8 あなたの知らないシャーリング刃の素材

完璧な剪断刃を作るにはどうしたらよいか、考えたことはありますか?この記事では、冷間加工から熱間加工まで、ダイス鋼の魅力的な世界を探ります。この記事では、冷間加工から熱間加工まで、ダイス鋼の魅力的な世界を探ります。ダイス鋼のユニークな特性の秘密を明らかにし、異なる材料が切削工具の性能と寿命をどのように向上させるかを学びます。シャーブレードのメカニズムに飛び込んでみましょう!

目次

1. LD (7Cr7Mo2V2Si) 冷間ダイス鋼

1.LD (7Cr7Mo2V2Si) 冷間ダイス鋼

特徴と用途

LD(7Cr7Mo2V2Si)は、もともと冷間圧造金型用に設計された高級高靭性冷間加工用ダイス鋼です。LD」の名称は、「冷間圧造」工程での主な用途を反映しています。

工業用途では、LD鋼は卓越した靭性が要求される冷間圧造、冷間押出、冷間成形工具の製造に優れています。Cr12やW6Mo5Cr4V2のような従来の工具鋼に比べ、優れた性能を発揮します。

マトリックスタイプのダイス鋼として、LDはそのユニークな特性の組み合わせによって区別される:

  • 高い強度と耐摩耗性
  • 優れた曲げ強度
  • 優れた熱間および冷間加工性
  • 最小限の熱処理歪み
  • 様々な工具用途に対応する汎用性

LD鋼の卓越した強度と靭性のバランスと耐摩耗性は、Cr12MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、Cr12、GCr15、9SiCrなどの他の工具鋼を10倍以上上回る長寿命化に貢献しています。この長寿命は、特に冷間切断剪断刃の用途で顕著である。

機械的特性:

達成可能なブレード硬度:57~63HRC

熱処理仕様:

  • 焼入れ温度1100~1150℃(2012~2102)
  • 焼き戻し温度530~540°C (986~1004°F)

注:正確な熱処理パラメータは、断面の厚みと希望する最終特性によって異なる場合があります。最適な性能を得るためには、複数の焼戻しサイクルを推奨することが多い。

2.H13 (4Cr5MoSiV1) 熱間加工ダイス鋼

特徴と用途

H13鋼(4Cr5MoSiV1)は、卓越した靭性と熱疲労および冷疲労に対する優れた耐性で有名な高級空気硬化ダイス鋼です。この多目的合金は、顕著な耐熱疲労割れ性、優れた付着防止特性、および溶融金属との最小限の反応性を示します。これらの特性により、H13鋼は、熱間鍛造金型、押出金型、サーマルシャーブレードなどの高温用途における重要部品の製造に理想的な選択肢となります。

H13鋼は4Cr5MoSiV鋼と性能面で類似していますが、その特徴はバナジウム含有量の高さにあります。この重要な組成の違いがH13の高温性能を高め、600℃までの温度で機械的特性を維持することを可能にし、極端な熱環境において標準的な4Cr5MoSiV鋼を大幅に凌駕します。

代表的な熱間加工用金型鋼であるH13は、アルミニウム合金のダイカスト金型など、加熱と冷却を繰り返す用途に優れています。特に800℃までの高温での鋼板の熱間せん断加工に適しており、厳しい熱応力や機械的応力の下でも切れ刃と寸法安定性を維持します。

機械的特性:

  • ブレード硬度: 56-58 HRC (ロックウェルC)

熱処理仕様:

  • 焼入れ温度:1050-1080°C (1922-1976°F)
  • 焼き戻し温度530-560°C (986-1040°F)

注:正確な熱処理パラメータは、具体的な用途要件と望まれる最終特性によって異なる場合があります。最適な靭性と寸法安定性を得るために、複数の焼戻しサイクルが採用されることが多い。

3.6CrW2Si 合金工具鋼

特徴と用途

6CrW2Siは、クロム-ケイ素鋼に正確な量のタングステンを組み込むことによって設計されたプレミアム合金工具鋼です。このタングステンの添加により、焼入れ時に微細な結晶粒組織が形成されやすくなり、焼戻し条件下での靭性が向上します。この鋼の微細構造の最適化は、要求の厳しい用途において優れた機械的特性と性能をもたらします。

6CrW2Si鋼は、同種の4CrW2Siや5CrW2Siと比較して、高い焼入れ硬度と高温強度を示します。これらの特性は、特に以下の製造に適している。 油圧シャー 優れた耐摩耗性を維持しながら、大きな衝撃荷重に耐えなければならない刃物。6CrW2Si鋼は、普通鋼と硬質ステンレス鋼板の両方のせん断用途に優れており、さまざまな工業用切断工程に汎用性を提供します。

機械的特性:

  • ブレード硬度HRC 56 ~ 60

高い硬度範囲により、苛酷な剪断加工において最適な切削性能と工具寿命の延長を実現します。この硬度は、衝撃荷重下での早期破損を防ぐため、鋼の靭性と慎重にバランスされています。

熱処理仕様:

  • 焼き入れ温度:860~900 °C
  • 焼戻し温度: 285 ~ 329 °C

熱処理工程は、望ましい機械的特性を達成するために非常に重要です。指定温度範囲からの焼入れは、完全なオーステナイト化とその後のマルテンサイト形成を確実にします。焼戻し温度範囲は、高硬度と耐摩耗性を維持しながら内部応力を緩和するために正確に制御されます。このように慎重に設計された熱処理レジメンは、油圧剪断用途で最高の性能を発揮するために鋼のミクロ組織を最適化します。

4.W6Mo5Cr4V2 高速度工具鋼

特徴と用途

W6Mo5Cr4V2は、M2またはAISI M2とも呼ばれる高級高速度工具鋼で、一般に「高速度鋼」(HSS)として知られています。この高炭素、高合金工具鋼は、高速切削用途で優れた性能を発揮するように設計されています。

タングステン-モリブデン系鋼であるW6Mo5Cr4V2は、ハイスの特徴である、卓越した硬度、耐摩耗性、熱安定性(「赤色硬度」とも呼ばれる)を発揮します。W6Mo5Cr4V2は、500~600℃の高温でも硬度低下を最小限に抑え、切れ刃の完全性を維持します。

W6Mo5Cr4V2はW18Cr4V(T1グレード)と同等の高温硬度を持つ反面、酸化や脱炭に対する感受性が高い。そのため、最適な組織と特性を維持するために、熱処理や熱加工時に細心の注意が必要です。

W6Mo5Cr4V2の特徴的な合金組成は、低合金工具鋼で達成可能な切削速度を大幅に上回る切削速度を可能にします。このため、高切削速度、高荷重、高温の加工温度などの厳しい条件下で使用される切削工具に特に適しています。その汎用性は、様々な産業分野における様々な板金シャーリング用途に広がっている。

機械的特性:

  • ブレード硬度:62~68HRC(ロックウェルC)

熱処理仕様:

  • オーステナイト化(硬化)温度:1210~1230°C(2210~2246°F)。
  • 焼き戻し温度540~560度C(1004~1040度F)

注:最適な二次硬化と寸法安定性を得るためには、通常、複数回の焼戻しを行うことが推奨される。

5.Cr12MoVダイス鋼

特徴と用途

Cr12MoVは、焼入れ性の向上、焼入れ後および焼戻し後の硬さの向上、強度の向上、靭性の改善など、CR12と比較して優れた特性を示す高級金型用鋼です。この合金は、直径300-400mmまでの断面に対して完全な貫通焼入れ性を示し、焼入れ工程での歪みは最小限に抑えられます。しかし、Cr12MoVは高温での塑性変形に限界があることに注意する必要がある。

Cr12MoVの主な用途は、油圧シャーブレード、特に大きな断面、複雑な形状、高荷重を必要とするブレードの製造です。Cr12MoVから製造されたブレードは、80万回以上の切断サイクルに耐えることができ、非常に優れた耐久性を発揮します。このため、工具寿命の延長と安定した性能が重要な、ステンレス鋼やケイ素鋼板などの高硬度材料の切断に最適です。

機械的特性:

  • ブレード硬度HRC 56-60

この硬度範囲により、最適な耐摩耗性と刃先の保持力が確保され、長時間の使用における切削効率の維持に不可欠です。

熱処理仕様:

  • 焼入れ温度: 950-1000°C
  • 焼戻し温度:200~250

指定された熱処理レジメンは、望ましい組織と機械的特性を達成するために極めて重要である。比較的高いオーステナイト化温度は、炭化物の完全な溶解を保証し、低い焼戻し温度範囲は、靭性と寸法安定性をわずかに改善しながら、高い硬度を維持します。

注:最適な性能を得るためには、複数の焼戻しサイクルを実施し、保持オーステナイトを最小限に抑え、耐摩耗性をさらに向上させるために、焼入れと焼戻しの間に極低温処理を検討することを推奨する。

6.9CrSi合金工具鋼

特徴と用途

9CrSiは、優れた硬度と耐摩耗性、適度な靭性で有名な高品質低合金工具鋼です。この鋼種は熱処理中の寸法安定性に優れ、精密切削工具や測定機器に適しています。しかし、熱に弱いという性質があり、製造工程で適切に取り扱われないと、表面硬化を引き起こし、割れの危険性が高まるので注意が必要です。

汎用性の高い低合金工具鋼である9CrSiは、優れた焼入れ特性と深焼入れ性を発揮します。これらの特性と焼戻し時の安定性を併せ持つ9CrSiは、厳しい条件下で安定した性能を必要とする用途に最適です。鋭利な切れ刃を維持し、負荷による変形に耐えるという特性は、工具業界における人気の一因となっています。

9CrSiの特筆すべき用途の一つは、複雑な形状を持つ油圧シャーブレードの製造です。これらのブレードは、熱処理中の鋼の歪みを最小限に抑え、正確な寸法制御を保証するという利点があります。9CrSiの高い耐摩耗性は、ブレードの寿命を大幅に延ばし、その最適化された組成は、効率的な低速切断作業を可能にし、発熱と潜在的なワークピースの歪みを低減します。

9CrSiは、A3やQ235などの軟鋼種のせん断加工に特に適しています。9CrSiの硬度と靭性の組み合わせは、バリの発生を最小限に抑えたきれいな切断を可能にし、生産性を高め、二次加工の必要性を低減します。

機械的特性:

  • ブレード硬度HRC 55 - 58

熱処理仕様:

  • オーステナイト化(焼入れ)温度: 820 - 860°C (1508 - 1580°F)
  • 焼き戻し温度180〜200°C(356〜392°F)

注:正確な熱処理パラメータは、特定の用途や望ましい最終特性によって異なる場合があります。最適な性能を得るためには、メーカーの推奨に従い、適切なテストを実施することが極めて重要です。

7.T10A炭素工具鋼

特徴と用途

T10Aは、高強度と卓越した耐摩耗性で有名な高級炭素構造用鋼である。しかし、熱間硬度が低く、焼入れ能力が制限され、焼入れ性が低下し、焼入れ変形が大きくなる傾向があります。この鋼種は、優れた耐摩耗性が要求される厳しい切断環境で使用されるシャーブレードの製造に特に適しています。この鋼種は、刃が突然の激しい振動を受けず、靭性と鋭い切れ刃を維持する能力のバランスの取れた組み合わせが要求される用途に優れています。T10Aは特に、工業用途で一般的な材料である通常のA3鋼板を切断するために設計されたシャーブレードの製造に利用されています。

機械的特性:

  • ブレード硬度HRC 52 - 55

この硬度範囲により、耐摩耗性と靭性の最適なバランスが保たれ、工業用シャーリング作業におけるブレードの性能と寿命に重要な役割を果たします。

熱処理仕様:

  • 焼入れ温度: 770°C
  • 焼き戻し温度: 200°C

これらの精密な熱処理パラメータは、T10A鋼の望ましい組織と機械的特性を達成するために極めて重要です。770℃での焼き入れはマルテンサイトの形成を促進し、続く200℃での焼き戻しは内部応力を緩和し、硬度と靭性のバランスを微調整します。この入念に管理された熱処理レジメンは、意図された切削用途でブレードの性能を最適化するために不可欠です。

8.45# 炭素構造用鋼

特徴と用途

45#鋼は、国際規格ではAISI 1045またはC45としても知られ、機械製造に広く利用されている中炭素構造用鋼です。強度、靭性、切削性をバランスよく兼ね備えており、機械工学分野の様々な用途に適しています。

45#鋼は良好な切削特性と良好な機械的特性を示すが、厚板切断機の刃のような高摩耗用途での性能は限定的である。中炭素鋼である45#は中程度の焼入れ性を持ち、通常の熱処理工程でHRC42-46の硬度範囲に達します。表面特性を向上させるために、焼入れと焼戻し、高周波表面硬化の組み合わせがしばしば採用される。

熱処理を施した45#鋼の耐摩耗性は向上しているが、一般的に浸炭鋼より劣る。この特性により、45#鋼は非金属シートの切断や、極端な耐摩耗性が重要でない用途に適している。金属薄板の切断加工、特に硬い材料を扱う加工には、より特殊な工具鋼や表面硬化合金が一般的に好まれる。

機械的特性:

  • 刃の硬度HRC 42-56(熱処理と表面硬化プロセスによる)

熱処理仕様:

  • 焼入れ温度: 840°C
  • 焼き戻し温度300°C

注:正確な熱処理パラメータは、具体的な用途の要件と希望する機械的特性によって異なる場合があります。断面の厚さ、冷却速度、焼戻し時間などの要素も、使用目的に最適な硬度、強度、靭性のバランスを達成する上で重要な役割を果たします。

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シェーン
著者

シェーン

MachineMFG創設者

MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。

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