金型やパンチに固体潤滑を適用する主な目的は、複合粉末と鋼鉄製工具壁との間の横方向摩擦を劇的に低減することです。これにより、プレス成形中の均一な圧力伝達が促進され、取り出し時の部品の構造的完全性が保護されます。
固体潤滑は、保護的な薄膜を作成することにより、「グリーン」コンパクト内の密度の一貫性を確保し、材料の付着を防ぎ、サンプル品質と精密工具の寿命の両方を効果的に維持します。
摩擦低減のメカニズム
横方向抵抗の最小化
複合粉末が圧縮されると、粒子が金型の鋼鉄製壁に接触する箇所で自然に摩擦が発生します。
固体潤滑を適用すると、この界面に飽和した保護層が形成されます。これにより、高圧圧縮段階での摩擦係数が大幅に低下します。
圧力伝達の向上
高い壁摩擦は、「ドラッグ」効果を生み出し、圧力が粉末コラムの中心または底部に到達するのを妨げます。
このドラッグを低減することにより、潤滑により、圧縮圧力が粉末全体により均一に伝達されるようになります。これにより、密度勾配が直接低減され、最終的な部品が、端が密で中心が多孔質であるのではなく、一貫した構造を持つようになります。
サンプルと工具の完全性の保護
安全な取り出しの確保
圧縮された部品（グリーンコンパクト）が金型から押し出されるときに、損傷のリスクが最も高くなります。
潤滑層は、この重要な取り出し段階で滑剤として機能します。これにより、サンプルが金型壁に沿ってスライドする際に、サンプルの端がほつれたり、ひび割れたり、崩れたりするのを防ぎます。
付着と固着の防止
高圧下では、金属粉末（アルミニウムなど）は鋼鉄製工具に冷間溶接または固着する傾向があります。
潤滑剤膜は、この付着を防ぐ物理的なバリアとして機能します。これにより、グリーンコンパクトの表面の完全性が、取り出し直後に欠陥のない状態に保たれます。
金型の耐用年数の延長
精密金型およびパンチは高価な資産であり、摩耗や傷が発生しやすいです。
固体潤滑は、摩擦抵抗を一貫して低減し、工具表面への粉末の付着を防ぐことにより、これらの部品の耐用年数を大幅に延長します。
避けるべき一般的な落とし穴
過剰塗布のリスク
潤滑は不可欠ですが、塗布は薄膜にする必要があります。
過剰な潤滑は、粉末が充填されるべき金型内の体積を占める可能性があります。これにより、最終部品の寸法精度や表面欠陥につながる可能性があります。
不均一な塗布
部分的な潤滑は、潤滑がないのとほぼ同じくらい危険です。
フィルムがキャビティ表面全体に塗布されていない場合、局所的な固着が発生する可能性があります。これにより応力集中が発生し、取り出し中にコンパクトが内部でひび割れる可能性があります。
目標に合わせた適切な選択
複合材プレス成形の品質を最大化するために、主な目的を検討してください。
- 部品の一貫性が主な焦点である場合：均一な圧力伝達を保証するために潤滑を優先してください。これにより、密度勾配による弱点が解消されます。
- 工具の寿命が主な焦点である場合：金属同士の付着を防ぎ、精密表面の摩耗を低減するために、一貫した潤滑膜を確保してください。
固体潤滑の正しい塗布は、粉末の可能性と構造的現実のギャップを埋めるための最も効果的な単一の変数です。
概要表：
| 主な利点 | 説明 | 結果への影響 |
|---|---|---|
| 摩擦低減 | 粉末と鋼鉄製壁との間の抵抗を最小限に抑える | 均一な圧力伝達 |
| 密度制御 | 圧縮中の「ドラッグ」効果を排除する | 一貫した高品質のグリーンコンパクト |
| 安全な取り出し | 部品取り出し中の滑剤として機能する | ひび割れや表面のほつれを防ぐ |
| 工具保護 | 冷間溶接や摩耗に対するバリアを作成する | 金型およびパンチの耐用年数の延長 |
| 表面品質 | 工具表面への粉末の付着を防ぐ | 欠陥のない滑らかな部品仕上げ |
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参考文献
- H.M. Mallikarjuna, R. Keshavamurthy. Microstructure and Microhardness of Carbon Nanotube-Silicon Carbide/Copper Hybrid Nanocomposite Developed by Powder Metallurgy. DOI: 10.17485/ijst/2016/v9i14/84063
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 .
