WPC処理と硬質皮膜の組み合わせによるプレス成形用金型の耐久性向上

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WPC処理と硬質皮膜の組み合わせによるプレス成形用金型の耐久性向上

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表面設計コンソーシアムからの提案

WPC処理®

硬質コーティング

焼付き、凝着を抑制します

表面設計の効果

ファインブランキング用金型の摩耗損傷

図１は５万回繰返し加工した後の硬質コーティングをした精密せん断金型の損傷の様子をです。パンチ先端付近の硬質コーティングは完全に除去されており、基材の金型用鋼が露出しています。また、ワークとの凝着・摩耗によってパンチの横方向に多数のき裂が発生しています。

図１ 5万ショット繰返し加工した精密せん断パンチ先端の損傷の様子

金型の損傷原因

図２は繰返し加工の初期に起きる損傷形態を観察した例です。パンチの損傷は、潤滑剤が十分にいきわたらない箇所で被加工材との凝着が起きて、これに起因するせん断応力によって、硬質コーティングが基材ごとむしり取られるように除去されることによって始まることがわかりました。

図２　繰り返し加工の初期に起きる損傷

WPC処理によるディンプル形状の付与

図3はWPC処理によってなだらかなディンプル形状を付与した工具鋼の表面です。このようなわずかなディンプル形状を付与するだけでも金型の寿命は大幅に向上します。

図３　マイクロディンプルを付与した金型表面の形状

複合処理の効果

図4はWPC処理によってディンプル形状を付与した金型にTiN系の硬質コーティングを施した金型を用いて、５万回の繰り返し加工した後の損傷の様子です。先端付近にわずかに損傷が見られますが、硬質コーティングはしっかりと残っており、凝着もほとんどありません。

図４　マイクロディンプルとTIN系コーティングを組合わせた精密せん断パンチの５万回加工後の損傷の様子

WPC処理によって形成されたマイクロディンプルがプレス成形中も潤滑油を十分に保持する役割を果たすことによって、被加工材の凝着を抑制したためと考えられます。

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調査・分析～実機テストの流れ FLOW

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