 것입니다.