金型壁への黒鉛潤滑剤の塗布は、アルミニウム合金粉末と金属ダイとの間に低摩擦インターフェースを作成するという重要な機能を持っています。この外部塗布は、部品内の均一な密度を確保し、亀裂や歪みなどの構造的欠陥を防ぎ、グリーンボディの排出時の抵抗を大幅に低減するために摩擦を最小限に抑えます。
壁潤滑の主な目的は、粉末と工具鋼を分離することです。これにより、プレス荷重が摩擦の克服ではなく材料の圧縮に使用され、構造的に健全で均一な部品が得られます。
摩擦低減のメカニズム
保護バリアの作成
金型壁に塗布すると、黒鉛は薄い保護膜を形成します。
この膜は、研磨性の金属粉末と金型の鋼壁を物理的に分離します。これにより、高圧下でアルミニウム粉末がダイに付着するのを防ぎます。これは、コールドウェルディングまたはガリングとして知られる一般的な問題です。
圧力伝達の改善
金型壁での摩擦は、プレス荷重を「吸収」し、粉末コラムの中心または底部に到達するのを妨げます。
この側壁摩擦を大幅に低減することにより、黒鉛は油圧が粉末全体に効果的に伝達されるようにします。これにより、部品の底部が上部と同じくらい高密度に圧縮されることが保証されます。
密度勾配の最小化
潤滑がない場合、摩擦は大幅な内部密度不均一性を引き起こします。
黒鉛の使用はこれを軽減し、「グリーンコンパクト」（プレスされたが焼結されていない部品）が均一な密度プロファイルを持つようになります。均一な密度は、後続の焼結段階での予測可能な収縮と強度に不可欠です。
構造的完全性の維持
グリーンボディ欠陥の防止
高摩擦は密度に影響を与えるだけでなく、応力を発生させます。
この抵抗を低減することにより、黒鉛はグリーンボディ内の亀裂、層間剥離、または歪みの形成を防ぎます。部品がダイ設計によって意図された正確な幾何学的形状を維持することを保証します。
離型抵抗の低減
部品がダイから排出されるまで、プロセスは完了しません。
黒鉛は「離型抵抗」（部品を押し出すために必要な力）を最小限に抑えます。高い排出力は、部品の表面の層状化、亀裂、または剥離を引き起こす可能性があります。黒鉛は、表面が滑らかで無傷であることを保証します。
金型寿命の延長
摩擦は部品だけでなく工具にも損傷を与えます。
潤滑剤は、直接的な金属同士の接触を防ぎ、排出力を低減することにより、パンチとダイキャビティの摩耗を低減します。これにより、高価な工具の運用寿命が延びます。
トレードオフの理解：外部潤滑と内部潤滑
壁への潤滑剤の塗布（外部）と、それを粉末に混合すること（内部/混合）を区別することが重要です。
純度対多孔性
壁に黒鉛を塗布すると、アルミニウム合金の化学的純度が維持されます。
逆に、潤滑剤を粉末に直接混合すると（補足資料に記載されているように）、焼結中に潤滑剤が分解する際に内部空間が生成されます。これは制御された多孔性を生成するのに役立ちますが、延性を低下させる可能性のある残留炭素または酸素の不純物を導入する可能性があります。
塗布の複雑さ
外部潤滑は、膜が均一であることを保証するために正確な塗布方法が必要です。
層が厚すぎると、表面の欠陥や寸法誤差が発生する可能性があります。薄すぎると、付着を防ぐことができません。壁潤滑は高密度と高強度に焦点を当てていますが、内部潤滑はしばしば高多孔性が目標である場合に利用されるトレードオフです。
目標に合わせた適切な選択
アルミニウム合金部品の品質を最大化するために、潤滑戦略を構造要件に合わせてください。
- 高密度と強度を最優先する場合：外部金型壁潤滑に依存して、圧力伝達を最大化し、合金を汚染することなく内部欠陥を最小限に抑えます。
- 表面仕上げを最優先する場合：離型時の付着を防ぎ、グリーンボディの外層を維持するために、黒鉛塗布が薄く均一であることを確認してください。
- 多孔性制御を最優先する場合：潤滑剤を内部（混合）で混合することを検討してください。ただし、これは壁潤滑とは異なるプロセスであり、機械的強度が低下する可能性があることに注意してください。
要約：黒鉛壁潤滑は、プレス荷重を摩擦の無駄ではなく均一な密度に変換するための鍵であり、欠陥のない部品と長持ちする金型を保証します。
概要表：
| 機能 | 利点 | 品質への影響 |
|---|---|---|
| 摩擦低減 | 壁抵抗を最小限に抑える | 均一な密度と効果的な圧力伝達 |
| 表面保護 | コールドウェルディング/ガリングを防ぐ | 滑らかな表面仕上げと欠陥のないグリーンボディ |
| 離型サポート | 離型力を低減する | 部品取り外し時の亀裂や剥離の防止 |
| 純度維持 | 内部添加物なし | 内部潤滑剤と比較して高い化学的純度と延性 |
| 工具寿命 | 摩耗を低減する | パンチとダイキャビティのサービス寿命の延長 |
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参考文献
- Hoon Yang, Ki Tae Kim. A Finite Element Analysis for Near-net-shape Forming of Aluminum Alloy Powder Under Warm Pressing. DOI: 10.2497/jjspm.50.816
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
