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金型部品の経年変化調査

プラスチック用金型のコアピンの多くは、ダイス鋼やハイスの高温戻し材が使用されている。高温焼き戻しを行った材料は残留オ−ステナイトが無くなり経年変化が起こらないと思われている事が多いようである。

高温戻しでも580℃〜650℃の3回焼き戻しを行わなければ経年変化を押さえる事は出来ない。(材質により焼き戻し抵抗の違いがあるため、この温度はそれぞれ違いがある。)

また、このような高温で焼き戻しを行えば実用硬さからかなり低い硬さになり使用出来なくなる。これらの事実を実験により確認を行い、経年変化を簡易に行う方法を見つける事にした。実験は1990年から1993年にかけて22℃〜26℃の常温中に放置してその変化を測定した。

ここでは結論のみを書くことにする。

実験結果について

実験材料は冷間ダイス鋼(IMO-8)の角材、長さ139mmで行う。

最も大きく寸法変化した焼き戻しは、520℃2回戻し後1ヶ月で約45μm、3年で約74μmとかなり大きな伸びを示した。同様に530℃で18μmと32μm、540℃で14μmと24μmの伸びが見られた。570℃3回戻しでも、3年で5μmの伸びを示した。(残留オ−ステナイトは1%以下)

しかし250℃の2回戻しではほとんど変化が見られなかった。この2回焼き戻しに350℃〜430℃の焼き戻しを追加することにより経年変化を押さえる事が出来る事が分かった。ただし、寸法変化の一番大きかった520℃の2回戻しではあまり効果が無かった。520℃戻しは2次硬化ピ−クの10℃手前の温度である。

これらから、焼き戻し温度と回数は2次硬化ピ−クからピ−クを超えたところで硬さを出し(出来る限り3回戻し)、さらに350℃〜430℃の焼き戻しを追加する事により経年変化をほぼ無くす事ができる事を確認した。

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あとがき

残留オ−ステナイトは少ない方が良いので、時間と予算がとれるならサブゼロを加えた上に寸法安定化の処理を行うと良い。

1949年にB.S.Lement氏他がハイス鋼で480℃戻しを加えることで、また2001年の「型技術」で大同特殊鋼(株)並木氏他が、DC53では380℃〜480℃戻しを加えることで寸法の安定化がはかれると実験結果を報告している。

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実験データ

以下のグラフが実験時のデータとなります。

通常焼き戻しの経年変化

2回焼き戻し温度別の経年変化

各温度の2回戻し硬さと495日目の経年変化率

経年変化対策を行ったものの経年変化

530℃2回戻し+経年変化対策の経年変化

540℃2回戻し+経年変化対策の経年変化

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