사출금형 재료 선정 및 열처리,표면처리 종류
사출성형 제품 품질에 결정적인 영향을 미치는 사출금형 제작에 있어 기초가 되는 적절한 재료의 선정 및 수명연장을 위한 열처리,표면처리의 프로세스는 무엇보다 중요한 팩터입니다.
사출성형 금형용 강재의 재질은 제품 외관품질,치수정밀도,수지의 종류,성형 SHOT수에 의해 금형 재질이 갖는 피삭성, 경면,다듬질성, 기계 가공성,내마모성,내식성,열처리 치수 변화 등을 충분히 고려하여 적절한 재료를 선택하여야 합니다.
각 부품 재질의 특성 및 적용기준, 열처리방법 등에 따른 재질 선택의 기준을 알아볼 것입니다.
경면의 정도와 SHOT수에 따른 재질 선정
경면 다듬질성은 금속 조직의 균일성, 탄화물, 비금속 종류 등에 영향을 받으며 경면 다듬질은 일반적으로 #1000~500정도의 다듬질이지만 렌즈 등은 #12000 이상의 경면 다듬질을 하며 일반적으로 #5000 이상이 경면 다듬질에 적용하는 재료는 특수 용해재(ESR,VAR)의 사용을 추천합니다.(그림 위 참고)
사용하는 재질의 기계적 화학적 성질을 감안한 수지종류,치수정밀도,제품외관,SHOT수에 따라 적절한 재료를 선정합니다(그림 아래 참고)
재질별 특성 및 적용부품,용도
금형 재질(두산) 별 브리넬 경도,로크웰 경도 기준 및 가공성,내마모성,내식성,용접성 및 열처리변화치수 등 특성 참고치입니다.
재질에 따라 가격 차이가 많으므로 과잉 품질로 원가가 상승을 지양하여 예정 SHOT수를 감안한 적절한 재질 선택이 경쟁력 확보의 지름길일 것입니다.
금속 열처리 및 표면처리 종류
금형의 주재료는 금속으로 것이 되므로 금속 열처리 및 질화,도금 등 표면처리 종류에 대해 공부하고자 합니다.
금속 재질 및 두께에 따라 각 열처리 공정의 가열 온도와 열처리 챔버에서의 유지시간, 냉각방법,시간 등이 모두 다르므로 재질 별 열처리 기준은 반드시 지켜야 정상적인 강도 등 금형 품질을 얻을 수 있습니다.
현장에서 오래 일을 하여도 이론적으로 잘 모르고 열처리는 모두 동일한 것으로 알고 있는 경우가 많고 실제 재질이나 요구하는 품질 등에 대해 명확히 하지 않아 목적과 다르게 완전히 다른 재질의 열처리 공정으로 진행하여 금형 품질저하나 제작 납기를 놓치는 경우가 많이 발생하고 있습니다
담금질(quenching)
담금질(퀜칭)은 재료의 경도와 강도를 높이기 위한 작업, 재료를 일정온도로 가열 후 일정시간 유지 후 수냉,유냉,공냉 등으로 냉각하여 경도를 높임(재질에 따라 800~3000℃ 이상 온도에서 다양하게 진행))
뜨임(tempering)
담금질은 경도를 높일 수 있으나 취성에 약하게 되므로 재질에 따라 150~200℃ (저온뜨임),200~400℃(중온뜨임), 50℃ 이상(고온뜨임) 등으로 담금질한 금속에 인성을 가미하는 열처리 방법입니다.
재질에 따라 뜨임 온도도 다르고 횟수도 다르니 재질을 명확이 하는 것이 요구하는 열처리 품질을 얻을 수 있는 지름길입니다.(매우중요!!)
불림(노멀라이징,Normalizing)
불림은 재료를 균일한 조직으로 만들기 위한 작업
풀림(어닐링,Annealing)
프레스나 기계가공 등을 하면 재료에 응력이 생기는데 풀림은 재료의 응력을 제거하여 연하게 하기위한 열처리 방법으로 저온풀림(연화),고온풀림 등이 있으므로 재질과 목적에 맞게 선택하여야 합니다.
표면 열처리
제료의 표면만의 강도를 높이기 위한 방법으로 표면에 탄소 농도를 증가하는 침탄,표면만을 급가열하여 담금질 하는 고주파,화염경화,표면에 질소를 투입시키는 질화, 다른 재료를 표면에 코팅하는 코팅 및 도금 등이 있습니다
금속 표면처리
금속은 공기 중에 노출되면 단 기간에 산화 및 부식이 진행되므로 이를 방지하기 위하여 내식성을 증가시키기 위한 표면처리를 진행합니다.
표면처리의 가장 많은 방법은 금속 표면이나 비금속 표면에 다른 금속의 피막을 입히는 도금이 일반적이며 도금은 전기도금,화학도금,용융도금,진공도금,침투도금 방법도 다양하고 피막을 입히는 소재 종류도 무궁무진하다 할 것입니다.
이외 인산염피막,크로메이트 등을 입히는 화학피막처리, 금속 표면에 도료를 입히는 도장처리(Painting), 합성수지를 피복 시키는 라이닝(Lining) 등 다양한 종류가 있습니다
사출금형 구조의 이해 및 원가계산
사출금형 재료 선정 및 열처리,표면처리 종류, 주의할 점 등의 기초가 되는 내용을 알아 보았습니다.
관련하여 금형 견적산출 및 원가계산 방법, 금형재료 가공비 계산 방법, 사출금형 구조 부품의 기능에 대해 정리한 지난 글을 스터디 자료로 함께 공유합니다.
