プレス金型設計における材料選定
#ニュース ·2026-04-10 18:55:42
プレス金型の材料
プレス金型の製造に用いられる素材には、鋼材、超硬合金、鋼結合超硬合金、亜鉛合金、低融点合金、アルミニウム青銅、高分子材料などがあります。現在、プレス金型の製造素材は主に鋼材が主流となっており、金型の主要稼働部品に頻繁に使用される素材は、炭素工具鋼、低合金工具鋼、高炭素高クロム工具鋼または中クロム工具鋼、炭素合金鋼、高速度鋼、マトリックス鋼、超硬合金などです。
プレス金型材料の選定原則
プレス金型に使用される素材には、各種金属素材と非金属素材があります。主な素材として、炭素鋼、合金鋼、鋳鉄、鋳鋼、超硬合金、低融点合金、亜鉛系合金、アルミニウム青銅、合成樹脂、ポリウレタンゴム、プラスチック、積層カバ材ボードなどが含まれます。
金型製造用素材には厳格な要求性能が定められています。素材に高い硬度、強度、耐摩耗性が求められるだけでなく、適度な靭性を備え、焼入れ性に優れ、熱処理時の変形が少なく、焼入れ割れが発生しにくい特性なども必須となります。
金型の耐用年数を確保するためには、金型素材の合理的な選定と熱処理工程の正確な実施が不可欠です。鋼種と熱処理工程の選定は、金型の用途に適合させる必要があり、加えて、稼働状況、応力条件、被加工素材の特性、生産ロット数、生産効率などの各種要素を総合的に考慮し、上述した性能要求を満たすことを基準に選定を行わなければなりません。
金型のスキャン・デジタル化技術について。高速スキャナーおよび金型スキャニングシステムは、実物やモデルのスキャンから加工用モデルの作成まで、一連の必要機能を搭載しており、金型の開発・製造サイクルを大幅に短縮します。一部の高速スキャニングシステムは、既存の数値制御フライス盤や加工センターに簡単に設置でき、高速なデータ収集、各種数値制御システム用加工プログラムの自動生成、各種形式のコンピュータ支援設計データ出力を実現し、金型製造業における「リバースエンジニアリング」に活用されています。金型スキャニングシステムは自動車、オートバイ、家電などの業界で既に実用化されており、第10次五カ年計画期間中にさらなる活用拡大が期待されています。
放電フライス加工技術について。放電フライス加工技術は放電創成加工技術とも呼ばれ、従来の成形電極によるキャビティ加工に代替する新技術です。高速回転する簡易なチューブ状電極を用いて2次元・3次元輪郭加工を行うため、複雑な成形電極の製作が不要となり、放電成形加工分野における画期的な技術進歩となっています。本技術を搭載した海外製工作機械は既に金型加工に導入されており、今後さらなる技術発展が見込まれています。
プレス金型の標準化レベル向上について。国内のプレス金型は標準化が進展し続けています。現在、プレス金型標準部品の普及率は約30％に達していますが、海外先進国（普及率約80％）と比較すると依然大きな格差が存在しています。
素材品質と先進的表面処理技術について。プレス金型の耐用年数を向上させるため、高品質鋼材の選定や、対応する先進的表面処理技術の導入は極めて重要です。プレス金型用鋼材の性能を左右する核心要素は、熱処理と表面処理の精度・品質です。今後のプレス金型熱処理の発展トレンドは、真空熱処理技術の普及活用となります。また、プレス金型の表面処理技術の開発に加え、窒化チタン、炭化チタンなどの気相成膜技術、イオン溶射技術などの先進技術の高度化・普及も推進する必要があります。
プレス金型の研磨・鏡面加工の自動化・スマート化について。プレス金型の表面品質は、金型の耐用年数やプレス製品の外観品質に多大な影響を与えます。従来の手作業による研磨・鏡面加工に代わる、自動化・スマート化された加工技術の研究開発・導入は、金型表面品質の向上につながり、今後のプレス金型製造分野における重要な発展方向となります。
金型自動加工システムの構築について。プレス金型の自動加工化は、国内金型産業の長期的な発展目標です。プレス金型自動加工システムは、複数の工作機械を合理的に組み合わせ、専用の追従式位置決め治具・位置決めプレートを搭載し、完全な数値制御フレキシブル同期システムと高精度な品質監視・制御システムを備えた完備な加工システムです。