誰でも分かる技術
誰でも分かる鋳物基礎講座
（続）ダイカスト技術の基礎（その２）
西 直美
2.5 ダイカスト金型
2.5.2 金型に使われる材料
2.5.2.1 金型材料
ダイカスト金型は、高温・高速で流入する溶融金属に接触するので、金型表面が浸食されたり熱疲労によるヒートチェックや大割れなどの金型損傷を生じたりすることがあり、金型寿命が大きく左右される。したがって、ダイカスト金型材料の適切な選択は大変重要である。
型材の選定に当たっては、
- 鋳造合金の種類
- 生産数量
- 金型の使用部位
などを考慮する。また、型材としては
- 鋳造温度における硬さと靱性が大きい。
- 鋳造温度における耐摩耗性、耐熱性が大きい。
- 熱疲労に強く、加熱に対して軟化抵抗が大きい。
- 焼入れ性がよく、焼入れひずみが少ない。
- 熱伝導性がよい。
- 鋳造合金によって浸されにくい。
- 機械加工性がよい。
などの性質が必要である。
亜鉛合金のような低融点合金（鋳造温度400～430℃）であれば、型寿命も長く型材はあまり問題とならないが、アルミニウム合金では鋳造温度が650～720℃と高く、鋼材との化学的 親和性も高いので、金型寿命が短いため型材の選定には注意を要する。
表2-10にダイカスト金型に用いる材料を示し、以下に主な部位について簡単に説明する。
| 表2-10 ダイカスト金型に用いる材料 | ||||||||||||||||
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(a)おも型、ダイベース、押出プレート
おも型は、直接溶湯が接しないのでS45C～S50Cなどの炭素鋼や、SC450～SC480などの鋳鋼、FCD450～FCD600どの鋳鉄などが用いられる。また、ダイベース、押出プレートなども機械構造用炭素鋼などが用いられる。
(b)入子、中子、鋳抜きピン
溶湯が直接的に接する入子や中子には、耐溶損性、耐ヒートチェック性などの特性が要求され、また、熱処理ひずみの少ない鋼材が必要とされるため、SKD6やSKD61などの熱間工具鋼が一般的に使用される。
表2-11にSKD6、61の化学組成を示す。これらの材料はCr-Mo-V鋼で、両者の違いはV含有量が異なる。
| 表2-11 SKD6,61の化学組成 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 図2-50 SKD61のミクロ組織 |
図2-50にSKD61のミクロ組織を示す。通常、後述する要に硬度を上げるために熱処理を行い、針状のマルテンサイト組織にして使用する。
また、SKD6、61にCr,W,Mo,V,Coなどを調整添加した改良特殊鋼も使用される。しかし、生産数量が少ない場合や亜鉛合金の少量生産にはSKT3やSKT2などの合金工具鋼や、SKD6,61の快削性を向上させ、あらかじめHRC40～45に調質した快削性合金工具鋼（プリハードン快削鋼）などを使用することがある。寸法精度を要求される金型や折損が問題になる鋳抜きピンなどには18Ni系のマルエージング鋼を使用することもある。鋳抜きピンは特に溶湯からの熱により高温になり易いため、耐溶損性、熱間強度、硬度などが要求され、高硬度な高靱性高速度鋼や粉末ハイス、熱伝導度が大きく耐溶損性の優れたタングステン合金、モリブデン合金が使用されることがある。
(c)押出ピン、リターンピン
押出ピンは溶湯に入子と同様に溶湯に直接触れるので、基本的に入子と同じSKD6,61あるいはSKS2,3の合金工具鋼やSKH2などの高速度工具鋼を用いる。押出ピンを元の位置に戻すリターンピンは溶湯には触れないので、KS120などの炭素工具鋼やSKS2,3などの合金工具鋼などが用いられる。