전통적인 금형 재료 는 냉간 가공 금형 재료, 열간 가공 금형 재료, 플라스틱 금형 재료 로 구분됩니다 . 금형 재료의 선택은 내마모성, 인성, 피로 파괴 성능, 고온 성능, 내식성, 냉열 피로 저항성의 요구 사항을 충족해야 합니다. 공정 성능은 단조 능력, 대량 절삭량, 낮은 공구 손실, 낮은 가공 표면 거칠기, 산화 및 탈탄 민감성, 연삭 능력 및 경제적 요구 사항의 요구 사항을 충족해야 합니다.
현대 산업 생산에서 금형은 핵심 기본 공정 장비입니다. 금형의 재료와 제조 기술은 성형 제품의 고품질과 긴 수명을 보장하는 데 중요합니다. 금형 재료의 선택은 금형의 특정 작업 조건과 재료의 성능에 따라 선택해야 합니다.
금형은 자동차, 항공기, 기계 및 전기 제품, 가전제품, 플라스틱 제품 및 기타 산업에서 널리 사용됩니다. 금형 재료의 유형은 금형의 수명에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나입니다.
금형 재료 선택을 위한 일반 요구 사항
- 내마모성
블랭크가 정밀 스탬핑 다이의 캐비티에서 소성 변형되면 캐비티 표면을 따라 흐르고 미끄러져 캐비티 표면과 블랭크 사이에 심한 마찰이 발생하여 마모로 인해 다이가 고장납니다. 따라서 재료의 내마모성은 금형의 가장 기본적이고 가장 중요한 특성 중 하나입니다.
경도는 내마모성에 영향을 미치는 주요 요인입니다. 일반적으로 금형 부품의 경도가 높을수록 마모량이 적고 내마모성이 좋습니다. 또한 내마모성은 재료 내 카바이드의 종류, 양, 모양, 크기 및 분포와도 관련이 있습니다.
- 강한 인성
정밀 스탬핑 다이의 대부분 작업 조건은 매우 나쁘고, 일부는 종종 큰 충격 하중을 견뎌내어 취성 파괴가 발생합니다. 따라서 더 높은 강도와 인성이 필요합니다.
금형의 견고성은 주로 탄소 함량, 입자 크기, 조직 상태에 따라 달라집니다.
- 피로파괴 성능
정밀 금형의 작업 과정에서 피로 파괴는 종종 순환 응력의 장기적 작용으로 인해 발생합니다. 피로 파괴의 형태에는 소에너지 다중 충격 피로 파괴, 인장 피로 파괴, 접촉 피로 파괴, 굽힘 피로 파괴가 있습니다.
금형의 피로 파괴 성능은 주로 강도, 인성, 경도 및 재료의 포함물 함량에 따라 달라집니다.
- 고온 성능
정밀 금형의 작업 온도가 높으면 경도와 강도가 감소하여 금형의 조기 마모 또는 플라스틱 변형 및 파손이 발생합니다. 금형 재료는 높은 항템퍼링 안정성을 가져야 하므로 금형이 작업 온도에서 높은 경도와 강도를 갖도록 해야 합니다.
- 내열 및 내한 피로성
일부 정밀 금형은 작업 과정에서 가열과 냉각을 반복하는 상태에 있으며, 표면 균열과 박리를 일으키고, 마찰을 증가시키고, 플라스틱 변형을 방해하고, 치수 정확도를 떨어뜨려 금형이 파손됩니다. 고온 및 저온 피로는 고온 작업 금형의 주요 파손 형태 중 하나이며, 이러한 금형은 저온 및 고온 피로에 대한 저항성이 높아야 합니다.
- 부식 저항성
플라스틱 금형 등 일부 정밀 금형이 작동할 때 플라스틱에 염소, 불소 등의 원소가 존재하기 때문에 가열 후 강한 부식성 가스가 분해되어 금형 캐비티 표면이 침식되고 표면 거칠기가 증가하며 마모 파괴가 심화됩니다.
금형 재료 선택을 위한 특정 고려 사항
금형의 작업 조건
금형 소재의 선택은 다양한 작업 조건에 따라 다릅니다. 금형 작업 과정에서 재료의 인성에 대한 요구 사항은 받는 충격력에 따라 달라지고, 재료의 강도에 대한 요구 사항은 필요한 지지력에 따라 달라집니다. 여기에는 두 가지 유형이 있습니다. 열간 작업 다이와 냉간 작업 다이.
열간 작업 다이: 열간 작업 다이는 주로 작업 공정 중 고온 및 열 응력의 영향을 받습니다. 따라서 열간 작업 다이 재료는 우수한 피로 저항성과 열 안정성이 필요하며, 적절한 열간 작업 다이 강은 일반적으로 실제 작업 온도에 따라 선택됩니다.
냉간 가공 다이: 냉간 가공 다이는 주로 작업 공정 중 충격력과 마찰력의 영향을 받습니다. 따라서 냉간 가공 다이는 좋은 강도, 경도, 인성이 필요하며, 냉간 가공 다이 강은 일반적으로 주요 소재로 사용됩니다.
곰팡이의 구조적 요인
금형 구조마다 금형 재료에 대한 요구 사항도 다릅니다. 금형 구조의 차이에 따라 다음 방법에 따라 다양한 재료를 선택할 수 있습니다.
(1) 금형의 정밀도 요구 사항이 높을수록 가공 중 변형의 크기가 작아야 하므로 구체적인 가공 정밀도에 따라 변형 크기가 다른 금형 재료를 선택할 필요가 있습니다.
(2) 금형의 열처리 공정 중 가열 및 냉각 속도의 균일성은 단면적의 영향을 받습니다. 단면적이 클수록 균일성이 나빠집니다. 이러한 조건에서 단면 특성의 균일성을 보장하기 위해 열전도도와 경화성이 더 좋은 재료를 선택할 필요가 있습니다.
(3) 금형의 형상이 비교적 간단하고 가공 및 성형이 용이한 경우 저가의 탄소공구강을 주재료로 선정할 수 있으며, 금형의 형상이 복잡한 경우 일부 부위에 집중응력이 발생하기 쉽다. 따라서 고성능 합금소재를 선정하여 합리적인 담금질 방법으로 가공하는 것이 필요하다.
금형 소재의 공정 성능
금형 소재의 제조가능성은 금형의 제조비용, 성능, 수명에 직접적인 영향을 미칩니다.
(1) 단조 성능. 일반적으로 대부분의 열간 가공 금형은 단조로 성형됩니다. 재료가 단조 온도 범위 내에서 변형 저항이 낮고 성형성이 양호할 것으로 기대됩니다.
(2) 열처리의 가공성. 재료의 열처리 공정이 높은 경화성을 포함하여 양호할 것이 바람직하다. 대형 단조 다이의 경우 높은 경화성은 기계적 성질을 전체 단면에 걸쳐 기본적으로 균일하게 만들 수 있다. 또한 균열 및 변형 경향을 피하거나 줄이기 위해 담금질에 보다 적당한 냉각 매체를 사용하는 것이 편리하다. 또한 재료가 열처리 동안 산화 탈탄 및 입자 성장 경향이 작고 열처리 변형이 작은 것이 바람직하다.
(3) 양호한 성형성. 금형의 캐비티 또는 부속품의 대부분은 절삭 또는 EDM으로 성형해야 하므로 재료는 양호한 선삭, 밀링, 연삭 및 EDM 성능을 가져야 합니다. 금형 재료는 대량 절삭 및 낮은 공구 손실 요구 사항을 충족해야 합니다. 또한 재료는 수리를 용이하게 하기 위해 일정한 용접성을 가져야 합니다.
(4) 담금질 후 표면경도가 균일하나 비교적 높다.
(5) 산화 및 탈탄 감수성. 고온 가열은 양호한 산화 방지 성능, 느린 탈탄, 가열 매체에 대한 무감각, 피팅 발생이 쉽지 않음이 요구됩니다.
(6) 연삭성 : 연삭 균열, 마모가 발생하기 어렵다.
(7) 담금질 변형 균열 경향. 담금질 온도 및 공작물 형상에 민감하지 않고, 통상적인 담금질 균열에 대한 민감도가 낮다.
(8) 금형재료의 선택도 경제적 요구에 부합해야 한다.
