クローズダイ鍛造生産のために高品質のダイを生産する方法

製糖工場の貨車に使用されるスチールホイールなどの高品質の鍛造部品を一貫して生産するには、クローズダイ鍛造用の高品質のダイを製造することが重要です。 ダイは、正確な部品形状を確保しながら、鍛造プロセス中に経験する高圧、温度、および摩耗に耐える必要があります。 クローズダイ鍛造用の高品質ダイを製造する方法に関する詳細なガイドは次のとおりです。

1.材料選択を死ぬ

適切なダイ材料の選択は、ダイの耐久性と性能を確保するための基本です。 材料は、割れたり変形したりすることなく、鍛造中の極端な圧力と温度に耐える必要があります。

共通のダイ材料:

・工具鋼 (H13、H11など): これらは、優れた熱伝導率、耐摩耗性、および高温で硬度を維持する能力があるため、ダイの鍛造に広く使用されています。

H13スチール: 高い靭性、耐摩耗性、熱疲労に対する耐性で知られているため、大量の鍛造作業に最適です。

H11スチール: 熱とストレスにさらされたダイに適しており、硬度と靭性のバランスを提供します。

・ホットワークツールスチール: これらのスチールは高温で強度を維持し、高圧と熱でダイが変形しないようにします。

・高速鋼 (HSS) およびカーバイドインサート: 特定の高精度または大量のアプリケーションでは、HSSまたはカーバイドを特に複雑または耐久性のあるダイインサートに使用できます。

材料を選ぶときに考慮すべき要因:

・熱伝導率: ダイの局所的な過熱を防ぐため。

・耐摩耗性: 材料の侵食を最小限に抑えてダイの寿命を延ばす。

・靭性: 高圧下での亀裂や骨折を避けるため。

・硬度: 鍛造プロセスのストレスに耐えるのに十分な高さでなければなりません。

2.デザインとエンジニアリングを死ぬ

効果的なダイ設計は、クローズダイ鍛造プロセスの成功にとって重要です。 ダイは、効率的な材料の流れを可能にし、コールドシャットやクラックなどの欠陥を最小限に抑えながら、鍛造部品の最終形状を正確に複製する必要があります。

主なデザインの考慮事項:

・ジオメトリ: 材料の流れを考慮して、ダイのジオメトリが最終的な鍛造製品の形状に密接に対応していることを確認します。 ダイは、ホイールリム、ボア、ハブなどの機能を考慮する必要があります。

ドラフト角度: ダイ表面のわずかな角度 (多くの場合3〜5度) は、鍛造部分がダイから簡単に解放されるのに役立ちます。

切り身と半径: 丸みを帯びた角は、亀裂につながる可能性のある応力集中を防ぐために使用されます。

フラッシュチャネル: これらのチャネルは、鍛造中に余分な材料 (フラッシュ) を逃がし、ダイが適切に満たされるのを助け、材料が不要な領域に流れ込むのを防ぎます。

・材料の流れ: ダイは、鍛造中に滑らかな材料の流れを確保するように設計する必要があります。 この設計では、材料が折りたたまれたり (コールドシャット) 、ボイドが形成されたりする可能性のある領域を防ぐ必要があります。

・ダイ・インサート: 鍛造材との直接接触にさらされる部分など、最も摩耗するダイの部分については、カーバイドやHSSなどのインサート材料を使用して、ダイの寿命を延ばすことができます。

・パーティングラインデザイン: 2つのダイの半分が出会うラインは、欠陥を最小限に抑え、鍛造部品を簡単に取り外すことができるように配置する必要があります。 適切なパーティングラインの設計は、過度のフラッシュを回避し、スムーズな操作を保証します。

3Dシミュレーションと分析

・有限要素分析 (FEA): FEAソフトウェアを使用して、鍛造プロセスをシミュレートし、材料の流れ、応力分布、およびダイの潜在的な故障点を分析します。 これは、実際の生産の前にダイの設計を最適化するのに役立ちます。

・熱シミュレーション: 熱疲労を回避し、冷却戦略を最適化するために、鍛造中のダイ内の熱伝達と熱応力をシミュレートします。

3.ダイ制造プロセス

材料が選択され、デザインが完成すると、ダイの製造を開始できます。 このプロセスでは、ダイがその寿命を通して良好に機能することを保証するために、精密加工、熱処理、および仕上げが必要です。

ダイ製造のステップ:

1.ラフ加工:

CNCマシンを使用してダイの基本形状を加工することから始めます。 これには、鍛造部品やフラッシュチャネルの空洞など、ダイの大きな特徴を作成することが含まれます。

精密CNCフライス加工とターニング: これらのマシンは、必要な機能を作成し、基本的なダイ形状を大まかにするために使用されます。

2.熱処理:

アニーリング: ダイ材料を柔らかくし、機械加工を容易にします。

硬化:ダイは高温に加熱され、その硬度と耐摩耗性を高めるために急冷されます。

焼戻し: 硬化後、ダイは焼戻しされてもろさを減らし、材料が鍛造プロセスのための硬度と靭性の適切なバランスを持っていることを確認します。

後熱処理処理: 焼戻し後、使用中にダイが歪まないように、さらなる熱処理によって残留応力が軽減されます。

3.仕上げおよび表面処理:

研磨: 滑らかな表面を確保し、特に鍛造材料にさらされる領域での材料の流れを改善する。

研削: 精密研削を使用して、キャビティやフラッシュチャネルなどの重要な領域で最終的な表面仕上げを実現できます。

コーティング: PVD (物理蒸着) や窒化物コーティングなどの耐摩耗性コーティングを適用して、ダイの寿命と熱摩耗に対する耐性を高めます。

4.カーバイドインサートの挿入 (該当する場合):

非常に高い摩耗を受ける領域を持つダイの場合、カーバイドインサートをダイの特定の部分に取り付けて、その寿命を延ばし、鍛造プロセスの性能を向上させることができます。

4.テストと品质管理は死ぬ

ダイが製造されたら、すべての性能と品質基準を満たしていることを確認するために徹底的なテストを受ける必要があります。 これには、シミュレートされた条件下での寸法精度、材料の完全性、および性能のチェックが含まれます。

主なテストステップ:

・寸法検査: 座標測定機 (CMM) を使用して、ダイが指定された寸法に準拠していることを確認します。

・硬度テスト: さまざまなポイントでダイの硬度を確認し、所望の特性を備えていることを確認します。 試験方法には、ロックウェルまたはビッカース硬度試験が含まれる。

・熱応力テスト: 鍛造プロセスの高温条件をシミュレートして、ダイが応力によって変形したり、熱疲労によって故障したりしないことを確認します。

・トライアル鍛造: ダイを使用してトライアル鍛造を実施し、製造された部品が必要な仕様を満たし、ダイが実際の作業条件下で期待どおりに機能することを確認します。

・工具の完全性の検査: ダイに亀裂、過度の摩耗、その他の損傷がないか定期的に検査し、メンテナンスまたは交換が必要な時期を判断します。

5.メンテナンスと長寿管理を死ぬ

ダイが接近した鍛造中に受ける摩耗を考えると、生産品質を維持し、ダウンタイムを最小限に抑えるには、時間の経過とともにその性能を維持することが重要です。

主なメンテナンスステップ:

・定期検査: 特に接触応力の高い地域では、摩耗、亀裂、その他の損傷を定期的にチェックします。

・ダイ研磨と修理: 軽微な摩耗の問題を修復し、ダイの表面を研磨してスムーズな操作と材料の流れを維持します。

・再硬化: ダイの硬度や靭性に影響を与える摩耗が発生した場合は、再硬化して性能を回復することができます。

・潤滑: 鍛造プロセス中に適切な潤滑剤を塗布して、ダイ表面の摩擦と摩耗を減らします。

結論

高品質の近接成形金型を製造するには、慎重な材料選択、精密工学、および高度な製造技術の組み合わせが必要です。 適切なダイ材料の選択から設計用の高度なシミュレーションツールの実装まで、メーカーはダイの性能と寿命を最適化できます。 定期的な品質管理とメンテナンスも、金型が製糖工場の貨車用のスチールホイールなどの高品質の鍛造部品を長期にわたって生産し続けることを保証するために不可欠です。 体系的かつ徹底的なアプローチに従うことにより、鍛造製品が強度、耐久性、および性能に必要な基準を満たしていることを確認できます。