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プレス金型の熱処理過程における変形及び割れの改善方法

プレス金型の熱処理過程における変形及び割れの改善方法

2023-05-08

プレス金型の熱処理過程における変形と割れに影響する原因は多くあり、主に原始構造、鋼材の化学成分、熱処理技術、部品の構造形状と寸法など多くの要素と関係がある。一般的に、亀裂は通常予防できるが、熱処理変形は常に回避しにくい。

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工事の実践において、断面寸法、プレス金型部品の構造と形状の違い、及び熱処理(断熱冷却)過程における加熱と冷却速度の違い、更に熱応力、構造応力と相変化体積の変化などの各種要素により、部品の体積は膨張或いは収縮し、これにより、金型の寸法や形状にいくつかのばらつきや変形、さらには破裂が生じます。


熱処理の準備


共析鋼製のプレスダイ鍛造品については、まず正火処理を行い、それから球状化アニールを行うことをお勧めします。その目的は鍛造物中の二次浸炭体ネットワークを除去し、結晶粒サイズを細分化し、内部応力を除去し、そして後続(または最終)熱処理のために微細構造を準備することである。


プレス金型部品は焼入れ前に低温焼戻し熱処理(すなわち安定処理)を行うべきである。形状が複雑で精度が要求される凹型部品の中には、粗加工後と仕上げ加工前にまず調質処理を行う必要があり、その目的は部品の焼入れ変形を減少させ、亀裂傾向をできるだけ回避し、最終的な熱処理技術のために組織の準備をすることである。


調質処理プロセスの最適化


1.焼き戻し処理の制御


冷却液(冷却液)から金型部品を取り出した後、長時間空気中に残してはいけません。すぐにストーブに戻して再加熱処理を行う必要があります。焼戻し処理の過程では、低温と高温焼戻し脆性を避けるべきである。

精度の要求が高い金型部品の中には、焼入れ後に複数回焼戻し処理を行い、内部応力を除去し、部品の変形を減少させ、ひび割れ傾向を避けることを提案している。


2.焼入れ部品の保護


調質処理はプレス金型部品の熱処理過程における変形や亀裂に影響する重要な一環である。変形や割れやすい重要な金型部品(パンチ、ダイなど)に対して、熱処理部品の形状と断面が対称で、内部応力がバランスしていることを確保するために、有効な保護措置を取らなければならない。一般的な保護方法としては、充填、結束、閉塞が挙げられる。


3.加熱温度の決定


焼入れ加熱温度が高すぎると、オーステナイト結晶粒の粗大化と酸化脱炭素現象が起こり、部品の変形や割れの傾向が増加する。所定の加熱温度範囲内で、焼入れ加熱温度が低すぎると、部品内孔が収縮し、孔径が減少する。

そのため、加熱温度仕様の上限値を選択することをお勧めします。合金鋼部品では、加熱温度が高すぎると、部品内の穴が膨張し、穴径が大きくなります。そこで、加熱温度仕様の下限値を選ぶことをおすすめします。


4.加熱方法の改良


いくつかの小さなパンチと金型、または細長い円筒形部品(例えば小さなパンチ)については、事前に520〜580℃のような一定の温度に予熱し、それを中温塩浴炉に入れ、焼入れ温度に加熱する。

1683535449569545.jpg 電気炉や反射炉を直接使用して加熱や焼入れを行うのに比べて、部品の変形は著しく減少し、特に高合金鋼金型部品に対しては、まず予熱(530〜560℃)し、その後焼入れ温度に加熱するのが正しい加熱方法であることが推奨されている。加熱の過程で、できるだけ高温期間の持続時間を短縮して、部品の焼入れ変形を減少して、小さい割れが発生しないようにしなければならない。


5.冷却液の選択


合金鋼部品の場合、焼入れ変形を低減する最善の方法は、等温焼入れ方法または硝酸カリウムと亜硝酸ナトリウム熱浴を用いた分級焼入れ方法である。この方法は特に加工形状が複雑で、寸法精度の要求が高いプレス金型に適している。

多孔質金型部品(多孔質ダイなど)の中には、長時間の等温焼入れを経てはならないものもあり、そうしないと部品の孔径やピッチが増加する可能性があります。油中で冷却収縮したり硝酸塩中で冷却膨張したりする特性を採用すれば、二重媒体焼入れを合理的に使用することで部品の変形を大幅に減らすことができる。


6.冷却方式の最適化


部品を加熱炉から取り出して冷却剤(冷却剤)に入れる場合は、空気中に入れて、しばらく冷却してから冷却剤中で焼き入れなければなりません。これは部品の焼入れ変形を低減し、部品の割れ傾向を防止するための一般的な有効な方法の1つである。

金型部品に冷却剤(冷却剤)が充填された後、適切に回転し、回転方向を変更しなければならない。これは部品中の均一な冷却速度を維持するのに有利であり、部品の変形を著しく減少させ、亀裂傾向を防止することができる。


7.ワイヤカット前の焼入れ処理


ワイヤカット加工を必要とするプレス金型部品の中には、ワイヤカット加工前に分級焼入れと複数回焼戻し(または高温焼戻し)の熱処理技術を採用しなければならない。目的は部品の焼入れ性を高め、内部応力分布をより均一にし、より小さな内部応力状態にすることである。一般に、内部応力が小さいほど、部品がオンラインで切断された後に変形したりひび割れたりする可能性は小さくなります。


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