1 부 -냉간 가공주사위강철
냉간 가공 금형강에는 펀칭 및 절단용 금형(블랭킹 및 펀칭 금형, 트리밍 금형, 펀치, 가위), 냉간 압조 금형, 냉간 압출 금형, 벤딩 금형, 와이어 인발 금형 등이 포함됩니다.
1. 냉간 가공을 위한 작업 조건 및 성능 요구 사항강철 다이
냉간 가공 작업 중강철 다이, 가공된 재료의 높은 변형 저항으로 인해 금형의 작동 부분은 큰 압력, 굽힘력, 충격력 및 마찰력을 견뎌냅니다.따라서 냉간 가공 금형을 폐기하는 일반적인 이유는 일반적으로 마모로 인한 것입니다.파손, 붕괴력, 공차를 초과하는 변형으로 인해 조기에 파손되는 경우도 있습니다.
절삭공구강에 비해 냉간가공강철 다이많은 유사점을 가지고 있습니다.금형은 스탬핑 공정의 원활한 진행을 보장하기 위해 높은 경도와 내마모성, 높은 굽힘 강도 및 충분한 인성을 가져야 합니다.차이점은 금형의 복잡한 형상과 가공 기술, 마찰 면적이 크고 마모 가능성이 높아 수리 및 연삭이 어렵다는 점입니다.따라서 더 높은 내마모성이 요구됩니다.금형 작업 시 펀칭 압력이 높고 형상이 복잡해 응력 집중이 발생하기 쉽기 때문에 높은 인성이 요구됩니다.금형의 크기가 크고 형상이 복잡하므로 높은 경화성, 작은 변형 및 균열 경향이 요구됩니다.즉, 냉간가공의 경화성, 내마모성, 인성에 대한 요구사항을강철 다이절삭 공구강보다 높습니다.그러나 적색 경도에 대한 요구 사항은 상대적으로 낮거나 기본적으로 필요하지 않기 때문에 (냉간 상태에서 성형되기 때문에) 높은 내마모성, 미세 변형 등 냉간 가공 금형에 적합한 강종도 일부 형성되었습니다. 냉간 작업강철 다이고인성 냉간가공강철 다이.
2. 강종 선정
일반적으로 냉간 가공 금형의 사용 조건에 따라 강종 선택은 다음 네 가지 상황으로 나눌 수 있습니다.
①C크기가 작고 모양이 단순하며 하중이 가벼운 오래된 작업 금형입니다.
예를 들어 강판 절단용 소형 펀치나 가위 등은 T7A, T8A, T10A, T12A 등의 탄소공구강을 사용하여 제작할 수 있습니다.이 유형의 강철의 장점은 다음과 같습니다.가공성이 좋고, 가격이 저렴하며, 공급이 용이합니다.그러나 단점은 경화성이 낮고 내마모성이 낮으며 담금질 변형이 크다는 것입니다.따라서 치수가 작고, 형상이 단순하며, 하중이 가벼운 공구 제조와 낮은 경화층과 높은 인성을 요구하는 냉간 가공 금형에만 적합합니다.
② 치수가 크고 형상이 복잡하며 하중이 가벼운 냉간 가공 금형입니다.
일반적으로 사용되는 강 유형에는 9SiCr, CrWMn, GCr15 및 9Mn2V와 같은 저합금 절삭 공구강이 포함됩니다.오일 내에서 이들 강의 담금질 직경은 일반적으로 40mm 이상에 달할 수 있습니다.그 중 9Mn2V강은 냉간가공의 일종이다.강철 다이Cr을 포함하지 않는 최근 몇 년 동안 중국에서 개발되었습니다.Cr을 함유한 강을 대체하거나 부분적으로 대체할 수 있습니다.
9Mn2V 강의 탄화물 이질성 및 담금질 균열 경향은 CrWMn 강보다 작고, 탈탄 경향은 9SiCr 강보다 작지만 담금질성은 탄소 공구강보다 높습니다.가격은 후자보다 30% 정도 높기 때문에 홍보하고 사용할 가치가 있는 강종이다.그러나 9Mn2V 강은 충격 인성이 낮고 생산 및 사용 시 균열 현상이 나타나는 등 몇 가지 단점도 있습니다.또한, 템퍼링 안정성이 좋지 않으며 템퍼링 온도는 일반적으로 180 ℃를 초과하지 않습니다.200℃에서 뜨임하면 굽힘강도와 인성이 낮은 값을 보이기 시작합니다.
9Mn2V 강철은 질산염 및 고온 오일과 같은 상대적으로 온화한 냉각 용량을 갖춘 담금질 매체에서 담금질될 수 있습니다.변형 요구 사항이 엄격하고 경도 요구 사항이 낮은 일부 금형의 경우 오스테나이트 등온 담금질을 사용할 수 있습니다.
③ 치수가 크고 형상이 복잡하며 하중이 무거운 냉간 가공 금형입니다.
Cr12Mo, Crl2MoV, Cr6WV, Cr4W2MoV 등과 같은 중합금 또는 고합금강을 사용해야 합니다. 또한 고속도강도 사용할 수 있습니다.
최근에는 고속도강을 냉간가공 금형으로 사용하는 추세가 늘어나고 있는데, 이때는 더 이상 고속도강 특유의 적색경질을 이용하는 것이 아니라, 오히려 높은 경화성과 높은 내마모성을 제공합니다.따라서 열처리 과정에도 차이가 있어야 한다.
고속도강을 냉간 금형으로 사용하는 경우 인성을 향상시키기 위해 저온 담금질을 사용해야 합니다.예를 들어 W18Cr4V 강철 절삭 공구에 일반적으로 사용되는 담금질 온도는 1280-1290 ℃입니다.냉간 가공 금형 제작 시에는 1190℃의 저온 담금질을 사용해야 합니다.또 다른 예는 W6Mo5Cr4V2 강철입니다.저온 담금질을 사용하면 특히 손실률을 크게 줄여 서비스 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다.
④ 충격하중을 받고 블레이드 간격이 얇은 냉간 가공 금형입니다.
위에서 언급한 바와 같이 처음 세 가지 유형의 냉간 가공 금형강의 성능 요구 사항은 주로 높은 내마모성이므로 고탄소 과공석강과 레데부라이트강도 사용됩니다.그러나 맞대기 조인트가 얇고 사용 시 충격 하중을 받는 사이드 타워 절단 및 블랭킹 금형과 같은 일부 냉간 가공 금형의 경우 높은 충격 인성이 필요합니다.이러한 모순을 해결하기 위해 다음과 같은 조치를 취할 수 있습니다.
Ⅰ-1차 및 2차 탄화물로 인한 강의 인성 감소를 방지하기 위해 탄소 함량을 줄이고 아공석강을 사용합니다.
Ⅱ-강철의 템퍼링 안정성과 온도(240-270℃에서 템퍼링)를 개선하기 위해 Si 및 Cr과 같은 합금 원소를 추가하는 것은 담금질 응력을 완전히 제거하고 경도를 감소시키지 않고 성능을 향상시키는 데 유리합니다.
Ⅲ-W와 같은 원소를 첨가하여 내화성 탄화물을 형성하여 입자를 미세화하고 인성을 향상시킵니다.고인성 냉간 가공 금형에 일반적으로 사용되는 강으로는 6SiCr, 4CrW2Si, 5CrW2Si 등이 있습니다.
3. 냉간 가공 금형강의 성능 잠재력을 최대한 활용하는 방법
Cr12계 강이나 고속도강을 냉간 가공 금형으로 사용할 때 두드러진 문제는 강의 취성이 높아 사용 중에 균열이 발생하기 쉽다는 점입니다.이를 위해서는 충분한 단조방법을 이용하여 탄화물을 정제하는 것이 필요하다.또한, 새로운 강종도 개발되어야 합니다.새로운 강종 개발의 초점은 강의 탄소 함량과 탄화물 형성 원소의 수를 줄이는 것입니다.
Cr4W2MoV 강은 높은 경도, 높은 내마모성, 우수한 담금질성과 같은 장점을 가지고 있습니다.또한 우수한 템퍼링 안정성과 포괄적인 기계적 특성을 가지고 있습니다.규소강판 금형 등의 제조에 사용됩니다. Cr12MoV강에 비해 수명을 1~3배 이상 늘릴 수 있습니다.그러나 이 강의 단조 온도 범위가 좁고, 단조 시 균열이 발생하기 쉽습니다.단조 온도와 작동 사양은 엄격하게 통제되어야 합니다.
Cr2Mn2SiWMoV 강은 담금질 온도가 낮고 담금질 변형이 적으며 경화성이 높습니다.공기 담금질 미세 변형으로 알려져 있습니다.강철 다이.
7W7Cr4MoV 강철은 W18Cr4V 및 Cr12MoV 강철을 대체할 수 있습니다.탄화물의 불균일성과 강의 인성이 크게 향상되는 것이 특징입니다.
부분2 -열간 작업강철 다이
1. 열간 가공 금형의 작업 조건
열간 가공 금형에는 해머 단조 금형, 열간 압출 금형, 다이캐스팅 금형이 포함됩니다.앞서 언급한 바와 같이, 열간 가공 금형의 작업 조건의 주요 특징은 뜨거운 금속과의 접촉이며, 이는 냉간 가공 금형의 작업 조건과의 주요 차이점입니다.따라서 다음과 같은 두 가지 문제가 발생하게 됩니다.
(1) 금형 캐비티의 표면 금속이 가열됩니다.일반적으로 해머링 다이가 작동할 때 다이 캐비티의 표면 온도는 300-400℃ 이상에 도달할 수 있고 열간 압출 다이는 500-800℃ 이상에 도달할 수 있습니다.다이캐스팅 금형 캐비티의 온도는 다이캐스팅 재료의 유형 및 주입 온도와 관련이 있습니다.흑색 금속을 다이캐스팅할 때 금형 캐비티 온도가 1000℃ 이상에 도달할 수 있습니다.이러한 높은 사용 온도는 금형 캐비티의 표면 경도와 강도를 크게 감소시켜 사용 중에 접히기 쉽습니다.뜨거운 기본 성능 요구 사항강철 다이고온 경도와 강도를 포함한 높은 열가소성 저항성과 높은 열가소성 저항성은 강철의 높은 템퍼링 안정성을 실제로 반영합니다.이로부터 열간 금형강을 합금화하는 첫 번째 방법을 찾을 수 있습니다. 즉, Cr, W, Si와 같은 합금 원소를 첨가하면 강의 템퍼링 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
(2) 금형 캐비티의 표면 금속에 열피로(균열)가 발생합니다.핫 몰드의 작동 특성은 간헐적입니다.각 열간 금속 성형 후에는 금형 캐비티 표면을 물, 오일, 공기 등의 매체로 냉각해야 합니다.따라서 핫 몰드의 작동 상태는 반복적으로 가열 및 냉각되어 몰드 캐비티의 표면 금속이 반복적인 열팽창, 즉 반복적으로 인장 및 압축 응력을 받게 됩니다.결과적으로 금형 캐비티 표면에 균열이 발생하며 이를 열 피로라고 합니다.따라서 핫에 대한 두 번째 기본 성능 요구 사항은 다음과 같습니다.강철 다이즉, 열 피로 저항이 높습니다.
일반적으로 강철의 열피로 저항에 영향을 미치는 주요 요인은 다음과 같습니다.
① 강철의 열전도율.강철의 높은 열전도율은 금형 표면 금속의 가열 정도를 줄여 강철의 열 피로 경향을 줄일 수 있습니다.일반적으로 강철의 열전도도는 탄소 함량과 관련이 있다고 믿어집니다.탄소 함량이 높으면 열전도도가 낮아 열간 가공에 고탄소강을 사용하는 것은 적합하지 않습니다.강철 다이.중탄소강의 저탄소 함량(C0.3% 5-0.6%)은 일반적으로 생산에 사용되며, 이는 강철의 경도와 강도를 저하시킬 수 있으며 해로울 수도 있습니다.
② 강철의 임계점 효과.일반적으로 강철의 임계점(Acl)이 높을수록 열피로 성향은 낮아집니다.따라서 일반적으로 강의 임계점은 Cr, W, Si, 납 등의 합금원소를 첨가함으로써 높아집니다.따라서 강철의 열 피로 저항이 향상됩니다.
2. 일반적으로 사용되는 열간 가공 금형용 강재
(1) 해머단조금형용강.일반적으로 해머 단조 금형에 강철을 사용하는 데에는 두 가지 중요한 문제가 있습니다.첫째, 작동 중에 충격 하중을 받습니다.따라서 강철의 기계적 특성은 특히 소성 변형 저항 및 인성이 높아야 합니다.두 번째 이유는 해머 단조 금형의 단면 크기가 상대적으로 커서(<400mm) 전체 금형의 균일한 미세 구조와 성능을 보장하기 위해 강철의 높은 경화성이 필요하기 때문입니다.
일반적으로 사용되는 해머 단조 금형강에는 5CrNiMo, 5CrMnMo, 5CrNiW, 5CrNiTi 및 5CrMnMoSiV가 포함됩니다.다양한 유형의 해머 아이 몰드는 다양한 재료를 사용해야 합니다.매우 크거나 큰 해머 단조 금형의 경우 5CrNiMo가 선호됩니다.5CrNiTi, 5CrNiW 또는 5CrMnMoSi도 사용할 수 있습니다.5CrMnMo 강은 일반적으로 중소형 해머 단조 금형에 사용됩니다.
(2) 열간 압출 금형에는 강철이 사용되며 열간 압출 금형의 작동 특성은 로딩 속도가 느립니다.따라서 금형 캐비티의 가열 온도는 비교적 높으며 일반적으로 최대 500-800℃입니다.이러한 유형의 강철에 대한 성능 요구 사항은 주로 높은 고온 강도(즉, 높은 템퍼링 안정성)와 높은 열 피로 저항에 중점을 두어야 합니다.AK 및 경화성에 대한 요구 사항을 적절하게 낮출 수 있습니다.일반적으로 열간 압출 금형의 크기는 작으며 종종 70-90mm 미만입니다.
일반적으로 사용되는 열간 압출 금형에는 4CrW2Si, 3Cr2W8V 및 5% Cr계 열간 가공이 포함됩니다.강철 다이에스.그 중 4CrW2Si는 냉간가공 모두 가능합니다.강철 다이그리고 화끈한 일강철 다이.용도가 다르기 때문에 다양한 열처리 방법을 사용할 수 있습니다.차가운 금형을 만들 때 낮은 담금질 온도(870-900℃)와 저온 또는 중간 온도 템퍼링 처리가 사용됩니다.핫 몰드를 만들 때 더 높은 담금질 온도(보통 950-1000℃)와 고온 템퍼링 처리가 사용됩니다.
(3) 다이캐스팅 금형용 강재.전반적으로 다이캐스팅 금형에 대한 강의 성능 요구 사항은 열간 압출 금형의 성능 요구 사항과 유사하며 높은 템퍼링 안정성과 열 피로 저항이 주요 요구 사항입니다.따라서 일반적으로 사용되는 강철 유형은 일반적으로 열간 압출 금형에 사용되는 강철과 동일합니다.평소와 같이 4CrW2Si 및 3Cr2W8V와 같은 강철이 사용됩니다.그러나 저융점 Zn 합금 다이캐스팅 금형에는 40Cr, 30CrMnSi 및 40CrMo를 사용하는 등의 차이점이 있습니다.Al 및 Mg 합금 다이캐스팅 금형의 경우 4CrW2Si, 4Cr5MoSiV 등을 선택할 수 있습니다.Cu 합금 다이캐스팅 금형에는 3Cr2W8V 강이 주로 사용됩니다.
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게시 시간: 2023년 6월 21일