냉간 압출 금형에 가장 적합한 공구강

고압 냉간 압출 인서트의 경우, 엠2, M4, T15, 디2, 디3, D4, 그리고 A2 일반적으로 많이 사용되는 재료입니다. 금형, 베이스, 용기, 수축 링 및 리테이너에는 A2와 같은 더 강한 강철이 사용됩니다., S1, L6, H11, 그리고 H13 더 적합합니다.

간단한 규칙은 작동 부위에는 단단하고 내마모성이 뛰어난 강철을 사용하고, 지지 구조물에는 더 강한 강철을 사용하는 것입니다.

냉간 압출 다이의 빠른 선택표

냉간 압출 금형에 다른 공구강이 필요한 이유

냉간 압출은 금속을 상온에서 흐르게 하는 공정입니다. 금형은 높은 압축 응력, 마찰 및 내부 압력을 견뎌야 합니다. 극한의 조건에서는 압축 응력이 350ksi(약 2400MPa)를 초과할 수 있습니다.

금형의 각 부분은 서로 다른 하중을 견뎌냅니다.

이러한 이유로 냉간 압출 금형은 종종 단단한 인서트와 더욱 견고한 외부 지지 구조를 함께 사용합니다. 인서트는 마모와 성형 압력을 견디고, 지지 구조는 균열, 파손 및 파열의 위험을 줄여줍니다.

냉간 압출 인서트용 공구강

냉간 압출 인서트는 높은 경도, 압축 강도, 내마모성 및 치수 안정성이 필요합니다. 적합한 인서트 재질은 압력 수준, 생산량, 가공물 재질 및 균열 발생 위험에 따라 결정됩니다.

M2, M4 및 T15는 극한 냉간 압출 인서트에 사용됩니다.

고속 공구강은 특히 강철 압출과 같은 극한 냉간 압출 인서트에 적합한 소재입니다. 이 강재는 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐과 같은 강력한 탄화물 형성 원소를 함유하고 있어 내마모성과 압축 강도를 향상시킵니다.

M2는 균형 잡힌 고속강입니다. D2가 고압이나 심한 마모 조건에서 충분한 금형 수명을 제공하지 못할 때 적합합니다.

M4는 M2가 충분하지 않을 때 사용됩니다. M4는 더 강력한 내마모성을 제공하며 장기간 생산이나 마모가 심한 압출 조건에 적합합니다.

T15는 극한의 내마모성을 요구하는 소재입니다. 65~67 HRC에 달하는 매우 높은 경도에서도 가공이 가능하지만, 높은 경도는 균열 발생 위험 또한 증가시킵니다. 따라서 T15 인서트는 견고한 지지, 정확한 열처리, 그리고 적절한 수축 링 설계가 필수적입니다.

고속도강은 일반적으로 금형 전체 본체보다는 인서트 형태로 사용하는 것이 좋습니다. 고속도강의 장점은 가공 표면에 집중되어 있습니다.

장시간 냉간 압출 인서트용 D2, D3 및 D4

D 시리즈 냉간 가공 공구강은 냉간 압출 인서트에 널리 사용됩니다. 높은 탄소 및 크롬 함량으로 인해 단단한 크롬 카바이드가 형성되어 냉간 금속 유동 시 내마모성이 향상됩니다.

D2는 D 시리즈 중에서 가장 실용적인 선택인 경우가 많습니다. 내마모성, 치수 안정성 및 가격 대비 성능이 우수합니다. 또한 공기 경화 특성 덕분에 유경화강이나 수경화강에 비해 열처리 변형이 적습니다.

D3는 마모가 주요 고장 원인이고 금형 설계에서 이미 균열 위험을 제어하는 경우에 적합합니다.

D4는 더 높은 경도와 뛰어난 내마모성이 요구될 때 사용할 수 있습니다. D3와 마찬가지로 고탄소, 고크롬강은 충격이나 파열 조건에 적합하지 않으므로 적절한 지지력이 필요합니다.

D 시리즈 강재에 가해지는 압력과 마모가 너무 심해지면 M2, M4 또는 T15와 같은 더 강력한 인서트를 사용할 수 있습니다.

균열 위험이 높은 삽입물에 대한 A2 등급

A2는 인서트가 내마모성을 필요로 하지만 균열이나 파손 위험이 더 높은 경우에 유용합니다.

D2에 비해 A2는 인성은 더 좋지만 내마모성은 떨어집니다. 따라서 A2는 D2가 너무 취성이 강할 수 있는 삽입물, 특히 날카로운 모서리, 지지력이 부족한 경우 또는 중간 정도의 충격 하중이 가해지는 경우에 적합합니다.

A2는 최대 마모 수명을 위한 최적의 선택은 아닙니다. A2의 가치는 인성, 치수 안정성 및 적당한 내마모성 사이의 균형에 있습니다.

O1 및 O2는 비교적 약한 냉간 압출에 적합합니다.

O1과 O2는 비교적 가벼운 냉간 압출이나 비철금속 성형에 사용할 수 있습니다. 이들은 고속도강이나 특정 고합금 냉간가공강보다 경제적입니다.

이러한 금형은 고강도 강철 압출에는 적합하지 않습니다. 주로 금형 수명이 최대치보다 공구 비용이 더 중요한 중간 하중 적용 분야에서 사용됩니다.

알루미늄 및 연질 비철금속 냉간 압출용 공구강

알루미늄이나 연질의 비철금속은 일반적으로 강철보다 금형에 가해지는 하중이 적습니다. 이러한 용도에도 내마모성은 필요하지만, 고속강을 사용하는 데 드는 비용을 정당화할 만큼의 가치는 없을 수 있습니다.

금형에 인성, 내마모성 및 치수 안정성의 균형이 필요할 때 A2강이 좋은 선택이 되는 경우가 많습니다.

O1과 O2는 적당한 공구 사용 조건에 적합한 경제적인 옵션입니다. 관련 페이지: O1 공구강과 O2 공구강: 어떤 냉간 가공용 강재를 선택해야 할까요?

D2강은 내마모성과 긴 생산 수명이 요구될 때 사용할 수 있습니다. 치수 안정성과 내마모성이 더욱 중요해질 경우 O 시리즈 강보다 더 적합합니다.

알루미늄이나 연질 비철금속 압출재의 경우, 가장 단단한 강철이 항상 최선의 선택은 아닙니다. 불필요한 비용이나 균열 위험 없이 충분한 내마모성을 제공하는 등급의 강철이 적합합니다.

금형 베이스, 용기 및 지지 부품용 공구강

금형 베이스, 컨테이너 및 지지 부품은 인서트와 동일한 역할을 수행하지 않습니다. 이들은 인서트를 고정하고 성형 하중을 지지하며 균열이나 파열 위험을 줄입니다.

이러한 부품들은 최대 내마모성보다 인성과 지지력이 더 필요합니다.

A2는 지지 부품에 어느 정도 내마모성이 필요하면서도 D2보다 우수한 인성이 요구될 때 유용합니다.

S1은 내충격성 공구강입니다. 무거운 하중, 충격 또는 균열 위험에 노출되는 부품에 적합합니다. 하지만 마모가 심한 인서트에서는 M2, M4, T15, D2 또는 D4를 대체해서는 안 됩니다.

L6 강재는 인성이 가장 중요한 요구 사항일 때 사용됩니다. 금형 베이스, 용기 및 중량 지지 부품에 적합하며, 마모가 심한 인서트에는 적합하지 않지만 금형 조립체가 높은 기계적 스트레스를 견딜 수 있도록 도와줍니다.

이러한 고강도 강철은 금형 조립체의 갑작스러운 파손을 방지합니다. 특히 외부 지지대 없이 경질 인서트가 너무 쉽게 부서질 수 있는 경우에 유용합니다.

수축 링 및 리테이너용 H11 및 H13

수축 링과 리테이너는 냉간 압출 다이 조립에 매우 중요합니다. 이들은 인서트를 압축 상태로 유지하여 내부 압력으로 인한 파손 위험을 줄여줍니다.

H11은 지지 구조물에 높은 인성과 균열 저항성이 요구될 때 유용합니다.

H13은 일반적으로 고온 가공용 공구강으로 알려져 있지만, 냉간 압출 지지 구조물에도 우수한 성능을 발휘합니다. 높은 강도, 인성, 그리고 심층 경화성을 제공하여 수축 링, 리테이너, 용기 등에 적합합니다.

H11과 H13이 M2나 D2보다 내마모성이 뛰어나서 선택된 것이 아닙니다. 높은 내부 압력 하에서 취성이 강하고 경도가 높은 인서트를 지지할 수 있기 때문에 선택된 것입니다.

4340 및 6150과 같은 고강도 합금강은 일부 고정 부품에 사용되지만 공구강은 아닙니다. 공구강에 초점을 맞춘 선택 가이드에서는 H11 및 H13이 더 깔끔한 선택입니다. 관련 페이지: H13 vs H11 공구강 

삽입 철근과 지지 철근: 주요 선택 규칙

냉간 압출 금형은 부적절한 강재를 부적절한 위치에 사용할 경우 고장이 발생합니다. M2, M4, T15, D2, D3, D4 강재는 내마모성이 뛰어나지만, 인성이 부족하여 지지 위치에 사용할 경우 균열이 발생할 수 있습니다. S1, L6, H11, H13 강재는 균열 및 파열에 대한 저항성은 우수하지만, 일반적으로 고속도강이나 D 시리즈 강재만큼 내마모성이 뛰어나지는 않습니다.

최적의 냉간 압출 금형 설계는 일반적으로 내구성이 뛰어난 인서트와 더욱 견고한 지지 구조를 결합한 것입니다.

최종 권고

극저온 압출 인서트의 경우, 압축 강도와 내마모성이 주요 요구 사항일 때는 M2, M4 또는 T15를 선택하십시오.

장기간 냉간 압출 공정에 사용되는 일반적인 인서트에는 D2, D3, D4 재질이 적합합니다. D2는 전반적으로 최적의 균형을 제공하며, 마모가 심한 경우에는 D3와 D4가 더 강한 선택이 될 수 있습니다.

균열 발생 위험이 높은 인서트에는 A2강이 D계열강보다 인성이 우수하여 더 안전한 경우가 많습니다.

알루미늄 및 기타 연질 비철 압출재의 경우 A2, O1, O2 및 D2 강재가 고속도강보다 비용 효율성이 더 높을 수 있습니다.

금형, 베이스, 용기, 수축 링 및 고정 장치에는 A2, S1, L6, H11 및 H13과 같은 더 강한 강철을 사용하십시오.

핵심은 모든 부품에 가장 단단한 강재를 선택하는 것이 아닙니다. 금형의 위치와 주요 파손 위험 요소를 기준으로 강재를 선택해야 합니다. 경도가 높은 강재는 마모와 변형을 제어하고, 인성이 강한 강재는 균열과 파열을 제어합니다.

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