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プラスチック工業技術研究会主催
第1230回 技術講座
■製品設計・金型・成形技術者のための型材入門
実用 金型材料の性能と性質/
型材・熱処理の選択による問題解決/性能向上
――各種型材の特性/要求性能/性能向上の方向と処理/世界の型材
●高精度・高機能部品を活かすための、間違いのない金型材料、熱処理法選定の手引き
●顕微鏡組織、品質・性能、化学成分など図例/豊富な文献紹介
●模式的表示による分かりやすい実用的解説
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| ・概要 |
ITの進展とともにモバイル、ディスプレイパネルなどにマイクロ、さらにナノテクと技術革新が行われ、燃料電池、ハイブリッド車など自動車にも部品の量産技術として、金型はこれらモノづくりの進歩に大いに貢献してきました。しかしこれらのプラスチック部品はますます過酷な使用条件下にあり、金型の寿命にも深く関わっています。
本講座では、プラスチック金型材の加工工程、および使用時に要求される各工具鋼の性能と、その改善策を中心に解説。あわせて工具鋼とその熱処理法などの加工法の選択、及び金型性能との因果関係を理解し、金型の問題解決・性能向上の手引きとするものです。
<主な講義内容>
型材の基礎と留意点/型材の成分と性質の全体像/型材に要求される性能/プラ型にも使用される熱間型材/プラ型にも使用される冷間型材、高速度型材/プラ型用の全鋼種(含、ステンレス鋼)/型材の熱処理変形・変寸、経時変化対策/型材の機械的性質/型材の耐熱衝撃割れ性/型材の機械加工性/欧米の型材
講師:田部 博輔氏(田部技術士事務所)
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| ・日時 |
平成20年1月29日(火)10時00分〜16時30分
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| ・会場 |
総評会館(5階502号室)東京都千代田区神田駿河台3-2-11
TEL 03(3253)1771 会場地図
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| ・参加費 |
正会員(法人・個人)28,200円(テキスト、資料及び昼食代を含む)
一 般(会員外) 33,200円(テキスト、資料及び昼食代を含む)
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| 担当講師 |
講義内容 |
田部技術士事務所
所長
田部博輔氏
講師プロフィル
日本製鋼所で鍛錬部長、ウッデホルムで取締役技術本部長を歴任後、2001年に田部技術士事務所を開設、技術コンサルティングとして国内外の企業支援、技術指導、市場調査等で活躍中。
使用テキスト
田部博輔著『金型技術者のための型材入門』(日刊工業新聞社刊、A5判、256頁、2940円)を主テキストに使用。追補資料により、さらに分かりやすく解説
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1.型材の基礎と留意点
1.1 型材の組織の成立ち――鋼材の中身/鋼種、熱処理により変化/金型の出来栄え、寿命を左右
(1)鋼材を構成する要素――素地(マトリックス)、小型炭化物、大型炭化
物、非金属介在物、残留オーステナイト、結晶粒界
(2)炭化物の輪廻――熱処理状態による炭化物の変化(一次、二次炭化物)
1.2 型材の品質、性能――型材の品質に性能が付与され、使用される
(1) 型材の品質――鋼材の生まれ(製造法、化学成分―偏析、清浄度、材質欠陥、きめの細かさ)
(2)型材の性能――金型加工時に付与(金型形状、表面粗さ、硬さ、機械的性質、熱処理、機械加工、研削、放電加工、表面処理など)
1.3 型材の主な合金元素の機能――化学成分の構成を把握し型材の中身を理解する
2.型材の製造法による性質(品質)の違い
(1)普通品質型材とESR、VARによる高級型材
(2)粉末冶金法による高級型材――粉末ハイス(高速度鋼)
3.型材に要求される性能とその全体像
3.1 型材の全体像――成分系/C-Cr/耐摩耗性−靭性
3.2 型材に要求される性能
(1)金型製作時に発生する金型加工上の不具合――熱処理変形、残留応力の発生/経時変化/被削性不良/研削性不良/放電加工性不良/シボ加工性不良/鏡面性不良/加工による変形、割れ/研削割れ、放電加工割れ/表面処理不良
(2)金型使用時に発生する金型の主な不具合――強度不足、塑性変形/疲労破壊/高温強度不足/摩耗/焼付き/離型トラブル/腐食/経時変化
4.熱間型材(プラ型用にも使用)
4.1 熱間型材の種類と性質、用途――熱間型材の各社ブランド/基本鋼種の熱処理特性/基本鋼種の高温特性/熱間型材の損傷
4.2 熱間型材SKD61の進歩――改良型の開発/低Siの効果(機械的性質の向上)/高Moの効果(焼入れ性の向上)/低Si高Mo‐SKD61の成果と課題
4.3 SKD61系熱間型材の品質判定,受入れ基準
4.4 SKD61の焼入れ特性、TTT曲線(S曲線)、CCT曲線――熱処理の影響による組織の変化/焼入れ冷却速度と靭性/焼入れ加熱温度と諸特性
4.5 階段焼入れ、中断焼入れとSKD61――熱処理変形を抑えながら靭性の向上を図る/ストレート冷却時の発生応力/1段の階段冷却における発生応力/現実の中断冷却の例(GM、フォードなど)/ストレート冷却と中断冷却の靭性
5.冷間型材、高速度鋼型材(プラ型用にも使用)
5.1 冷間型材用鋼種
(1)冷間型材(冷間金型用鋼)のブランド名と位置付け
(2)主な冷間型材鋼種のグループ――低Cr鋼冷間型材、プリハードン鋼、5%Cr高C冷間工具鋼、8%Cr系高C鋼冷間型材、12%Cr系高C鋼冷間型材、16‐23Cr系高C粉末ステンレス系型材、高速度鋼型材、粉末高速度鋼型材など
5.2 冷間型材の摩耗
摩耗メカニズム(凝着摩耗、引掻き摩耗)/型材中の炭化物量と金型摩耗の関係/型材の炭化物サイズと工具摩耗の関係/型材の低温、高温焼戻しと工具摩耗の関係
5.3 冷間型材の焼付き――焼付きの外観/被加工材材質と焼付き/型材中の炭化物量と焼付き/型材中の炭化物の形状分布と焼付き/工具材質と焼付き/型材への窒素添加と焼付き/表面処理材と焼付き/工具の表面粗さと焼付き/型材の耐焼付き性の改善
5.4 高速度鋼型材の合金元素と炭化物――高速度工具鋼の種類/焼入れ加熱温度と靭性の関係
5.5 高速度鋼の熱処理――焼入れ加熱/焼入れ冷却/残留オーステナイトとサブゼロ処理/焼戻しと機械的性質/焼入れ・焼戻しの組合せ/熱処理変寸と変形/経時変化/熱処理の留意点
6.プラスチック型材
6.1 欧米と日本のプラスチック型材
(1)プラスチック型材のブランド比較
(2)主なプラスチック型材の基本鋼種、改良鋼種とその性能
6.2 プラスチック型材の耐食性――金型の熱的取り扱い、加工での不均一箇所が生じないように留意する
(1)型材を腐食するプラスチック
(2)各種型材の耐食性の位置付け
(3)型材の耐食性に及ぼす合金元素(含、窒素)の効果
(4)焼戻し温度の耐食性に及ぼす効果
(5)水管の錆による熱伝導阻害
(6)鏡面研磨後、保管中に発生する錆
(7)水管の錆とクラックの進行
(8)W-EDM加工による錆
(9)異種金属接触腐食
6.3 プラスチック型材の鏡面性
(1)鏡面性に影響する型材の各種因子
(2)型材の硬さと鏡面性の関係
(3)型材の炭化物と鏡面性の関係
(4)型材の顕微鏡組織(相)と鏡面性の関係
(5)型材の偏析と鏡面性の関係
(6)金型用鋼の鋳造組織と鏡面性の関係
(7)型材の介在物と鏡面性の関係
(8)型材の材質欠陥と鏡面性の関係
(9)各型材の鏡面性の位置付け
7.型材の熱処理変形と変寸、経時変化
7.1 型材の熱処理変形、変寸――焼入れ冷却による変形/焼戻しによる変寸と残留応力の解放
7.2 型材の経時変化――時間経過による寸法変化とその防止対策
8.型材の機械的性質
8.1 鋼材の位置,方向による性質の差異(異方性)/その緩和の方向
8.2 高炭素合金鋼型材の疲労強度――小型炭化物による寿命の向上/疲労強度に及ぼす残留オーステナイトの影響
8.3 冷間型材、高速度鋼型材の延性・靭性・強度特性――工具の使用条件に
適した工具材質の選択
9.型材の耐熱衝撃割れ性
9.1 型材の熱衝撃による損傷――研削、放電加工、溶接、レーザー加工など金型表面の急加熱急冷却による熱衝撃損傷により金型は早期破損
9.2 型材の熱衝撃割れ感受性――割れ試験法/C量及びCr量と熱衝撃割れ深さの関係/焼戻し温度と熱衝撃割れ深さの関係/熱衝撃割れ対策
10.型材の機械加工性
10.1 型材の被削性――難削化の方向
高硬度域における被削性/炭化物の形状・分布による被削性/快削元素
入り型材/Si量と快削性/顕微鏡組織(相)と被削性
11.欧米の型材メーカー
11.1 日本における欧米の型材
11.2 欧米の主な型材メーカーの状況
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