냉간 가공 금형 및 펀치용 공구강 선정

냉간 가공용 금형과 펀치는 블랭킹, 전단, 벤딩, 드로잉, 압출과 같은 공정에 사용되는데, 이러한 공정에서는 재료의 재결정 온도보다 낮은 온도에서 변형이 발생합니다. 비록 공정 자체는 비교적 낮은 온도에서 진행되지만, 소성 변형과 마찰로 인해 공구 표면의 국부적인 온도가 약 200°C까지 올라갈 수 있습니다.

이러한 응용 분야에서는 열적 영향은 부차적인 문제입니다. 공구 파손은 주로 기계적 하중, 특히 전방 압출 시 최대 2413 MPa(350 ksi)에 달하는 매우 높은 압축 응력과 반복적인 충격 및 슬라이딩 접촉에 의해 발생합니다. 결과적으로 주요 파손 모드는 연삭 마모, 접착 마모(갈링), 모서리 파손 및 피로 균열입니다. 따라서 재료 선택은 일반적인 경도 요구 사항보다는 주요 파손 메커니즘을 기준으로 해야 합니다.

선택 요인

냉간 가공용 공구강의 선택은 내마모성과 인성 간의 관계에 따라 결정됩니다.

경도가 높을수록 마모 및 소성 변형에 대한 저항성은 향상되지만 인성은 감소하여 충격이나 응력 집중 시 파손이나 취성 파괴의 위험이 증가합니다. 적절한 균형은 공구가 사용 중 어떻게 파손되는지에 따라 달라집니다.

• 슬라이딩 접촉이 주를 이루고 장시간 생산이 진행되는 응용 분야에서는 더 높은 내마모성이 요구됩니다.
• 충격, 중단 또는 응력 집중이 수반되는 응용 분야에는 더 높은 내구성이 요구됩니다.

복잡한 형상이나 엄격한 치수 공차를 요구하는 공구의 경우, 열처리 반응은 실질적인 제약 조건이 됩니다. 이러한 경우에는 액체 담금질에 비해 변형 및 균열 위험을 줄여주는 공기 경화강이 선호됩니다.

파손 모드를 고려하지 않고 경도를 최대화해서는 안 됩니다. 공구 수명을 제한하는 요소(마모 또는 파손)에 따라 경도를 선택하여 마모 또는 파손을 제어해야 합니다.

추천 공구강

M2 (몰리브덴 고속강)

M2는 냉간 압출 펀치와 같이 압축 강도와 내마모성이 모두 요구되는 극한의 냉간 가공 조건에 사용됩니다.

높은 합금 함량으로 인해 높은 경도(60~65 HRC)에서도 변형 및 마모에 대한 저항성이 뛰어납니다. 냉간 가공 용도에서는 열처리를 통해 경도를 약간 낮춰 인성을 향상시키고 파손 위험을 줄이는 경우가 많습니다.

M2는 일반적으로 공구 고장으로 인한 비용이 많이 발생하고 표준 냉간 가공강으로는 충분한 강도나 내마모성을 제공할 수 없는 경우에 적용됩니다.

요약표