金型熱処理技術の現状と開発動向

2021-12-20

金型熱処理は金型性能を確保するための重要なプロセスであり、金型製造精度、金型強度、金型寿命、金型製造コストなどに直接影響します。1980年代以降、国際的な金型熱処理技術は急速に発展してきました。真空熱処理技術、金型表面強化技術、金型材料予備硬化技術。

金型真空熱処理技術

真空熱処理技術は、近年開発された新しいタイプの熱処理技術です。加熱・酸化・非脱炭防止、真空脱気・脱気、水素脆化防止など、金型製造で緊急に必要とされる特性を持ち、材料（部品）の可塑性、靭性、疲労強度を向上させます。ゆっくりとした真空加熱と部品の内側と外側の小さな温度差が、真空熱処理プロセスによって引き起こされる部品の小さな変形を決定します。

金型の真空熱処理の主な用途は、真空油焼入れ、真空焼入れ、真空焼戻しです。ワークピース（金型など）の真空加熱の優れた特性を維持するために、クーラントの選択と配合、および冷却プロセスが非常に重要です。金型焼入れプロセスは、主に油冷と空冷を使用します。熱処理後に機械加工されなくなった金型加工面の場合、特に真空焼入れされたワークピース（金型）は、焼入れ後に可能な限り真空焼戻しを使用する必要があります。これにより、疲労性能などの表面品質に関連する機械的特性が向上します。表面の明るさ、耐食性など。

熱処理プロセスのコンピュータシミュレーション技術の開発と応用の成功により、金型のインテリジェントな熱処理が可能になります。バッチが少なく（単一部品でも）、金型製造のさまざまな特性、および熱処理性能に対する高い要件と廃棄物を許可しないという特性により、金型のインテリジェントな熱処理が必須になります。米国、日本などの外国の工業国も、主に金型を対象とした真空および高圧ガス焼入れの面で急速に発展してきました。

モールド表面処理テクノロジー

十分に高い強度と靭性を備えたマトリックスの合理的な調整に加えて、金型の表面特性は、金型の作業性能と耐用年数にとって非常に重要です。金型の表面処理技術は、必要な表面特性を得るために、表面コーティング、表面改質、または複合処理技術によって金型表面の形態、化学組成、構造、および応力状態を変化させる体系的なエンジニアリングです。現在、窒化、浸炭、硬化膜堆積は主に金型製造に使用されています。

窒化技術は優れた性能の表面を形成することができ、窒化プロセスと金型鋼の焼入れプロセスは良好な調整を行うと同時に、窒化温度が低く、窒化後の激しい冷却の必要がありません。金型の変形は非常に小さいです。表面強化は初期の窒化技術であり、最も広く使用されています。

金型浸炭は、金型の全体的な強度と靭性を向上させることです。つまり、金型の作業面は高い強度と耐摩耗性を備えています。硬化膜蒸着技術は現在、より成熟したCVD、PVDです。金型は1980年代から硬化フィルム技術でコーティングされてきました。現在の技術的条件では、硬化膜堆積技術（主に装置）のコストは比較的高く、それでも一部の精密で長寿命の金型にのみ適用されます。熱処理センターが設置されれば、硬化膜のコーティングコストが大幅に削減されます。、より多くの金型がこの技術を採用すれば、我が国の金型製造の全体的なレベルを向上させることができます。

金型材料の予備硬化技術

1970年代以降、予備硬化のアイデアが国際的に提案されてきました。しかし、加工工作機械や切削工具の剛性に制約があるため、予備硬化の硬度が金型の硬度に達しないため、予備硬化技術への研究開発投資は大きくありません。加工工作機械や切削工具の性能向上に伴い、金型材料の予備硬化技術の開発が加速しています。 1980年代までに、プラスチック金型材料に予備硬化モジュールを使用した国際工業国の割合は30％に達しました（現在は60％以上）。

私の国の金型材料の予備硬化技術は、開始が遅れて小規模であり、現在、国内の金型製造の要件を満たすことができません。事前に硬化された金型材料を使用すると、金型製造プロセスが簡素化され、金型製造サイクルが短縮され、金型の製造精度が向上します。加工技術の進歩により、予備硬化された金型材料がより多くの金型タイプで使用されることが予想されます。

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