Part.1 합리적 설계
금형은 주로 사용 요건에 따라 설계되지만, 그 구조가 완전히 합리적이고 균일한 대칭을 이루지 못하는 경우가 있습니다. 따라서 설계자는 금형 성능에 영향을 미치지 않으면서 금형을 설계할 때 효과적인 조치를 취해야 하며, 제조 공정, 구조의 합리성, 기하학적 형태의 대칭성에 주의를 기울여야 합니다.
(1) 날카로운 모서리나 두께 차이가 큰 부분은 피하도록 하세요.
금형의 두꺼운 부분과 얇은 부분의 접합부에는 부드러운 전이가 있어야 합니다. 이를 통해 금형 단면의 온도 차이를 효과적으로 줄이고, 열응력을 줄이며, 동시에 단면에서 조직 변형의 비동시성을 줄여 조직의 응력을 줄일 수 있습니다. 그림 1은 금형이 전이 필렛과 전이 콘을 채택한 것을 보여줍니다.
(2) 공정홀을 적절히 늘려준다
균일하고 대칭적인 단면을 보장할 수 없는 일부 금형의 경우 성능에 영향을 미치지 않고 비관통 구멍을 관통 구멍으로 변경하거나 일부 가공 구멍을 적절히 늘려야 합니다.
그림 2a는 좁은 캐비티를 가진 금형을 보여주는데, 이 금형은 담금질 후 점선으로 표시된 것처럼 변형됩니다. 설계에 두 개의 가공 홀을 추가할 수 있다면(그림 2b 참조), 담금질 공정 중 단면의 온도 차이가 줄어들고 열응력이 감소하며 변형이 크게 개선됩니다.
(3) 가능한 한 폐쇄적이고 대칭적인 구조를 사용하세요
금형 형상이 개방형이거나 비대칭인 경우, 담금질 후 응력 분포가 불균일하여 변형되기 쉽습니다. 따라서 일반적인 변형형 트로프 금형의 경우, 담금질 전에 보강을 하고 담금질 후 절단해야 합니다. 그림 3에 표시된 트로프 소재는 담금질 후 원래 R에서 변형되었으며, 보강(그림 3의 해칭 부분)을 하면 담금질 변형을 효과적으로 방지할 수 있습니다.
(4) 복합구조를 채택한다. 즉, 다이분리금형을 제작하고, 다이분리금형의 상하금형을 분리하고, 다이와 펀치를 분리한다.
복잡한 형상과 크기가 400mm 이상인 대형 다이와 두께가 얇고 길이가 긴 펀치의 경우, 복합 구조를 채택하여 복잡함을 단순화하고, 대형을 소형으로 줄이며, 금형의 내면을 외면으로 바꾸는 것이 가장 좋습니다. 이렇게 하면 가열 및 냉각 가공이 편리할 뿐만 아니라,
결합 구조를 설계할 때는 일반적으로 맞춤 정확도에 영향을 주지 않고 다음 원칙에 따라 분해해야 합니다.
- 단면적이 매우 다른 금형의 단면이 분해 후 기본적으로 균일해지도록 두께를 조절합니다.
- 응력이 발생하기 쉬운 곳에서 분해되어 응력을 분산시키고 균열을 방지합니다.
- 프로세스 홀과 협력하여 구조를 대칭으로 만듭니다.
- 냉간, 열간 가공에 편리하고 조립이 쉽습니다.
- 가장 중요한 것은 사용성을 보장하는 것입니다.
그림 4에서 볼 수 있듯이, 대형 다이입니다. 일체형 구조를 채택하면 열처리가 어려울 뿐만 아니라, 담금질 후 캐비티가 불균일하게 수축하고, 절삭날의 불균일성과 평면 변형을 유발하여 후속 가공에서 수정하기 어려워집니다. 따라서 결합형 구조를 채택할 수 있습니다. 그림 4의 점선과 같이 네 부분으로 나누어 열처리 후 조립 및 성형한 후 연삭 및 매칭합니다. 이는 열처리를 간소화할 뿐만 아니라 변형 문제도 해결합니다.
Part.2 올바른 재료 선택
열처리 변형 및 균열은 사용 강재 및 품질과 밀접한 관련이 있으므로 금형의 성능 요건을 기반으로 해야 합니다. 강재의 합리적인 선택은 금형의 정밀도, 구조 및 크기뿐만 아니라 가공 대상물의 특성, 수량 및 가공 방법을 고려해야 합니다. 일반적인 금형에 변형 및 정밀도 요건이 없다면 비용 절감 측면에서 탄소 공구강을 사용할 수 있습니다. 변형 및 균열이 발생하기 쉬운 부품에는 강도가 높고 임계 담금질 및 냉각 속도가 느린 합금 공구강을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 전자 부품 금형은 원래 T10A 강을 사용했는데, 이 강재는 변형이 크고 물 담금질 및 유냉 후 균열이 발생하기 쉬우며, 알칼리 담금질 공동은 경화가 쉽지 않습니다. 현재는 9Mn2V 강이나 CrWMn 강을 사용하여 담금질 경도 및 변형 요건을 충족할 수 있습니다.
탄소강으로 제작된 금형의 변형률이 요구 사항을 충족하지 못하는 경우, 9Mn2V강이나 CrWMn강과 같은 합금강을 사용하는 것이 여전히 비용 효율적임을 알 수 있습니다. 재료비는 다소 높지만, 변형 및 균열 문제는 해결됩니다.
재료를 올바르게 선정하는 것과 함께, 원자재 결함으로 인한 금형 열처리 균열을 방지하기 위해 원자재의 검사 및 관리를 강화하는 것도 필요합니다.
MAT Aluminum의 May Jiang이 편집함
게시 시간: 2023년 9월 16일
