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アルティゾーノ

鍛造金型に適した材料の選択

鍛造用金型の材料が仕事に最適である理由とは?要求の厳しい金属鍛造の世界では、金型の適切な材料を選択することが、効率と頻繁な交換の違いを意味します。この記事では、さまざまな鍛造金型に必要な本質的な特性を探り、一般的な鋼種を比較し、特定の鍛造プロセスに合わせた材料を選択するためのガイドラインを提供します。最後には、耐久性と性能のために金型材料の選択を最適化する方法を理解し、鍛造作業が円滑かつコスト効率よく行われるようになります。

最終更新日
6月 28, 2024
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目次

1.材料特性に関する各種鍛造金型の基本要件

表1 各種鍛造用金型の材料特性に関する基本要件

鍛造用金型の種類使用条件
熱間鍛造用金型硬度、耐衝撃性、耐熱疲労性
熱間鍛造用金型耐熱疲労性
熱間押出ダイス耐摩耗性、熱硬度、耐熱疲労性
高速鍛造金型靭性、硬度、耐熱疲労性
精密鍛造金型高温強度、耐テンパー性、耐摩耗性、耐熱疲労性
熱間圧延ロール耐熱疲労性
冷間圧造ダイ硬度、耐摩耗性、耐衝撃性
スタンピング・ダイ強さ、硬さ
コールドトリミング、パンチングダイ硬度、耐摩耗性、耐衝撃性

2.鍛造用金型によく使用される鋼の硬さと性能の比較(表9-2参照)

表2 一般的な鍛造金型用鋼の性能比較

グレード使用硬度 HRC機械加工可能耐摩耗性耐衝撃性焼入れ変形抵抗硬化層の深さ熱硬度脱炭感度
炭素工具鋼T7、T854~60貧しい貧しいより良いもっと悪い浅い貧しい大きい
T9~T1356~65もっと悪いもっと悪いミディアムもっと悪い浅い違い大きい
合金工具鋼Cr12MoV55~63より良いグッド貧しいグッド深いより良い小さめ
5CrMnMo30~47貧しいミディアムミディアムミディアムミディアムポアラーより大きい
5CrNiMo30~47貧しいミディアムより良いミディアムミディアムもっと悪いより大きい
3Cr2W8V45~54もっと悪いより良いミディアムより良い深いより良い小さめ
4Cr5MoSiV40~54貧しいより良いミディアムより良い深いもっと悪いミディアム
35Cr3Mo3W2V44~54貧しいより良いミディアムより良い深いより良いミディアム
3Cr3Mo3V40~54貧しいより良いミディアムより良い深いより良いミディアム
4Cr3W4Mo2VTiNb48~56もっと悪いより良いミディアムより良い深いより良いミディアム
5Cr4W5Mo2V50~56貧しいより良い貧しいミディアム深いより良いミディアム

注:成績は「良い」>「良い」>「普通」>「悪い」>「悪い」の順。

3.金型材料の選択

(1) 熱間鍛造用金型材料の選定

熱間鍛造用金型の寿命に影響を与える要因には、金型の応力条件、加工温度、冷却方法、被加工材の特性、変形量、変形速度、潤滑条件など多くのものがある。したがって、材料の選定にあたっては、これらの要素を十分に考慮する必要がある。

熱間加工用金型は一般に、ハンマー鍛造用金型、熱間型鍛造プレス用金型、スクリュープレス鍛造用金型、押出用金型などに分けられる。金型の種類と具体的な使用条件を考慮して、金型材料を合理的に選定する必要がある。熱間鍛造用金型の材料の選定を表9-3に示す。

表 3 熱間鍛造用金型の材料の選択

ダイ・タイプ規模と労働条件推奨素材
ハンマー鍛造用金型高さ275mm以下(小)5CrMnMo、5CrNiMo、5SiMnMoV、4SiMnMoV
高さ275~325mm(中)5CrMnMo、5CrNiMo、5SiMnMoV、4SiMnMoV
高さ325~375mm(大)5CrNiMo、5CrMnSiMoV、4CrMnSiMoV
高さ375mm以上(特大サイズ)5CrNiMo、5CrMnSiMoV、4CrMnSiMoV
クラッドモジュール5Cr2MnMo
インサートタイプ4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V、4CrMnMoSiV
熱間鍛造プレス金型インテグラルタイプ5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnMoSiV、5CrMnMoSiV、4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2SiV、3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V、5Cr4Mo2W2SiV
インレイタイプ挿入4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSiV、4Cr5W2SiV、3Cr2W8V、5Cr4W2Mo2SiV
金型本体5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnMoSiV
スクリュープレス鍛造金型インテグラルタイプ5CrMnMo、5CrNiMo、8Cr3
インレイ・スタイルインレイ・ブロック3Cr2W8V、4Cr5W2VSi
モジュール40Cr、45スチール
熱間押出ダイスパンチ3Cr2W8V、3Cr3Mo3W2V、4Cr5W2SiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSiV、4CrMnMoSiV
死ぬ3Cr2W8V, 3Cr3Mo3W2V, 4Cr5W2SiV, 4Cr5MoSiV1, 超硬合金, スチールボンド超硬合金, 高温合金
温間押出ダイスW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、6W6Mo5Cr4V、6Cr4W3Mo2VNbなど。
高速鍛造金型4Cr5W2SiV, 4Cr5MoSiV, 4Cr5MoSiV1, 4Cr3Mo3 W4VTiNb
ホットトリミング金型6CrW2Si、5CrNiMo、3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1、4CrMnSiMoV、8Cr3、W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V、硬質合金等

(2) 冷間鍛造金型材料の選定

冷間鍛造用金型には多くの種類があり、主に金属または非金属材料のアプセット、押し出し、その他の粉末プレス、インプリントプロセスを完了するために使用されます。異なる荷重方法と加工材料の性質と仕様により、様々な金型の作業条件は大きく異なります。そのため、材料の選択は差別化され、特定の状況に基づいて行われる必要があります。金型の選択 冷間鍛造用金型材料 を表9-4に示す。

表4 冷間鍛造用金型材料の選定

ダイ・タイプ労働条件推奨素材
冷間圧造用金型低圧T10A、T12A、9Mn2V、CrWMn、MnCrWV、Cr2、7CrSiMnMoV、GW15、60Si2Moなど。
中圧CrWV、Cr5MoV、Cr2Mn2SiWMoV
高圧Cr12、Cr12MoV、Cr4W2MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、6W6Mo5Cr4V、6Cr4W3Mo2VNb、超硬合金(YG20、YG20Cなど)
冷間押出ダイスパンチW6Mo5 Cr4V2、W18Cr4V、6W6Mo5Cr4V、Cr12MoV、6Cr4W3Mo2VNb、Cr12など。
ダイ(ライナー付き)Cr12、Cr12MoV、W6Mo5Cr4V、W18Cr4V、6W6Mo5Cr4V、6Cr4W3Mo2VNb、Cr4W2MoVなど。
金型(ライナーなし)9Mn2V、CrWMn、MnCrWV、Cr2、6W6Mo5Cr4V、6Cr4W3Mo2VNbなど。
粉末冷間プレス金型パンチCr6WV、W6Mo5Cr4V2、6W6Mo5Cr4V、CrWMn、MnCrWV、Cr2、GCr15など。
死ぬCr12、Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V、Cr4W2MoV、6W6Mo5Cr4V、超硬合金など。
転がるダイスねじ転造プレート9SiCr、Cr12MoV
ねじ転造、歯車転造Cr12MoV, Cr6WV
抜き型非鉄金属Cr12、Cr12MoV、CrWMn、Cr2、9Mn2V、T12Aなど。
鋼線Cr12、Cr12MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3Nなど。
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