Part.1 合理的な設計
金型は主に使用要件に従って設計されており、その構造は完全に合理的で均一に対称であることができない場合があります。このため、設計者は、金型の性能に影響を与えずに金型を設計する際に、製造プロセス、構造の合理性、幾何学的形状の対称性に注意を払うなど、有効な対策を講じる必要があります。
(1) 鋭利な角や厚さの差が大きい部分は避けてください。
金型の厚い部分と薄い部分の接合部には滑らかな移行が必要です。これにより、モールド断面の温度差を効果的に低減し、熱応力を低減すると同時に、断面における組織変形の非同時性を低減し、組織の応力を低減することができる。図 1 は、金型がトランジション フィレットとトランジション コーンを採用していることを示しています。
(2) 加工穴を適切に増やす
均一かつ対称な断面が保証できない金型の場合は、性能に影響を与えない範囲で非貫通穴を貫通穴に変更したり、一部の加工穴を適宜増やす必要があります。
図 2a は狭いキャビティを備えたダイを示しており、焼入れ後に点線で示すように変形します。設計に 2 つのプロセス穴を追加できる場合 (図 2b に示すように)、焼入れプロセス中の断面の温度差が減少し、熱応力が減少し、変形が大幅に改善されます。
(3) 可能な限り閉じた対称構造を採用する
金型の形状が開いていたり、非対称であると、焼入れ後の応力分布が不均一となり変形しやすくなります。したがって、一般的な変形トラフ型の場合は焼入れ前に補強を行い、焼入れ後に切断する必要があります。図3に示すトラフワークは、焼入れ後に元々Rで変形していましたが、補強することで（図3の斜線部）、焼入れ変形を効果的に防止できます。
(4) 流用金型を作り、流用金型の上型と下型を分離し、ダイとパンチを分離する複合構造を採用
400mmを超える複雑な形状とサイズの大型金型や、厚みが薄く長さの長いパンチの場合は、複合構造を採用し、複雑さを簡素化し、大を小型に減らし、金型の内面を外面に変更するのが最適です。 、加熱および冷却処理に便利なだけではありません。
結合構造を設計する場合、一般に、フィット精度に影響を与えることなく、次の原則に従って構造を分解する必要があります。
- 断面形状が大きく異なる金型の断面が分解後に基本的に均一になるように厚みを調整します。
- 応力の発生しやすい箇所を分解し、応力を分散し、クラックを防止します。
- 加工穴と合わせて左右対称の構造となります。
- 冷間・熱間加工に便利で、組み立ても簡単です。
- 最も重要なことは、ユーザビリティを確保することです。
図 4 に示すように、これは大きな金型です。一体構造を採用すると、熱処理が困難になるだけでなく、焼入れ後のキャビティの収縮が不均一になり、刃先に凹凸や面歪みが発生し、その後の加工での修正が困難になります。したがって、組み合わせた構造を採用することができる。図4の点線に沿って4つの部品に分割し、熱処理後に組み立てて成形し、研磨して合わせます。これにより、熱処理が簡素化されるだけでなく、変形の問題も解決されます。
Part.2 正しい材料選択
熱処理の変形や割れは使用する鋼材とその品質に密接に関係するため、金型の要求性能に基づいて行う必要があります。鋼材の合理的な選択には、金型の精度、構造、サイズ、加工対象物の性質、量、加工方法を考慮する必要があります。一般的な金型に変形や精度の要求がない場合には、コストダウンの観点から炭素工具鋼を使用することができます。変形しやすく割れやすい部品には、強度が高く、臨界焼入れおよび冷却速度が遅い合金工具鋼を使用できます。たとえば、電子部品の金型には元々 T10A 鋼が使用されており、水焼入れや油冷後に変形が大きく割れやすく、アルカリ浴焼入れのキャビティは硬化しにくいです。 9Mn2V鋼またはCrWMn鋼を使用して、焼入れ硬度と変形が要件を満たすことができます。
炭素鋼製の金型の変形が要件を満たさない場合でも、9Mn2V鋼やCrWMn鋼などの合金鋼を使用する方がコスト効率が高いことがわかります。材料費は若干高くなりますが、変形や割れの問題は解決されます。
材料を正しく選択するとともに、原材料の欠陥による金型の熱処理割れを防ぐために、原材料の検査と管理を強化する必要があります。
MAT Aluminium の May Jiang が編集
投稿日時: 2023 年 9 月 16 日
