KR900001097B1

KR900001097B1 - 플래스틱 성형용 주조금형

Info

Publication number: KR900001097B1
Application number: KR1019850007576A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 미야모또; 마사오 미즈따니
Original assignee: 닛뽕 가이시가부시끼가이샤; 다께미 쥰이찌
Priority date: 1984-12-05
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1990-02-26
Also published as: JPS61136657A; JPH0116295B2; KR860004714A

Abstract

내용 없음.

Description

플래스틱 성형용 주조금형

제1도는 본 발명의 실시예 1의 플래스틱 성형용 주조금형의 플래스틱 성형면의 금속조직(X200).

제2도는 종래의 구상화 흑연 주철을 일반적인 세라믹 성형법으로 주조하여 얻어진 금형 표면의 금속조직도(X200).

본 발명은 구상 흑연 주철로 된 플래스틱 성형용 주조 금형에 관한 것이다.

종래의 플래스틱 성형용 주조 금형은 금형 주체가 각종 강재로 되어 있는데, 강은 응고할 때의 수축율이 크기 때문에 치수 정밀도가 양호한 금형을 주조하기가 곤란할 뿐만 아니라, 주조된 금형의 각부의 균열이 빈번하게 발생하는 결점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 결점을 제거하여 플래스틱 성형면이 평활하고, 그리고 치수정밀도가 양호하게 주조할 수 있을 뿐 아니라, 모서리부에 균열이 생기지 않는 플래스틱 성형용 주조 금형을 목적으로 하여 완성된 것이다.

본 발명은 중량비로 C : 2.5∼3.8%, Si : 2.0∼3.0%, Mn : (0.8% 이하, Ni : 2.0∼5.0%, Cu : 0.2∼1.5%, Mo : 0.2∼1.0%, Mg : 0.02∼0.05% 및, 나머지가 Fe의 조성을 갖는 구상 흑연 주철로 되고, 그 플래스틱 성형면에 미세한 구상 흑연 입자를 정출(晶出)시킨 것을 특징으로 한 것이다.

본 발명에 있어서는 금형 주체를 강 대신에 상기와 같은 특수 조성의 구상 흑연 주조로 한 것으로서, 강을 소재로 한 것에 나타났던 치수정밀도상의 문제점이나 금형의 모서리부에 생기던 균열의 발생을 방지하도록 한 것이다. 다음에 본 발명에 있어서, 구상 흑연 주철의 조성을 상기와 같이 한정한 이유를 설명하면 C은 저융점화, 저수축화를 기하기 위한 원소로서, 용탕의 응고시의 체적변화를 작게하기 위하여는 3.8% 이하의 과공정(過共晶)조성을 사용함이 적당하며, 탄소 함유량이 이 이상이 되면 용탕중의 초정 흑연의 발생이 현저하며, 반대로 2.5% 이하에서는 융점이 상승하므로 주탕의 온도를 높일 필요가 있을 뿐 아니라, 체적 변화가 커져서 응고시에 큰 수축이 발생하므로, 2.5∼3.8%의 범위가 바람직하다. 또 Si는 흑연화 촉진원소로서, 2.0% 이하에서는 흑연화가 불충분하므로 칠(chill)의 발생에 의한 경도의 불균일과 수축율 증대에 의한 수축 균열을 일으키기 쉬우며, 반대로 3.0%을 넘으면 초정 흑연의 정출량을 증대시켜서 흑연이 거칠고 커지는 경향을 나타냄으로 2.0∼3.0%의 범위가 바람직하다. 또한, Mn은 0.8%을 넘으면 급냉부에 칠을 일으키기 쉬우므로 그 이하로 함이 바람직하며, Ni은 안정한 고경도와 흑연입자의 미세화에 유효한 원소로서, 2.0% 이하에서는 이 효과가 불충분하며, 반대로 5.0%을 넘으면 흑연 입자의 미세화가 보다 진전되지만 일부는 마르텐사이트가 생겨서 경도가 불균일하게 되므로 2.0∼5.0%의 범위가 바람직하다. Cu는 Ni과 함께 베이나이트(bainite)화를 안정시켜서 경도를 안정시킴과 동시에 주조 조건이 불균일한 때에도 구상 흑연입자를 안정화하여 미세화시키는데 유효한 원소로서 본 발명에 있어서 중요한 역할을 나타내는 것이다. Cu는 0.2% 이하에서는 상기의 효과가 불충분하며, 1.5%을 넘으면 석출상이 석출하기 시작하여 기계적 특성에 악영향을 미치므로 0.2∼1.5%의 범위가 바람직하다. Mo도 Ni과 함께 베이나이트화에 기여하는 성분으로서, 0.2% 이하에서는 그 효과가 불충분하며, 1.0%을 넘으면 일부에 마르텐사이트를 발생하므로 0.2∼1.0%의 범위가 바람직하다.

상기 조성의 주철에, Mg : 0.02∼0.05중량%(바람직하게는 0.025% 내지 0.03%)와 페로실리콘(ferrosilicon) 소량을 첨가하고, 주탕 후 예를 들면 700℃까지 20℃/분 이상의 냉각속도로 급냉하면 정출 흑연을 미세한 구상 입자로 할 수가 있다. 급냉 방법으로서는, 예를 들면 열간다이스 강제 주형과 같은 열전도성이 양호한 주형중에 주탕 후 곧 3kg/㎠ 이상의 압력으로 가압 주조하고, 주탕과 주형 표면과의 접촉을 치밀하게 하여 방열을 촉진시켜서 성형면 등의 구상 흑연 입자의 미세화를 기할 수 있다. 또 주형중의 플래스틱 성형면과 접하는 부분에만 열전도성이 양호한 주형재를 사용하여 플래스틱 성형면에 있어서의 구상 흑연 입자의 입도 분포를 제어하도록 하여도 좋다. 이와 같이 하여서, 예를 들면 플래스틱 성형면에 분포하는 전체구상 흑연입자 중, 입경 10㎛이하의 것이 90% 이상을 점하고, 그리고 입경 6㎛이하의 것이 50% 이상을 점하도록 하여 주조할 수가 있으며, 이 결과 적어도 플래스틱 성형면은 극히 평활한 것으로 되어서 성형되는 플래스틱 제품은 광택이 양호하며, 외관이 미려한 것으로 된다. 또 구상 흑연 주철은 강재와 달라서, 응고시의 수축율이 작으므로 각부에 균열이 생기지 않으면, 치수 정밀도가 양호하게 금형을 주조할 수가 있는 것으로서, 특히 상기 조성의 구상 흑연 주철을 사용하면 플래스틱 성형면으로서 사용되는 주입면이 평활하고 치수 정밀도가 양호하며 그리고 경도와 강도가 큰 플래스틱 성형용 주조 금형을 안정하게 얻을 수가 있다.

Mg : 0.02%∼0.05%(바람직하기는 0.025%∼0.03%)를 첨가하는 이유는 0.02% 이하에서는 흑연의 구상화를 위한 첨가량이 부족하여, 구상화가 불완전하게 된다. 또, Mg등이 0.05% 이상이 되면 용탕은 주형하여 응고하는데 있어서, 세멘타이트가 매트릭스(mattix)에 석출하고, 성형된 주조물(금형)이 주조시에 균열(crack)할 염려가 있으며, 또 주조후의 금형을 정밀 가공하여 마무리할 때, 가공성이 곤란해지기 때문이다.

또, 패로실리콘 등의 접종제를 소량첨가하는 것은,흑연의 구상화제의 보조로서 첨가하면, 주철 용탕이 급냉되어 응고하여 결정을 형성할 때에, 중심핵이 인공으로 형성되어 구상화가 잘 행해지므로 소량첨가하면 구상화 촉진 효과가 있다.

[실시예 1]

중량비로 C : 3.6%, Ci : 2.7%, Mn : 0.06%, Ni : 3.0%, Cu : 1.0%, Mo : 0.5%, 나머지가 Fe 와 구상화 원소로서의 0.025%의 Mg 및 불가피한 불순물의 조성을 갖는 용탕을 열간 다이스강제의 주형에 주탕 후, 40kg/㎠의 압력으로 가압하여 플래스틱 성형용 주조 금형을 주조하였다. 주조시 모서리부에 균열이 생기지 않으며, 그 플래스틱 성형면에서 제1도의 금속 조직도(200배)에 나타낸 바와 같이, 전체가 7㎛ 이하로서 그 90% 이상이 6㎛이하인 미세한 구상 흑연 입자가 정출하며, 연마에 의하여 극히 평활한 플래스틱 성형면이 얻어졌다.

그리고 제2도의 금속 조직도(200배)는 C : 3.4%, Si : 2.7%, Mn : 0.5%, Ni : 4%, Mo : 0.8%, Mg : 0.04% 의 조성의 구상 흑연 주철을 일반적인 세라믹 모울드법에 의하여 주조하여 얻어진 금형의 표면 부근의 조직을 나타낸 것으로서, 거칠고 큰 구상 흑연 입자가 관찰된다.

또 플래스틱 성형면의 표면 경도를 A, B, C의 3점에 대하여 3회씩 측정한 결과는 Hrc로 A점이(37, 36, 37), B점이(35, 35, 35), C점이(36, 37, 36)로서, Hrc 36±1의 안정한 경도를 나타냈다. 또한 동일한 주형에 의하여 직경 105mm의 공동부를 갖는 5개의 플래스틱 성형용 주조 금형을 주조하여 공동부의 직경의 치수를 측정한 결과, 오차는(각각 +0.02mm, ±0mm, -0.01mm, -0.01mm, -0.02mm)로서 ±0.02mm이내의 극히 높은 치수 정밀도를 나타냈다. 또한 본 실시예의 주조 금형의 기계적 특성을 측정한 결과, 인장 강도 115kgf/㎟, 0.02% 내력 65kgf/㎟, 신율 12%, 충격치 2kgf·m/㎠로서 고합금강과 동등한 뛰어난 특성을 나타냈다.

[실시예 2]

중량비로 C : 3.7%, Si : 2.6%, Mn : 0.4%, Ni : 2.5%, Cu : 0.5%, Mo : 0.3%, 나머지가 Fe와 0.03%의 Mg, 불가피한 불순물인 조성의 용탕으로써 실시예 1과 동일 조건에서 동일 형상의 플래스틱 성형용 주조 금형을 주조하였다. 이때에 모서리부에 균열이 생기는 일이 없으며, 플래스틱 성형면에는 전체가 입경 8㎛ 이하로서 6㎛ 이하의 것이 75% 이상을 점하는 미세한 구상 흑연 입자가 정출하였다. 주조물의 표면 조도는 3㎛ Rmax로서, 플래스틱 성형면을 표면 연마하여 플래스틱 성형을 행한 결과, SKD-61의 강재제의 플래스틱 성형 금형을 사용한 경우와 같이 성형품의 표면 조도는 0.25㎛ Rmax이었다. 또 이 플래스틱 성형용 금형의 치수 정밀도는 100mm에 대하여 오차가 ±0.04mm이하로서, 종래의 강제 주조 금형의 치수 정밀도가 100mm에 대하여 ±0.3mm이었는데 비해 비약적인 향상을 나타냈다.

본 발명의 플래스틱 성형용 금형은 이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 특히 Cu을 0.2∼1.5%와 Ni을 2.0∼5.0% 함유하는 특수한 조성의 구상 흑연 주철로 된 것으로서, 이로써 이 플래스틱 성형면의 구상 흑연 입자를 안정하게 미세화 한 것이므로 극히 평활도가 높은 플래스틱 성형면을 얻을 수가 있으며, 코아측 뿐 아니라 공동부측에 사용한 경우에는 표면이 평활하고 외관이 미려한 플래스틱 제품을 성형 할 수가 있다. 뿐만 아니라 본 발명에 있어 사용되는 구상 흑연 주철은 응고시의 수축이 작으며, 균열이 생기지 않을 뿐 아니라 JIS B0404 12급을 달성할 수 있는 정도로 높은 치수 정밀도를 얻을 수가 있으므로, 고합금강을 기계 가공한 것에 필적하는 제성능을 갖춘 플래스틱 성형용 금형을 주조에 의하여 용이하게 얻을 수가 있다.

이와 같이 본 발명은 종래의 강제 플래스틱 성형용 주조 금형의 문제점을 해소한 것으로서, 산업 발전에 기여하는 바 대단히 크다.

Claims

중량비로 C : 2.5∼3.8%, Si : 2.0∼3.0%, Mn : 0.8% 이하, Ni : 2.0∼5.0%, Cu : 0.2∼1.5%, Mo : 0.2∼1.0%, Mg : 0.025∼0.03% 및, 나머지가 Fe의 조성을 갖는 구상 흑연 주철로 되고, 그 플래스틱 성형면에 미세한 구상 흑연 입자를 정출시킨것을 특징으로 하는 플래스틱 성형용 주조 금형.