プレス金型の表面処理｜摩耗・かじりに応じた選び方

プレス金型の摩耗・かじりに応じた表面処理

摩耗したパンチやダイでは、刃先や摺動面がすり減った位置を確かめ、耐摩耗性を持つTiN（窒化チタン）やTiCN（炭窒化チタン）などの皮膜を比較します。被加工材の付着や引っかき傷が出ている場合は、耐凝着性を持つ皮膜と金型面の仕上げを検討します。

アルミニウムの付着対策には、DLC皮膜を使う用途があります。DLCは炭素を主成分とする薄膜の総称で、成膜方法によって硬さや密着性が異なります。加工油の供給状態、被加工材、金型の接触面に応じて皮膜を選びます。

皮膜がはがれた場合は、皮膜を支える金型材料の硬さ、処理前の表面の粗さ、刃先の仕上げを確認します。刃先の欠けや割れがある場合は、金型部品の補修・交換の要否を金型製作先と確認してください。

PVD・DLC・窒化・TD処理の特徴と処理温度

PVD（物理蒸着）は、真空中で金型表面に皮膜を作る方法です。TiN・TiCNなどは皮膜の名称で、DLCにもPVDで成膜するものがあります。処理方法と皮膜の名称を区別すると、候補の処理を同じ基準で比較できます。

窒化は、金型の表面へ窒素を拡散させて表面を硬化させる処理です。TD処理では、高温の溶融塩に浸すことで金型表面に炭化物層を形成します。

処理温度は施工中に金型を加熱する温度で、皮膜を使える上限を表す耐熱温度とは異なります。次の表は、候補の処理・皮膜ごとに、施工前に確認する情報を整理したものです。

処理による金型材料の硬さや寸法の変化は、材料と熱処理の履歴に応じて確認します。低温で施工する皮膜と高温で施工するTD処理では、処理後の熱処理や仕上げの計画が異なります。

コーティングの膜厚・金型寸法と再研磨

膜厚は、処理方式と処理する面ごとの施工仕様で確認します。確認した膜厚と、処理前・仕上げ後の寸法を、図面の要求公差と対応させて検討します。

計算例：平行な両側面に同じ膜厚を形成する場合

両側面に膜厚tの皮膜を形成するパンチでは、幾何学上、幅が2t増えます。これは膜厚を一定と仮定した計算例で、処理した金型の実測値ではありません。

金型の内面や凹部では膜厚の分布が変わるため、処理する面、膜厚、仕上げ後の寸法公差を処理会社と確認します。寸法公差が厳しい部位は、処理前の寸法と処理後の仕上げ寸法を図面で示してください。

再研磨する面と再処理する面を確認する

再研磨する金型では、研磨によって皮膜を除去する面と、皮膜が残る面を確認します。古い皮膜を除去できるか、再処理後に寸法公差を満たせるかを処理会社と確認してください。

コーティング後の性能は、製品の寸法、バリ、外観の傷と、金型の摩耗・付着・剥離を確認して評価します。改善した加工数や寿命倍率は、被加工材、加工方法、皮膜、損傷の判定基準を示せる試験結果として扱います。