プロトタイプ金型のサプライヤーとして、私はプロトタイプ金型の機能性と美観において表面品質が重要な役割を果たすことを理解しています。高品質の表面仕上げは、見た目の魅力を高めるだけでなく、金型の性能、耐久性、および製造される部品の品質も向上させます。このブログでは、プロトタイプ金型の表面品質を改善するための効果的な戦略をいくつか紹介します。
材料の選択
プロトタイプ金型の材料の選択は、良好な表面品質を達成するための最初で最も基本的なステップです。 D2、A2、H13 などの高品質工具鋼は、硬度、耐摩耗性、機械加工性に優れているため、プロトタイプの金型によく使用されます。これらの材料は、スタンピングまたは成形プロセス中の高い応力と温度に耐えることができるため、表面損傷の可能性が軽減されます。
材料を選択するときは、用途の特定の要件を考慮することが重要です。たとえば、金型が大量生産に使用される場合、より耐摩耗性の高い材料が必要になる場合があります。一方、ダイが少量のプロトタイプ用の場合は、より安価でありながら適切な材料を選択できます。さらに、材料には、表面仕上げに悪影響を及ぼす可能性のある多孔性や介在物などの内部欠陥があってはなりません。
精密加工
プロトタイプの金型に滑らかで正確な表面を実現するには、精密機械加工が不可欠です。コンピューター数値制御 (CNC) 加工は、高い精度と再現性が得られるため、プロトタイプの金型を加工する場合に推奨される方法です。機械加工プロセス中は、きれいな切断を保証し、表面粗さを最小限に抑えるために、切削工具を慎重に選択し、メンテナンスする必要があります。
切削速度、送り速度、切込み深さなどの切削パラメータも最適化する必要があります。切削速度が速いと切削抵抗が低減され、表面仕上げが向上しますが、工具の摩耗が発生する可能性もあります。適切な送り速度により、切削工具が材料を均一に除去することが保証され、適切な切込み深さにより過度の材料除去や表面損傷が防止されます。
CNC 加工に加えて、放電加工 (EDM) も複雑な形状や硬い材料に使用できます。 EDM では、放電を使用して材料を除去するため、非常に滑らかな表面仕上げが得られます。ただし、これは比較的時間がかかるプロセスであり、CNC 加工よりも高価になる可能性があります。
熱処理
熱処理は、試作金型の表面品質を向上させるための重要なステップです。金型材料の硬度、強度、耐摩耗性を向上させることができ、表面仕上げも向上します。試作金型の一般的な熱処理プロセスには、焼き入れ、焼き戻し、窒化が含まれます。
焼き入れでは、金型を高温に加熱した後、油や水などの焼き入れ媒体中で急速に冷却します。このプロセスにより、金型材料の硬度が増加しますが、内部応力も発生する可能性があります。次に、これらの応力を緩和し、材料の靭性を向上させるために焼き戻しが実行されます。
窒化は、ダイの表面に窒素を導入する表面硬化プロセスです。硬質な窒化物層を形成し、金型表面の耐摩耗性、耐食性が向上します。窒化により摩擦が軽減され、スタンピングまたは成形プロセス中の表面がより滑らかに仕上がります。
表面仕上げ工程
機械加工と熱処理の後、試作金型の表面品質をさらに向上させるために、さまざまな表面仕上げプロセスを適用できます。研磨は最も一般的な表面仕上げ方法の 1 つです。研磨材を使用して金型の表面から少量の材料を除去し、滑らかで光沢のある仕上がりになります。研磨は、金型の形状の複雑さと必要な表面仕上げに応じて、手動で行うことも、自動研磨機を使用して行うこともできます。
電解研磨も効果的な表面仕上げプロセスです。電気化学反応を利用して金型の表面から材料を除去し、非常に滑らかで均一な仕上げを実現します。電解研磨により、金型表面の耐食性も向上します。
コーティングは、プロトタイプの金型の表面品質を向上させる一般的な方法でもあります。窒化チタン (TiN)、炭窒化チタン (TiCN)、ダイヤモンドライクカーボン (DLC) などのコーティングは、優れた耐摩耗性、低摩擦、および耐食性の向上を実現します。これらのコーティングは、物理蒸着 (PVD) または化学蒸着 (CVD) 技術を使用して適用できます。
検査と品質管理
検査と品質管理は、試作金型の表面品質が必要な基準を満たしていることを確認するために不可欠です。超音波検査や磁粉検査などの非破壊検査方法を使用して、ダイ材料の内部欠陥を検出できます。金型表面の平滑性を評価するためには、表面粗さの測定も重要です。形状測定器または光学式表面分析装置を使用して、Ra (平均粗さ) や Rz (プロファイルの最大高さ) などの表面粗さパラメーターを測定できます。
表面粗さの測定に加えて、傷、亀裂、表面の凹凸などの目に見える欠陥がないかどうかを確認するために目視検査を実行する必要があります。検査プロセス中に見つかった欠陥は、プロトタイプ ダイの品質を保証するために直ちに修正する必要があります。
メンテナンスとケア
プロトタイプ金型の表面品質を長期間にわたって維持するには、プロトタイプ金型の適切なメンテナンスと手入れが必要です。使用後は毎回、ダイを徹底的に洗浄して、破片、潤滑剤、金属片を除去する必要があります。きれいな金型表面は、腐食や摩耗のリスクを軽減します。
金型の耐用期間中も、金型表面の定期的な検査を実行する必要があります。摩耗や損傷の兆候がある場合は、直ちに対処する必要があります。軽度の表面損傷は研磨または再コーティングによって修復できますが、より深刻な損傷の場合は再機械加工または金型の交換が必要になる場合があります。
当社は試作金型のサプライヤーとして、優れた表面品質を備えた高品質の試作金型を提供することに尽力しています。当社の専門家チームは、材料の選択、精密機械加工、熱処理、表面仕上げプロセスにおいて豊富な経験を持っています。また、すべてのプロトタイプの金型が最高の基準を満たしていることを確認するために、厳格な品質管理措置を講じています。
信頼できる試作金型のサプライヤーをお探しの場合は、喜んでお手伝いさせていただきます。必要かどうか複合ツールとプログレッシブツール、試作金型、または家具金物スタンピング金型、お客様の特定の要件を満たすためにカスタマイズされたソリューションを提供できます。詳細については、お気軽にお問い合わせください。また、調達交渉を開始します。
参考文献
- カルパクジャン S.、シュミット SR (2008)。製造工学と技術。ピアソン・プレンティス・ホール。
- ジョージア州ディーター (1988)。機械冶金学。マグロウ - ヒル。
- ASMハンドブック委員会。 （1990年）。 ASM ハンドブック: 第 4 巻、熱処理。 ASMインターナショナル。
