プレス加工用パンチの摩耗を抑制する表面処理　コーティングの上手な使い方

プレス加工のパンチは、使っているうちに刃先部分が少しずつ摩耗・損傷し、製品の寸法精度や品質が落ちてくることがあります。

金型の寿命低下は、交換や再研磨の頻度を増やし、生産性やコストにも大きく影響します。そこで重要になるのが、金型表面を守るための表面処理、特にコーティングの活用です。

コーティングというと、とにかく「表面を硬くする方法」と考えられがちです。もちろん硬さは大切ですが、実際にはそれだけではありません。

プレス加工では、被加工材との摩擦だけでなく、凝着、摩耗粉の発生、焼付きなど、さまざまな現象が重なって起こります。

そのため、パンチの摩耗対策では、何が原因で傷んでいるのかを見ながらコーティングを選ぶことが大切です。

摩耗の原因によって、選ぶべきコーティングは変わる

たとえば、被加工材との純粋な摩耗によって表面が削られる場合には、硬い皮膜が有効です。

一方で、被加工材が金型表面にくっついてはがれるような凝着が問題なら、単に硬いだけでなく、すべりやすさや被加工材との相性も重要になります。

こうした場面では、TiN系、CrN系、DLC（Diamond Like Carbon）など、目的や被加工材に応じてコーティングを使い分ける考え方が必要です。

微粒子ショットピーニングとの組み合わせにも注目

さらに注目したいのが、微粒子ショットピーニングとの組み合わせです。

微粒子ショットピーニングは、表面近くに圧縮残留応力を与えて金型を強靭化するだけでなく、表面にごく微細な凹凸（ディンプル）を与える方法としても活用されます。

このマイクロディンプルによって、被加工材とのすべり抵抗が減少し、潤滑油の保持力も改善されます。

その結果、凝着やかじりの抑制が期待できます。微粒子ショットピーニングとコーティングを組み合わせることで、パンチ寿命の向上が期待できる場合があります。

コーティングは単独ではなく、組み合わせで考える

つまり、コーティングは表面を保護する役割、微粒子ショットピーニングは表面凹凸形状や応力状態を整える役割として、別々の強みを持っています。

これらをうまく組み合わせることで、単独処理では得られない効果が期待できます。

ただし、コーティングは「何を使うか」だけでなく、「どう使うか」も重要です。母材の材質や熱処理の状態、表面仕上げとの相性が合っていなければ、せっかくの皮膜性能を十分に活かせません。

だからこそ、表面処理は単独で考えるのではなく、基材の選定、熱処理、表面仕上げ、さらにショットピーニングまで含めた最適な組み合わせで考えることが重要です。

👉 大切なのは、コーティングを万能な答えとして選ぶのではなく、どんな摩耗や損傷を抑えたいのかを整理し、必要に応じてほかの処理と組み合わせることです。

迷ったら、現象から整理する

「どのコーティングがよいのか」「微粒子ショットピーニングとの組み合わせで何が変わるのか」と迷ったときは、ぜひ表面設計コンソーシアムへご相談ください。

ソリューションラボにて、お客様と一緒に現象を整理しながら、最適な表面処理の方向性を考えていきます。