スタンピングダイは、衝撃、振動、摩擦、高圧、張力、曲げ、ねじりの負荷の下で、さらには高温(冷間押出しなど)でも機能します。作業条件は複雑で、着用しやすく、疲労し、破損し、変形し、その他の現象が発生します。したがって、ダイの作動部品の材料の要件は、通常の部品の要件よりも高くなります。さまざまなスタンピングダイの作業条件が異なるため、ダイの作業部品の材料の要件も異なります。

さまざまなスタンピングモールドの要件

1.ブランキングダイ用

シートブランキングダイの加工部には高い耐摩耗性と硬度が要求され、厚いシートブランキングダイには高い耐摩耗性と圧縮降伏点が要求されます。金型の破壊や刃のつぶれを防ぐためには、高い破壊抵抗、高い曲げ強度、靭性も求められます。

5コールドスタンピングプロセスで適用される主な材料2

2.金型材料の描画用

金型の被削部は、密着性(耐閉塞性)が良く、耐摩耗性と硬度が高く、ある程度の強度と靭性があり、切削性能が良く、熱処理時の変形が小さいことが求められます。

5コールドスタンピングプロセスで適用される主な材料3

3.冷間押出ダイ用

ダイの作動部品は、高い強度、硬度、耐摩耗性を備えている必要があります。衝撃破壊を回避するために、特定の靭性も必要です。押し出しにより温度上昇が大きくなるため、ある程度の耐熱疲労性と熱硬度も必要です。

5コールドスタンピングプロセスで適用される主な材料4

スタンピングダイ材料の種類と特性

スタンピングダイの材料は、鋼、超硬合金、超硬合金、亜鉛基合金、低融点合金、青銅アルミニウム、高分子材料などです。現在、スタンピングダイ製造の主な材料は鋼です。ダイス加工部品の一般的なタイプは、炭素工具鋼、低合金工具鋼、高炭素高クロムまたは中クロム工具鋼、中炭素合金鋼、高強度鋼、マトリックス鋼、超硬、鋼結合超硬などです。

1.炭素工具鋼

5コールドスタンピングプロセスで適用される主な材料5

T8AとT10Aは、金型で最も広く使用されている炭素工具鋼であり、優れた加工性能と低価格という利点があります。ただし、焼入れ性、赤硬度が悪く、熱処理変形が大きく、支持力が低い。

T10Aは、一定の強度と靭性を備えた炭素工具鋼です。ただし、耐摩耗性は高くなく、焼入れは変形しやすく、割れやすく、焼入れ性は悪い。形状が単純で、サイズが小さく、ワークの数が少ないブランキングダイにのみ適しています。

5コールドスタンピングプロセスで適用される主な材料6

2.低合金工具鋼

低合金工具鋼は、適切な合金元素を含む炭素工具鋼に基づいています。炭素工具鋼と比較して、焼入れ変形や割れの傾向を低減し、鋼の焼入れ性と耐摩耗性を向上させます。金型の製造に使用される低合金鋼は、CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(コードCH-1)、6CrNiSiMnMoV(コードGD)などです。

高炭素鋼および低合金鋼は、単純な焼入れ操作、炭素工具鋼よりも優れた焼入れ性、および容易な変形制御が特徴です。ただし、耐摩耗性と靭性はまだ低く、複雑なワーク形状のミディアムバッチブランキングダイに使用できます。

5コールドスタンピングプロセスで適用される主な材料7

3.高炭素およびクロム工具鋼

一般的に使用される高炭素および高クロム工具鋼は、Cr12およびCr12MoV、Cr12Mo1V1(コードD2)です。それらは、優れた焼入れ性、焼入れ性、および耐摩耗性を備えています。熱処理変形は非常に小さいです。耐摩耗性と微小変形性に優れたダイス鋼であり、高張力鋼に次ぐ耐力を備えています。ケイ素鋼板ブランキングダイなどのダイの量産に使用できます。ただし、この種の鋼には炭化物の不均一性があり、炭化物の偏析や刃先の崩壊または破壊が発生しやすくなります。炭化物の不均一性を低減し、サービス性能を向上させるために、繰り返しのアプセット(アキシャルアプセットとラジアルアプセット)鍛造を実行する必要があります。

4.高張力鋼

5コールドスタンピングプロセスで適用される主な材料8

一般的な金型は、タングステン含有量の少ないW18Cr4V(コード8-4-1)とW6Mo5 Cr4V2(コード6-5-4-2、アメリカのブランドM2)、およびカーボン用の6W6Mo5 Cr4V(コード6W6または低炭素M2)です。靭性を向上させるために開発された還元およびバナジウム還元高速度鋼。高速度鋼は、ダイス鋼の中で最高の硬度、耐摩耗性、圧縮強度を持ち、高い耐荷重性を備えています。しかし、その靭性は低く、動作中に破損または破損する可能性があり、価格はより高価です。高速度鋼も、炭化物の分布を改善するために鍛造する必要があります。靭性を向上させるために、低温焼入れと急速加熱焼入れを採用することをお勧めします。

5.超硬合金および鋼結合超硬合金

5コールドスタンピングプロセスで適用される主な材料9

超硬合金の硬度と耐摩耗性は他のどの種類のダイス鋼よりも高いですが、その曲げ強度と靭性は劣っています。ダイとして使用される超硬合金は、耐衝撃性と耐摩耗性に優れたタングステンとコバルトです。コバルト含有量の少ない超硬合金を選択できます。衝撃の大きいダイには、コバルト含有量の高い超硬合金を選択できます。ワークのバッチが大きい場合は、超硬合金または超硬合金の硬度と耐摩耗性が高い鋼結合超硬合金の硬度と耐摩耗性を考慮することができます。ダイ材料として使用される超硬合金はタングステンコバルトです。コバルト含有量の増加に伴い、靭性と曲げ強度は増加しますが、硬度は低下します。低衝撃力のダイにはコバルト含有量の少ないYG10Xを、中衝撃力または大衝撃力のダイにはコバルト含有量の高いYG15またはYG20を選択できます。超硬合金の欠点は、靭性が低く、加工が難しいことです。

ダイの動作部分として、モザイク構造として設計することができます。鋼結合超硬合金の特性は、超硬合金と高速度鋼の特性の間にあります。機械加工と熱処理が可能です。焼入れおよび焼戻し後、鋼で結合された超硬合金の硬度は68-73HRCに達する可能性があります。複雑で長寿命のダイを作るために使用できます。ブランキングダイとして使用される鋼結合超硬合金には、DT、GT35、TLMW50、GW50などがあります。

鋼結合超硬合金は、少量の合金元素粉末(クロム、モリブデン、タングステン、バナジウムなど)を添加することにより、バインダーとして鉄粉末、硬質相として炭化チタンまたは炭化タングステンを使用した粉末冶金によって焼結されます。鋼結合超硬合金のマトリックスは鋼であり、靭性が低く、超硬合金の加工が難しいという欠点を克服しています。切断、溶接、鍛造、熱処理が可能です。鋼結合超硬合金には、多数の超硬合金が含まれています。それらの硬度と耐摩耗性は超硬合金よりも低いですが、それでも他の鋼よりも高いです。

スタンピングダイの材料の選択

ブランキングダイ材料を選択するには、ワークピースのバッチ生産を考慮する必要があります。バッチが大きくない場合は、高寿命のダイ材料を選択する必要はありません。打ち抜かれたワークピースの材料も考慮する必要があり、異なる材料に適したダイの材料も異なります。ブランキングダイの場合、耐摩耗性はダイの寿命を決定する重要な要素です。鋼の耐摩耗性は、炭化物などの硬い粒子の状態や母材の硬度に依存します。両方の硬度が高いほど、

炭化物が多いほど耐摩耗性が向上します。一般的なプレス金型鋼の耐摩耗性は、炭素工具鋼-合金工具鋼-母材鋼-高炭素高クロム鋼-高速度鋼-超硬合金鋼-超硬合金となります。

さらに、金型材料の選択に対するワークピースの厚さ、形状、サイズ、および精度の影響も考慮する必要があります。