플라스틱 금형강 폴리싱 및 텍스처링

플라스틱 부품은 금형 표면을 가장 작은 디테일까지 재현하므로, 캐비티의 마감이 제품의 마감을 결정합니다. 이 페이지는 플라스틱 금형강에서 연마성과 에칭 반응을 좌우하는 요소, 작업대에서 나타나는 결함, 그리고 경도, 청정도, 블록 크기가 금형 공정과 어떻게 맞물리는지를 정리합니다.

금형에서 비용이 집중되는 곳

강재는 청구서에서 작은 부분을 차지하고 그 주변의 작업이 큰 부분을 차지하므로, 블록의 작은 차이가 비용의 큰 차이를 만듭니다.

비용 항목	비중	포함 내용
Machining	70%	황삭 및 정삭 밀링, 드릴링, EDM. 금형에서 가장 큰 단일 항목입니다.
Engineering	10%	설계 및 프로그래밍.
공구강	10%	블록 자체는 원문에서 전체 금형 비용의 10~20%로 견적됩니다.
열처리	5%	경화, 뜨임, 응력 제거, 지정된 경우 질화.
표면 마감	5%	폴리싱 및 텍스처링, 부품의 외관을 결정하는 단계입니다.

출처: Tool Steels, Properties and Performance (R. A. Mesquita, CRC Press), Figure 6.3a, 사출 금형 제조에 대한 산업 데이터에서 발췌. 원문에서 강재는 전체 금형 비용의 10~20%로 견적됩니다.

실무적 결과

가공이 비용의 약 70%를 차지하므로, 가공성이 좋고 균일한 경도로 공급되는 강재는 더 저렴한 블록보다 더 많은 비용을 절감합니다. 원문은 이를 빙산에 비유하며, 눈에 보이는 강재 가격이 위에 있고 제조 비용이 아래에 있습니다. 경도가 불균일하거나 개재물이 많은 블록은 이후 모든 단계에서 추가 비용이 발생하며, 부품이 주문된 표면 마감을 잃을 수도 있습니다.

경도 및 공급 상태에 따른 연마성

연마성 곡선은 40 HRC 영역까지 경도에 따라 급격히 상승한 후 평탄해집니다. 아래 밴드는 일반적인 mold steels.

경도 밴드	일반적인 등급 및 상태	예상되는 사항
예경화 상태
28–32 HRC	P20, 1.2311, 1.2312, 1.2738	표준 금형 플레이트. 이 밴드에서 연마성이 급격히 상승하여 연마 가능 범위 내에 안정되며, 이는 거울면이 필요하지 않은 대부분의 가시 부품을 포함합니다.
38–42 HRC	1.2711 및 유사한 40 HRC 등급	예경화 상태로 공급되며, 32 HRC 계열보다 높은 경도와 더 나은 연마 외관을 제공합니다. 이 수준에서는 장시간 드릴링과 용접 모두 어려워집니다.
가공 후 경화
50–60 HRC	ESR H13, 420 스테인리스, D2, PM 등급	높은 연마성. 원문은 연마성 곡선의 가장 가파른 부분을 40 HRC 이하로 두므로, 32에서 60 HRC로의 향상은 실질적이지만 25에서 35로의 향상보다 작습니다.
표면 처리
800 HV 이상	질화, 침탄, Cr 코팅, N 코팅	원문 차트의 최고 밴드로, 일반 공구강의 범위를 초과합니다. 코팅은 강재가 아니라 폴리싱 경로를 변경합니다.

출처: Tool Steels, Properties and Performance (R. A. Mesquita, CRC Press), Figure 6.9a 및 Section 6.3.1의 논의.

폴리싱은 연마이며, 시간은 중립적이지 않습니다

폴리싱은 미세 연마재로 긁어 재료를 제거하며, 더 단단한 표면은 연마재를 더 높게 유지하므로 스크래치가 더 얕게 남아 표면이 거울처럼 보입니다. 이것이 경도가 도움이 되는 전체 이유입니다.

이는 어느 시점까지만 작동합니다. 원문 곡선에서 32 HRC의 P20은 일정 압력에서 약 5분의 폴리싱 후 최상의 조도를 달성한 다음 폴리싱이 계속됨에 따라 점차 거칠어지는 반면, 60 HRC의 A2는 약 12분 동안 계속 개선된 후 반전됩니다. 거칠어짐은 위의 오렌지 필 효과이며, 더 단단한 강재는 더 나은 바닥과 도달 전 더 많은 작업 시간을 모두 제공합니다.

작업대에서 나타나는 세 가지 결함

각각 별도의 원인과 별도의 해결책이 있으므로, 첫 단계는 결함을 정확히 명명하는 것입니다.

결함	메커니즘	변경할 사항
Pin-holes	비금속 개재물은 폴리싱 중 표면에서 뜯겨 나가 작은 구멍을 남깁니다. 미용해 탄화물도 같은 방식으로 거동하므로 플라스틱 금형강 는 이들이 없도록 설계됩니다.	Buy cleaner steel. Remelting by ESR or VAR is the route to a low inclusion level, and pin-holes are the defect it removes.
오렌지 필, 과도한 폴리싱이라고도 함	반복된 폴리싱이 표면층을 가공 경화시키며, 어느 시점 이후에는 추가 패스마다 조도가 감소하는 대신 상승합니다.	손상된 층을 제거하기 위해 재연삭한 후, 제어된 압력에서 다시 폴리싱하십시오. 강재 경도가 높을수록 발생이 지연되며, 표면의 가공, 연삭 또는 EDM 손상은 이를 앞당깁니다.
불균일한 광택, 에칭 라인	미세조직 차이는 서로 다른 속도로 폴리싱됩니다. 탈탄, 밴딩 및 거대편석 모두 표면에 텍스처로 나타납니다.	최종 형상에 가까운 표면 작업을 주의 깊게 유지하고, 큰 잉곳에서 나온 큰 블록은 작은 것보다 더 많은 편석을 포함할 것으로 예상하십시오.

출처: Tool Steels, Properties and Performance (R. A. Mesquita, CRC Press), Sections 6.3.1 및 6.3.2, 그리고 Figure 6.9b 뒤의 폴리싱 데이터.

가공과 폴리싱은 반대 방향으로 작용합니다

잘 폴리싱되는 야금학적 특징은 가공이 나쁜 특징과 거의 같습니다. 경도가 명백한 예입니다. 개재물은 두 계열로 나뉘며, 그중 하나만 둘 모두에 나쁩니다.

재료	황 수준	Machining	연마	적용 위치
1.2738, 일반 P20	저황	보통의	좋은	외관 부품 및 일반 금형 작업의 기본 사양입니다.
1.2312, 고황 P20	약 0.07–0.1% S	높음, 해당 등급의 핵심	불량~보통	연마나 외관 노출이 없는 후면부 및 수형 부품에 사용됩니다. 연질 망간 황화물 개재물은 가공 시 칩을 끊어주지만 연마 시 핀포인트 결함을 유발합니다.
ESR 정련 P20 및 H13	저황	보통의	높은	까다로운 표면 마감이 요구되는 곳, H13의 경우 광학 작업까지 가능합니다.
VAR 정련 석출 경화강	고황 가능	높은	좋은	출처에서 40 HRC로 강조하는 조합이며, 이에 상응하는 진공 공정 비용이 듭니다.

업계의 이해

경질 산화물 개재물과 미용해 탄화물은 가공 시 공구 마모를 증가시키고 연마 시 핏자국을 남기므로 두 작업 모두에서 제거되어야 합니다. 연질 망간 황화물 개재물은 반대입니다. 이들은 가공 시 윤활 작용을 하고 칩을 끊어주므로 황을 첨가한 P20이 이렇게 자유롭게 절삭되는 이유이며, 연마 시에는 동일한 개재물이 핀포인트 결함이 되어 표면이 오렌지 필 임계값에 더 빨리 도달합니다. 따라서 고황 등급은 범퍼 금형 후면과 같이 가공이 가장 많고 연마가 가장 적은 금형 부위를 대상으로 합니다.

동일한 트레이드의 가공 측면으로, 각 계열의 공구강에 대한 등급이 정리되어 있습니다. 피삭성 등급 차트.

텍스처링은 제어된 부식입니다

텍스처는 보호 필름을 통해 캐비티에 에칭되며, 강철의 부식 방식을 변화시키는 모든 요소가 패턴을 변화시킵니다. 출처에서는 원인을 세 가지로 분류하며, 잘못된 텍스처에 대한 대부분의 논쟁은 잘못된 원인에 귀결됩니다.

변수 그룹	포함 내용	제어
에칭 전 표면 상태	캐비티의 연삭, 샌딩, 가공 및 EDM 품질. 제거되지 않은 EDM 영향 금속은 에칭 후 흰 반점으로 나타나며, 산 처리 전에는 보이지 않던 스크래치가 선으로 에칭될 수 있습니다.	캐비티가 최종 형상에 가까워질수록 느리고 제어된 절삭 및 마감.
에칭 공정	산 종류, 농도, pH, 욕의 철 함량, 온도, 욕 균질성 및 유동이 모두 패턴과 텍스처 내부의 표면 거칠기를 변화시킵니다.	욕을 예술이 아닌 공정으로 제어하십시오. 동일한 강철도 두 개의 욕에서 다르게 에칭됩니다.
강재 자체	등급, 경도 및 미세조직. 용접 부위는 모재보다 밝게 에칭되며, 편석은 가시적인 띠로 에칭됩니다.	용접 후 조직을 균일하게 하기 위해 다시 뜨임하고, 등급과 열처리에 맞게 에칭 조건을 조정하십시오.

출처: Tool Steels, Properties and Performance (R. A. Mesquita, CRC Press), 섹션 6.3.3 및 그림 6.12의 결함 예시.

용접과 편석이 여기서 나타나는 이유

용접 수리는 캐비티 중앙에 위치한 다른 미세조직입니다. 일반적으로 더 많은 합금을 고용 상태로 유지하여 더 느리게 부식되므로 주변 강철보다 밝게 에칭되어 수리 부위 전체에 텍스처가 얼룩덜룩해집니다. 용접 후 다시 뜨임하면 경도와 반응이 균일해집니다. 편석은 해결이 더 느린데, 대형 잉곳에서 나온 대형 블록은 항상 어느 정도 편석을 포함하기 때문이며, 실용적인 해답은 편석이 없는 강철을 요구하는 것이 아니라 띠가 강조되지 않도록 에칭을 조정하는 것입니다.

청정도와 편석을 올바른 방향으로 개선하는 재용해 공정으로, 공구강 제강사가 금형 작업용으로 운영하는 압력 ESR 및 VAR 변형을 포함한 내용은 다음 페이지에 설명되어 있습니다. ESR 공구강 페이지.

블록 크기가 표면을 변화시킵니다

작업장에서는 편의를 위해 큰 마스터 블록에서 작은 캐비티를 절단하며, 표면 마감은 그 결정이 드러나는 부분입니다. 큰 블록의 코어는 작은 바보다 천천히 냉각되며, 저합금 P20 화학 조성으로는 두꺼운 단면의 코어까지 경도를 유지할 수 없습니다.

기억할 가치가 있는 두 가지 수치

1.2311 강종은 약 400 mm까지의 플레이트를 커버하며 해당 범위에서는 1.2738과 동일한 결과를 제공합니다. 500 mm 이상에서는 1.2738의 니켈이 코어 경도를 유지하고 경화 반응을 균일하게 하는 역할을 하므로, 대형 블록에 인용되는 강종입니다. 표면 아래에서, 대형 금형은 동일 강종의 1인치 템퍼링 곡선보다 약 4 HRC 연합니다, 코어가 베이나이트 으로 냉각되는 경우 펄라이트보다 낫습니다.

경도가 떨어지는 중심부는 표면과 다르게 연마 및 에칭되므로 캐비티가 가장 깊은 곳에서 정확히 마감이 저하됩니다. 다음의 비교 P20+Ni (1.2738) 일반 대비 P20 (1.2311) 는 실제로 각각이 어느 두께까지 경도를 유지하는지에 대한 비교입니다.

표면 요구 사항별 등급

일반적인 외관 부품은 32 HRC의 개량 P20으로 운영됩니다. 더 높은 광택과 더 긴 수명이 필요한 경우 금형은 1.2711과 같은 40 HRC 프리하드닝 등급으로, 광학 작업의 경우 ESR 정련된 H13 50 HRC 이상, 또는 부식성 플라스틱용 스테인리스 등급으로 이동합니다. 프리하드닝 상태를 포함한 전체 세트는 다음에 있습니다. 플라스틱 금형강 카탈로그.

스테인리스 금형강은 자체 규칙이 있습니다

PVC 및 기타 부식성 폴리머의 경우 금형은 12% 크롬 스테인리스, 일반적으로 1.2083과 같은 개량 420, 또는 더 많은 내식성이 필요한 경우 1.2316으로 이동합니다. 이 등급에는 한 가지 규칙이 따릅니다. 420 타입 강철은 250°C 근처의 낮은 범위에서 뜨임해야 합니다. 500°C 근처에서 뜨임하면 크롬 탄화물이 석출되어 크롬이 고용 상태에서 빠져나가는데, 이는 내식성이 의존하는 바로 그 원소이기 때문입니다.

연마성 플라스틱은 등급을 다시 변화시킵니다

유리 및 섬유 충전 컴파운드는 캐비티를 마모시키며, 해답은 더 높은 기지 경도 또는 탄화물 함유 등급으로, 이는 일반적으로 연마성 비용을 지불하는 것을 의미합니다. 분말 야금 강철 은 예외입니다. 탄화물이 충분히 미세하여 표면을 연마 가능하게 유지하면서 잘 마모되기 때문입니다. 경질 상 자체와 그 경도 순위는 다음에 정리되어 있습니다. 탄화물 유형 및 경도 참조.

질화는 일반적인 표면 해답입니다

금형이 벌크 경도가 제공하는 것보다 더 많은 내마모성을 필요로 하는 경우, 질화는 중심부나 블록 크기를 건드리지 않고 1000 HV 이상의 케이스를 추가합니다. 유지해야 하는 깊이와 균열 민감 작업에서 얇게 유지해야 하는 층은 다음에 설명되어 있습니다. 공구강 질화 가이드.

견적 전 확인 사항

경도, 황 함량 및 연마성은 일반 참고용입니다. 실제 거동은 등급, 제강사, 히트 번호 및 열처리에 따라 달라집니다. 재료 시험 성적서(MTC)와 대조하여 확인하거나 Aobo Steel에 문의하십시오.