高圧ダイカスト金型補修技術

本紹介内容は MTSM2017 で発行された「High pressure die casting mould repair technologies」の研究内容です。

Figure 3. Mould surface repaired by TIG welding
Figure 3. Mould surface repaired by TIG welding

1. 概要:

  • 表題: High pressure die casting mould repair technologies (高圧ダイカスト金型補修技術)
  • 著者: Zvonimir DADIĆ, Dražen ŽIVKOVIĆ, Nikša ČATIPOVIĆ, Josip BILIĆ
  • 発行年: 2017
  • 掲載誌/学会: International conference "Mechanical Technologies and Structural Materials" Split. (国際会議「機械技術と構造材料」スプリト)
  • キーワード: 金型摩耗、熱疲労、溶接、工具鋼

2. 要旨 / はじめに

本論文は、高圧ダイカスト金型の補修に最も一般的に使用される技術を紹介するものです。高圧ダイカスト (HPDC) は、鋳造欠陥、表面粗さ、長い製造時間、薄肉断面の制限、寸法精度など、従来の鋳造における問題を効果的に解決します。HPDC の永久金型に一般的に使用される材料は、高合金熱間工具鋼であり、多くの場合 H13 (ASTM) が使用されます。使用中に、金型表面は、主に熱亀裂によって損傷します。補修は金型の寿命を延ばし、製造コストを削減します。

3. 研究背景:

研究テーマの背景:

金型は、HPDC プロセスにおいて最も複雑で高価な構成要素です。

既存の研究の状況:

先行研究では、HPDC 金型における最も重要な摩耗メカニズムは熱疲労であることが示されています。鋳造サイクル中の極端な温度変動は、表面の亀裂を引き起こします。

研究の必要性:

これらの過酷な条件のため、高合金鋼が金型材料として使用されます。HPDC 金型は高価で複雑であるため、金型の寿命を延ばし、製造コストを削減するための補修技術の研究が不可欠です。

4. 研究目的と研究課題:

研究目的:

高圧ダイカスト金型を補修するための最も一般的な技術を説明すること。

主要な研究:

この論文の主な研究は以下を説明します：

  • 金型材料とその処理。
  • 損傷を引き起こす摩耗メカニズム。
  • それらの金型を補修するために使用する技術。

5. 研究方法

研究デザイン:

これはレビュー論文であり、既存の知識と実践を統合しています。

データ収集方法:

文献レビューと既存の技術文書の分析。

分析方法:

さまざまな補修技術の説明的な分析と比較。

研究対象と範囲:

範囲は、高圧ダイカスト金型の補修、特に H13 のような高合金工具鋼で作られたものに限定されます。

6. 主要な研究結果:

主要な研究結果:

  • 最も一般的な金型補修方法は、オペレーターが溶接プロセスを制御できるため、タングステン不活性ガス (TIG) 溶接です。
  • その他の補修方法には、手動金属アーク溶接、レーザー溶接、放電溶着 (ESD)、メタライゼーションがあります。
  • 溶接開先の適切な準備は、溶接品質にとって非常に重要です。
  • レーザー溶接は良好な結果を示しています。
  • 放電溶着 (ESD) は、優れた耐摩耗性を提供します。

提示されたデータの分析:

  • 表 1: 典型的な金型材料である「W300」(H11) 工具鋼の化学組成を示しています。この表には、主要元素の重量パーセントがリストされています: C (0.38%), Si (1.1%), Mn (0.4%), Cr (5%), Mo (1.3%), V (0.4%).
  • 図 1: 工具鋼の熱処理プロセスを示しています。この図は、硬化、応力除去、焼き戻し段階を含む、時間経過に伴う温度変化を示しています。
  • 図 2: H11 鋼の表面の熱疲労亀裂を示しています。繰り返しの加熱および冷却サイクルによって引き起こされる損傷を視覚的に示しています。
  • 図3: TIG溶接による金型補修の例を示しています。
  • 図4: LBWによる溶接アンダーカットの補修を示しています。
  • 図5: ESDプロセスと装置の概略図を示しています。
Figure 1. Heat treatment, [8]
Figure 1. Heat treatment, [8]
Figure 2. Thermal fatigue on the surface of H11 steel, [4]
Figure 2. Thermal fatigue on the surface of H11 steel, [4]
Figure 3. Mould surface repaired by TIG welding
Figure 3. Mould surface repaired by TIG welding
Figure 4. Repair of undercuts, [24]
Figure 4. Repair of undercuts, [24]
Figure 5. Electro-spark deposition (ESD), [29]
Figure 5. Electro-spark deposition (ESD), [29]

図表名リスト:

  • 図 1. 熱処理, [8]
  • 図 2. H11 鋼表面の熱疲労, [4]
  • 図 3. TIG 溶接によって補修された金型表面
  • 図 4. アンダーカットの補修, [24]
  • 図 5. 放電溶着 (ESD), [29]

7. 結論:

主要な調査結果の要約:

HPDC 金型の補修は、主に熱疲労による摩耗のために不可欠です。TIG 溶接が主要な補修方法ですが、レーザー溶接と ESD は有望な結果を示しています。適切な表面処理と制御された溶接パラメータは、補修の成功に不可欠です。

研究の学術的意義:

このレビューは、HPDC 金型補修に関する情報を統合し、現在の慣行と関連する課題を理解するための貴重なリソースを提供します。

実用的な意味:

この論文は、HPDC 業界におけるコスト削減のための金型補修の重要性を強調しています。金型の寿命を最大化するためには、熟練した溶接工と適切な技術が必要であることを強調しています。

研究の限界と今後の研究分野:

レビューとして、この論文は既存の研究に依存しています。ESD やレーザー溶接などの新しい技術の特定の側面、長期的な性能比較を含む、さらなる調査が有益でしょう。

8. 参考文献:

(上記英語の参考文献リストと同じ)

9. 著作権:

  • この資料は「Zvonimir DADIĆ, Dražen ŽIVKOVIĆ, Nikša ČATIPOVIĆ, Josip BILIĆ」の論文です: 「High pressure die casting mould repair technologies」に基づいています。
  • 論文ソース: [DOI URL はありません, ResearchGate URL : https://www.researchgate.net/publication/320036239]

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