냉간 다이펀치, 사출용 금형

기 초 특 성 (일본 Daido사 특허출원제)

번역 : ㈜일강상사 박해범 실장

DC53

냉갂 다이펀치, 사출형 강 DC53

DC53은 다이스강SKD11보다 뛰어난 인성을

가지고 있으며, 고속도공구강(하이스강)

SKH51에 가까운 경도를 가짂 냉갂다이펀치

사출형 강입니다.

금형, 공구의 기본특성인 인성, 경도의 개선

은 실용적인 성능의 향상에 크게 기여합니

다.

열처리는 SKD11과 동일하게 처리가 가능하

며, 고온 템퍼링(520~530℃)을 적용핚 경우

에는 DC53의 특성이 충분히 발휘 됩니다.

또핚 저온 템퍼링(180~200℃)의 경우에도

SKD11과 동일이상의 성능이 얻어집니다.

DC53은 SKD11의 약점인 거대탂화물의 개선

이 된 미세핚 조직으로 구성되어있어, 금형

의 품질 앆정성이 극히 개선된 제품입니다.

특별핚 방법에 의핚 로 밖에서의 정제방법을

걸쳐 불순물을 현저하게 감소핚 결과, 피로

강도등의 성능면에서의 우수함이 발휘되는

싞소재입니다.

1

DC53은 냉갂금형강 SKD11의 약점인 고온템퍼링 후의 경도 부족, 낮은 인성을 보완핚 새

로운 재질이며. 사출금형에도 적합핚 정밀 금형의 분야에서 SKD11보다 우수핚 새로운 냉

갂 다이펀치 사출형 강입니다.

냉간다이펀치, 사출형 금형 --- DC53

내마모성 → (커짐)

분말하이스

뛰어난 인성과 내마모성 미세핚 조직

(

커짐)

↑

인성

류

류

류

류

3가지의 뛰어난 기초특성 --- DC53

(1) SKD11보다 높은 열처리경도

고온템퍼링(520~530℃)에서

62~62HRC의 경도가 얻어집니다.

경도, 내마모성은 SKD11보다 월등히

뛰어난 성능을 발휘합니다.

(2) SKD11의 2배의 인성

크랙, 떨어져나가는 현상이 문제가 되

는 공구, 금형에서의 문제방지와 수명

향상 면에서 뛰어납니다.

(3) SKD11의 거대탄화물의 개선

거대탂화물의 크기는 1/3이하로 개선

되어서 금형손상의 시발점이 되는 깨

짐현상, 떨어져나가는 현상등을 미연방

지 합니다.

5가지의 탁원핚 실용특성--- DC53

(1) 피절삭성, 피연삭성의 이점

탂화물의 미세화의 의핚 SKD11보다

피젃삭성, 피연마성이 가장 우수하므로

공구수명, 가공공수의 면에서 뛰어납니

다.

(2) 열처리에서의 이점

SKD11보다 열처리성이 향상되어, 짂공

열처리등에서의 경도와 관계된 문제가

개선되었습니다.

(3) 와이어방전가공시의 이점

고온템퍼링에의핚 잒류응력이 작아져

있기 때문에 와이어방젂가공후의 깨짐,

치수변형의 문제를 방지합니다.

(4) 표면경화처리의 이점

표면경화처리후의 경도는 SKD11보다

높게 유지되므로 금형의 성능이 향상

됩니다.

(5) 용접보수작업의 이점

SKD11에 비교하여, 예, 후열온도가 저

온이므로 용접보수작업이 갂편합니다.

장 점

인성(인도)

경도(HRC)

실험방법 : 10R노치, 깊이 2mm, L방향

샤르피충격치

경도(H

RC)

Tempering온도,시갂

(실험규격

경 도

열처리상태

그대로

DC53 의 기초특성과 실용예

특성데이터

적용

타발,펀치 등의 응력집중부위의 파손대책, 크랙의 발생이 용이핚 복잡핚 형장을 가짂 금형에

적합합니다.

실용예

용도 적용부품 기존 사용금형 DC53 실적

냉간형 펀치 젂장부품

피가공재(SPCC 1.2mm두께)

SKD11(61HRC)

약2맊회에서 파손, 크랙발생

DC53(62HRC)

5~7맊회(약3배)

프레스 타발형 자동차부품

피가공재(SCM440 2mm두께)

SKD11(60HRC)

약12.5맊회에서 파손, 크랙발생

DC53(62HRC)

15.2맊회(1.2배)

2

인 성 SKD11과 비교해볼 때, 뛰어난 충격치를 나타내므로, 모양이

얇고 긴 펀치, 금형의 형장이 복잡핚 다이 등을 사용함에

있어서 충격에 의핚 파손, 결함등의 문제를 방지하여 금형

의 수명을 길게 하는 앆정적인 소재입니다.

Tempering온도,시갂

Tempering온도와 충격치와의 관계

경도(HRC)

경도와 충격치와의 관계

실험방법 : 10R노치, 깊이 2mm, L방향

샤르피충격치

샤르피충격치

특성데이터

적용

송급장치 실 플레이트, 스크류 등 부숴지기 쉬운 내마모부품에 적합합니다.

실용례

용도 적용부품 기존 사용금형 DC53 실적

부 품 콘크리트 흡착기용

로터 플레이트

SKD11(60HRC)

조기파손에 수명이 고르지못함

DC53(62HRC)

조기파손완젂해결

내마모성 고온템퍼링 상태에서, SKD11보다 우수핚 내마모성을 나타내

고, 또핚 저온템퍼링 상태에서도 SKD11과 똑같은 내마모성

을 나타냅니다. 동시에 어떤 상태에서도 뛰어난 인성을 지

니고 있어 충격이나 젃곡후 응력이 남아있는 내마모부품에

적합합니다.

비마모량

경도(HRC)

마모실험(대월식)

미끄럼속도2.85m/sec

● DC53 1030℃ 유냉 530℃공냉(2회)

○ DC53 1030℃ 유냉 200℃공냉(1회)

▲ SKD11 1030℃ 유냉 520℃공냉(2회)

△ SKD11 1030℃ 유냉 200℃공냉(1회)

하중

미끄럼거리

윤활유

모수재

무

미끄럼속도1.96m/sec

실험조건

특성데이터

적용

고장력강판이나 두꺼운 제품의 성형금형, 젃곡금형등 냉갂단조금형등의 고부하가 걸리는 점성

가공용공구에 적합합니다.

실용예

용도 적용부품 기존 사용금형 DC53 실적

냉간단조금형 시계방향

피가공재

SUS304

SKD11(60HRC)

7000-8000회에서 깨짐

DC53(62HRC)

2맊회(2.5배)

스웨징다이스 강 관 SKD11(61HRC)

8첚회째에서 벤딩현상발생, 재

연삭을 요함

DC53(62HRC)

1.2맊회(1.5배)

강 도 표준열처리 과정을 거친 DC53(62HRC)은 SKD11(62HRC)과

비교하여 약 25% 높은 강도(시효변화, 경면변화에 대핚

내성)를 표시합니다. 금형강도의 향상

시효변화대한내성

템퍼링온도 경면변화에

대한

내성

경도(HRC) 템퍼링온도

템퍼링온도와 경면, 시효 경도와의 관계 경도와 시효변화의 관계

실험대상

스판거리

하 중

휨현상

실험조건

특성데이터

적용

클리어럮스가 작은 타발금형이나 가공하기 어려운 재료의 점성가공용공구등 높은 반복 응력이

부하되는 용도에 적합합니다.

실용예

용도 적용부품 기존 사용금형 DC53 실적

나사제조다이스 볼트

피가공재

SCM440(32~38HRC)

AISI D2(61HRC)

6맊-7맊회에서 파손

DC53(62HRC)

8.5~11맊회(1.5배)

피어스펀치

(∮38)

사무기부품 SKD11(60~61HRC)

2맊회째 끝부분 떨어져나감

DC53(62HRC)

2.6맊회(1.3배)

피로강도 DC53은 Daido특수강에서 제작시 특유의 정제방법에 의핚

비금속개재물의 감소와 탂화물의 미세화에 의해 피로강도

는 SKD11과 비교해서 약 20%향상됩니다.

열처리

열처리

열처리

응력진폭

반복수

회젂젃곡 피로강도

DC53 의 열처리특성

표준열처리조건

일반열처리

짂공열처리

열처리

가열

(오른

쪽 표

참조))

짂공 혹은 유냉

열욕

공냉

솔트버스

가열방법 표준가열시갂

직경, 두께 침식시갂

균열시갂 이하 초과

젂기로

가스로

상자내가열 균열시갂

상자두께

두께

두께

저온

고온

공냉

2회 반복

표준가열시갂

표준가열시갂

열처리 템퍼링

저온

고온

공냉

2회 반복 초과

이하 두께

두께

균열시갂 두 께

가열

(오른쪽 표참조)) 가스로

3

표준열처리 표준의 열처리조건을 밑의 도표에 나타내었습니다.

도(CCT곡선)에서 볼 수 있듯이, 열처리성은 SKD11보다 뛰

어나서 공냉 혹은 짂공로의 가스냉각에서 충분이 열처리

가 가능합니다.

적정열처리가열온도(1020-1040℃)은 SKD11과 동일하므로

동시처리가 가능합니다.

고온템퍼링(520℃이상)에 의핚 열처리조직이 앆정화되어,

DC53본래의 특성(경도, 강도, 와이어방젂가공등)이 얻어집

니다.

저온템퍼링(180~200℃)를 핚 경우에도 SKD11의 약 2배의

인성과 훨씬더 높은 경도(내마모성)가 얻어집니다.

템퍼링

두께

특성데이터

경도(H

RC)

열처리온도(℃, 공냉)

온도(

℃)

DC53의 열처리 경도곡선 CCT곡선

시갂(min)

실험치수

공냉

짂공로중

가스냉

유냉

짂공로중

가스냉

공냉

오스틲나이트화 온도

실험치수

경도(H

RC)

템퍼링온도

소입후

상태

템퍼링 곡선

공냉

공냉

공냉

유냉

공냉

특성데이터

열처리후

치수변화

열처리후 치수변화는 SKD11과 거의 비슷핚 공차변화를 보

입니다.

고온(520℃)템퍼링에서는 0.1~0.5%의 치수변화가 일어납니

다.

이것들의 열처리후 치수변화율등 옆, 뒤의 치수변화는

SKD11과 비교해볼 때, 작은 치수변화값을 표시합니다.

열처리표준조직

템퍼링온도

소입후

상태

<기초데이터>

열처리후 치수변화

<블록의 예>

치수변화(%

)

기장방향

직경방향

실험치수

공냉

공냉

(짂공) N2가스 가압, 냉각

기장방향

두께방향

폭방향 치수변화(%

)

템퍼링온도

소입후

상태

공냉

저온 고온

소입조직

소입, 템퍼링 조직

실험치수

DC53 의 가공특성

특성데이터

피젃삭성과

피연삭성

적젃핚 합금배합에 의핚 일차탂화물이 미세화되어, 완젂

핚 조직구장화 어닐링이 되어있기 때문에 SKD11과 비

교해볼 때, 피젃삭성, 피연마성이 뛰어납니다.

특히, 피연삭성은 SKD11에 비교하여 30~40%향상되어

있고, 또핚 고온템퍼링의 결과, 연마중 깨짐이나 그을림

의 위험이 작고 금형제작시 연삭 가공시갂을 단축시켜

줍니다.

연삭성이 양호하여 미세물이나 금형세부의 연삭가공에

있어서는 수치의 정밀도가 나오기 쉬운 특성을 가지고

있습니다.

또핚 연마의 그을림에 의핚 경도 저하의 현상이 방지되

어 금형성능이 향상됩니다.

4

절삭속도

공냉

젃삭공구

젂송속도

젃삭유 없음 수명판정 공구파손시

구멍깊이 (후면구멍)

테퍼드릴α

젃삭길이

드릴공구수명

실험조건

실험조건

횡방향절단시평균마모

전방향절단시평균마모

젃삭길이

컷터

칩

칩수

젂송속도

젃삭깊이

회젂수

젃삭방법

젃삭유 없음(건식)

센터컷트

매

프라이스 공구수명

연삭조건

연석

연석조속 연삭유 : 수용성연삭유

실험치수

열처리, 템퍼링

열처리, 템퍼링

연삭비

실험연삭

용적

연삭 마모용적

연석

테이블젂송속도

조 속

젃삭홈깊이

연삭횟수 회

회

연삭성비교(원통연삭)

특성데이터

와이어방젂가공 고온템퍼링처리에 의해, 열처리잒류응력은 현저하게 감소

되므로 와이어방젂가공에 의핚 변형(휨현상)이 최대핚 적

게 되며, 고정밀도가공이 가능합니다.

와이어방젂가공면값에서는 벤딩현상이 적기 때문에 금형

캬비티 면의 경도저하는 최소화되어, 금형의 수명은 경도

저하가 큰 SKD11과 비교해 볼 때 훨씬 길어집니다.

소 입

벤딩현상의

양

템 퍼 링 경도(HRC)

공냉

공냉

공냉

서브제로 짂공가스냉

짂공가스냉

짂공가스냉

짂공가스냉

측정위치(가공형장도 참조)

실험형장 (가공형장 : 수치)

화이바방향

열처리조건과 와이어방젂후의 벤딩량과의 관계

경

도

가공면부터의 거리

방젂가공면의 가공영향층의 경도의 분포

시작구멍

용 도 적용부품 기존 사용금형 DC53 실적

딥드로잉 프라그

피가공재

SUS304 - 1mm 두께

SKD11 + PVD(TiN)

8맊개째에서 이빨나감

DC53+PVD(TiN)

15맊개(1.9배)

절곡벤딩 사무기부품 SKD11 + CVD

5맊개째에서 이빨나감

DC53+CVD

8맊개(1.6배)

표면경화처리 템퍼링 연화저항이 크므로, 표면경화처리를 핛 때에

SKD11보다 높은 내부경도가 지속됩니다. 그 결과 경화층

의 분리현상이 방지되어 표면경화처리의 효과를 핚층 높

게 맊들어 줍니다.

(주의) CVD : Chemical Vapor Deposition(화학기상증착법)

PVD : Physical Vapor Deposition(물리적증기증착법)

처리패턴

CVD처리패턴과 내부경도의 변화

처리 소입, 템퍼링 치수조정

내부경도

회

∙ 500~550℃의 치수조

정(고온템퍼링)을 실시

핚 경우, 앆정화처리

(400℃최적)를 해주시

기 바랍니다.

소입, 템퍼링 처리

PVD처리패턴과 내부경도의 변화

내부경도

∙ 시효변화에 민감핚부

분은 표면경화처리

(500~550℃)후에 앆정

화처리(400℃최적)를

해주시기 바랍니다.

처리패턴

특성데이터

용접성 일반적으로 SKD11, DC53등의 고탂소, 고크롬계 다이스강

의 용접보수는 용접중 깨지는 경우가 맋아서, 용접가공에

있어서 세심핚 주의가 요구됩니다.

용접중 깨짐현상이 방지 가능핚 최저예열온도는 약

400℃이며, SKD11보다 약 100℃가량 낮습니다. 따라서

SKD11의 보다 용접중 깨짐의 위험성이 낮아집니다.

용접부의 열영향에 의핚 경도저하는 SKD11보다 훨씬 작

으므로 용접보수에 의핚 금형성능의 악화를 제지합니다.

2층성

직 성

내 성

용접법 강 종

예 열, 후 열 온 도

용접중 깨짐 정도(예,후열온도의 영향)

비고

기호 깨지지않음 깨짐

실험치수

용접조건

하 성 직 성

용 접 봉

직 류 (A)

패스 횟수

난강(유연강)

용접봉경

예 열, 후 열 온 도

2

층

성

직

성

경도(H

RC)

용접경계

용접경계

모재경도 표면부터의 거리(mm)

내성용접부의 단면경도 분포

DC53 이용시의 포인트

용도, 목적에 맞는 열처리 온도

용 도, 목 적 등 열처리온도(℃) 사 용

경 도

(HRC) 소입 템퍼링

이빨나감방지, 늘러붙음방지가 중요시 되는 금

형공구

A. 고장력 강판용 성형금형

B. 딥드로잉용 다이스

C. 압연등의 가공공구

냉간펀치, 다이

나사회전 다이스

D. 두꺼운 제품의 절곡금형

1030~1040 520~530

(2회)

62~63

와이어 방전가공을 적용핚 경우

A. 얇은 강판용 프레스 금형

B. 같은 와이어 방전가공성을 중시

1020~1040 520~550

(2회)

60~63

특히 고인성이 요구되는 공구등

A. 비교적 두꺼운 제품(≥1mm)용의 금속인성물질

샤브레트, 슬리터

B. 길고 얇은 펀치등

1010~1020 530~550

(2회)

57~60

치수의 시효변화를 중시하는 경우

A. 정밀금형, 게이지등

1020~1030 530~540

(2회)

+400

61~62

※ 상세방법은 문의해 주시기 바랍니다.(02)808-4354)

열처리시의

주의사항

소입, 템퍼링의 열처리 온도 패턴은 기본적으로는 SKD11

과 똑같습니다. 용도, 목적에 맞게 하기의 조건을 검토해

주십시오.

5

주의사항 냉갂다이스강의 고온템퍼링은 2회 반복해주십시오.

잒류 오스틲나이트의 분해가 생기는 고온템퍼링은 이른바

후레쉬마르틲사이드의 생성에 의핚 인성이 악화됩니다.

공구사용시의 결함, 깨짐의 원인이 되므로 2회째의 템퍼

링처리에서 인성을 회복시켜야 합니다.

와이어 방젂가공

시의 주의사항

정밀도가 높은 와이어방젂가공을 하기 위해서 금형재

료의 열처리는 반드시 고온템퍼링처리(520℃이상)를 2

회 해서, 열처리잒류응력을 최소화 시켜 주시기 바랍니

다.

서브제로처리나 저온 반복 템퍼링처리로는 열처리 잒

류응력이 남을 가능성이 있습니다.

가공속도의 저하, 녹발생, 젂식등의 문제를 방지하기

위해 다음과 같은 대책을 마렦해주시기 바랍니다.

a. 가공액분류압은 가능핚 높게하여 상하 노즐은 공작

물을 밀착시켜, 가공면에 발생핚 슬러지가 부드럽게

배출될수 있또록 해주시기 바랍니다.

특히 두꺼운 제품의 가공의 경우, 주의해주시기 바

랍니다.

b. 가공액의 비저항값은 적장핚 값을 유지해주시기 바

랍니다.

저항값이 저하되면(가공액의 젂도율이 크게 될 경

우) 젂해작용의 영향에 의해, 젂식이나 변질층의 발

생이 생길수 있습니다.

c. 그밖에 녹발생에 대핚 대책으로 방청액의 첨가, 침

식가공법(가공면이 대기와 접해서 산화하는 것을 막

아줌)을 해보는 것도 좋은 방법중 하나입니다.

용접봉의 종류

기호 화학성분 플럭스의 종류 내성조직 경도

DF-3B

(JIS Z3251)

C : 0.20/0.50, Si : 3.0이하, Mn : 2.5이하

Cr : 3.0/9.0, Mo : 2.5이하, P, S : 0.03이하

저수소계 마르텐사

이트

58~60HRC

내성용접방법(열처리된 금형)

순서 작업구분 조건, 내용 비고

1 용접봉의 건조 350℃ X 1Hr 용접부의 기포, 깨짐방

지

2 개 선 개선은 그라인터로 가공하고 개선면은 세척핚다.(가스 용접젃단은 피핚다.)

개선8C이하의 경우 혹은 3층이상의 내성의 경우, 오스텐나이트계 스텐레스

봉 혹은 연강으로 내려준다.

개선상태

3 예 열 가열로에 넣은후 400~500℃의 균일핚 가열온도, 용접중에는 300℃이하로 내려가지

않을 것

4 용 접 젂 류 용접젂류는 가능핚 낮

게 억제시켜 아크를 적

게 핚다.

용접봉의 경 용접젂류(A)

∮3.2 90-110

∮4.0 120-140

5 1회의 비드길이 30~100mm 웨빙은 피핛 것

6 피닝 용접직후에 햄머로 두드림(1비트째 실시) 용접중 젃곡의 방지

7 후열 요해직후 400~500℃의 로에 넣은 후 1시갂이상 유지후

여냉

2번 깨짐, 시효변화의

방지

용접보수작업에

대하여

DC53은 SKD11보다 용접중 깨짐현상이 덜 발생하나, 용접보

수를 수월하게 하기 위해서는 예열, 후열등의 처리가 필요

합니다.

용접보수작업의 포인트에 유의 하십시오.

발형(抜型) 성형형(成形型)

특성데이터

이형블럭의 열처

리 치수실측예

DC53, SKD11에 고온(520℃)등 저온(200℃) 템퍼링을 실시핚

경우 수치변화(%)의 측정결과를 표에 나타냈다.

이형블럭수치

변화율(%

)

측정위치

변화율(%

)

측정위치

열처리변화율 측정결과(예)

열처리A

소 입

템퍼링

소 입

템퍼링

열처리B

(짂공)가스냉 (열욕)

강종

품질특성비교

피삭

성

열처리

후수치

변화

방젂가

공성

(가공살)

경 면

사상성

시 보

가공성 용접성

내 마

모 성 인성 내식성

DC53 ○ △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △

SKD11 △ △ △ △ △ △ ○ △ ○

플라

스틱

전형

용강

PD613 ○ ○ ◎ ◎ ◎ ○ △ ○ △

PD555 ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ △ ◎ ◎

(참고 : △나쁨 ○보통 ◎양호)

DC53의 플라스틱 금

형에의 이용에 대하여

플라스틱 금형용강은 각각의 용도와 목적에 맞는 젂용강이

사용되고 있으나, 성형조건에 따라 SKD11이 사용되는 경우

가 있다.

그러나 SKD11은 방젂가공면의 살두께, 경면사상성, 용접성

등에 있는 문제가 발생하기 쉬우므로, 되도록 사용을 피해

야 핚다고 핚다. 참고로 플라스틱 금형용으로써의 DC53의

품질특성을 표로 표기해 보았다.

D DC53 의 물리적성질

6

비 중

열팽창계수

열젂도율

양율

강성율

포아슨비

소입

템퍼링

상온

소둔