플라스틱 금형용 강재 카탈로그

P20 공구강 | 1.2311 | 3Cr2Mo

P20은 플라스틱 사출 금형 및 아연 다이캐스팅 금형에 사용되는 업계 표준 강종으로, 일반적으로 사전 경화 처리된 상태로 공급됩니다. 뛰어난 가공성을 제공하여 후속 열처리 없이 직접 캐비티 가공이 가능하므로 제조 비용과 납기를 효과적으로 절감할 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 대형 금형 베이스를 경제적인 가격으로 생산하는 데 선호되는 소재입니다.

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P20+Ni 공구강 | 1.2738

P20+Ni는 P20을 기반으로 니켈을 첨가하여 경화시킨 금형강으로, 우수한 연마성과 조각 성능을 제공합니다. 니켈은 소재의 경화성을 크게 향상시켜 대형 빌릿 단면 전체에 걸쳐 균일한 경도를 보장하고 중심부 경도 저하를 효과적으로 방지합니다. 높은 표면 조도가 요구되는 복잡한 금형이나 포토에칭 공정에 사용됩니다.

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플라스틱 금형강이란 무엇인가요?

플라스틱 금형강은 주로 플라스틱 소재의 성형 및 가공용 금형 제작에 사용됩니다. 분류상으로는 "P군강"으로 분류됩니다. 아이시 분류 체계에 따라 EN/DIN 표준에서는 냉간 가공 공구강으로 분류됩니다. 플라스틱 성형 공정의 온도는 일반적으로 200°C 미만입니다. 금속 성형과 비교했을 때, 플라스틱 금형강의 내열성이나 내마모성은 중요하지 않은 경우가 많지만, 표면 품질에 대한 요구 사항은 매우 높습니다.

많은 플라스틱 금형용 강재는 사전 경화 처리된 상태로 공급됩니다(예: P20 등급은 32 HRC, DIN 1.2711은 40 HRC). 따라서 금형 제작자는 최종 열처리 작업을 수행할 필요가 없어 변형 위험을 최소화하고 전체 제조 시간과 비용을 절감할 수 있습니다. 사전 경화 처리되지 않은 경우, 강재는 일반적으로 성형을 용이하게 하기 위해 어닐링 처리된 상태로 판매된 후 열처리를 통해 경화됩니다.

특정 강종

플라스틱 금형에는 일반적으로 여러 특정 공구강 등급이 사용되며, 이는 부품의 복잡성, 생산량 및 요구되는 표면 마감에 따라 선택됩니다.

1. P 시리즈 강철. 가장 일반적인 등급은 P20(1.2311), P20S(1.2312) 및 P20Ni(1.2738)입니다. P2, P4 및 P6과 같은 저탄소강은 일반적으로 "허브 가공"(호빙 가공) 캐비티에 사용되는데, 이 가공 방식에서는 경화강 마스터 허브가 더 부드러운 다이 블랭크에 압입되어 인상을 형성합니다.
2. 고온 작업용 강재 – H13. 플라스틱 성형 및 다이캐스팅 금형에 탁월한 금형강입니다. 열처리 저항성이 뛰어나고 균열 발생 경향이 낮으며 공기 경화 시 변형이 최소화됩니다. 50 HRC 이상의 고경도로 열처리하면 연마성이 우수하고 질화 처리에도 매우 잘 반응하여 높은 표면 경도를 얻을 수 있습니다.
3. 마르텐사이트계 스테인리스강–420 스테인리스강 및 수정 사항. 이 소재는 사출 금형, 특히 부식성 플라스틱이나 가혹한 대기 조건에서 널리 사용됩니다. 크롬 도금 없이도 자체적인 내식성을 제공하기 때문입니다. 열처리 후에는 거울처럼 매끄러운 표면과 우수한 치수 안정성을 얻을 수 있습니다. 그러나 특정 온도 범위(425~595°C)에서 템퍼링 처리를 하면 취성이 발생하고 내식성이 저하될 수 있습니다.
4. 내충격성 강철 – S7. 매우 높은 충격 저항성이 요구되는 금형에 적합합니다.
5. 냉간 가공 공구강(예:, A2, 디2). 높은 내마모성이 요구되는 용도, 특히 마모성이 강한 플라스틱(예: 섬유 강화 플라스틱) 성형 시에 사용됩니다.

속성

1. 광택성 및 질감. 용융된 플라스틱은 금형 표면에 미세한 디테일까지 재현할 수 있어, 최종 제품의 외관을 위해서는 완벽하고 결함 없는 표면이 매우 중요합니다. 플라스틱 금형강의 높은 표면 경도는 연마성을 크게 향상시키고, "오렌지 껍질"(국부적인 변형 경화)과 같은 연마 결함을 최소화합니다.
2. 경도 및 강도. 플라스틱 금형강은 표면 경도가 높고 내부 강도가 강하여 고압 사출 시 금형 캐비티가 가라앉는 것을 방지할 수 있습니다. 일반적으로 사전 경화 처리된 플라스틱 금형의 경도는 30~40 HRC 정도이지만, 침탄 또는 질화 처리를 통해 표면 경화를 추가하여 내마모성을 향상시킬 수 있습니다.
3. 인성 및 충격 저항. 금형은 작동 중(개폐) 기계적 충격과 특히 고속 사이클 기계에서 급격한 가열/냉각 사이클로 인한 열적 충격을 받습니다. 우수한 인성은 균열을 방지할 수 있습니다.
4. 치수 안정성. 정밀 금형의 경우 열처리 과정에서 변형이나 치수 변화를 최소화하는 것이 매우 중요합니다.
5. 가공성. 금형 제조 총비용에서 가공비가 상당 부분(최대 70%)을 차지합니다. 가공이 용이한 강재를 사용하면 전체 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
6. 내식성. 부식성 플라스틱(예: 분해 시 염산을 방출할 수 있는 폴리염화비닐(PVC))을 가공하거나 금형을 습한 환경에 보관할 때 필수적입니다.
7. 용접성. 용접성이 우수하면 금형 수리 및 유지 보수에 도움이 되어 공구 수명을 연장할 수 있습니다.

표면 처리

• 침탄탄소를 표면에 확산시켜 경도와 내마모성을 향상시키는 공정으로, 특히 P2 및 P6과 같은 저탄소 금형강에 사용됩니다.
• 질화표면에 질소를 확산시켜 경도와 내식성을 크게 향상시키고 마찰을 줄입니다. H13강은 질화 처리에 매우 잘 반응합니다.
• 크롬/니켈 도금내마모성 또는 부식 방지, 특히 PVC와 같은 부식성 플라스틱에 적용할 수 있습니다. 하지만 내식성이 뛰어난 스테인리스강을 사용하면 도금이 필요 없어질 수 있습니다.
• 화염 경화마모 또는 브리넬링 현상이 발생하는 특정 부위의 국부적 경화에 사용됩니다.

문제점 및 결함

• 연마 결함비금속 개재물로 인한 "핀홀"과 과도한 연마 과정에서 발생하는 국부적인 변형 경화로 인한 "오렌지 껍질" 현상이 나타날 수 있습니다.
• 텍스처링 문제표면 준비가 불량하거나 미세 구조가 불균일하면 에칭 결과가 고르지 않을 수 있습니다.
• 열처리 중 변형팽창, 수축, 뒤틀림 및 형상 변화가 발생할 수 있으므로 정밀한 제어가 필요하며, 이상적으로는 사전 경화 또는 공기 경화 등급을 사용하는 것이 좋습니다.

응용 프로그램

열가소성 수지의 사출 성형
열경화성 플라스틱의 압축 성형
블로우 성형 및 압출
다이캐스팅 금형: 주석, 아연, 납과 같은 저융점 합금에 사용됩니다.
유리 제품 금형: 일부 금형강은 유리 제조에도 사용되며, 높은 내마모성, 스케일 저항성, 고온 강도 및 연마성과 같은 특성이 요구됩니다.

자주 묻는 질문