SWPA ショートピーニング加工のばねに負けない…

質問

SWPA ショートピーニング加工のばねに負けない材質と熱処理教えてください

材質：SWP-A　ショートピーニング加工したばねをつかむ治具が
摩耗してしまいます。
耐摩耗を図るには、効果のある材質、表面処理があれば、教えてください。

?HPM1　tiAlコーティング　ヘタリ摩耗大
?SKD11　焼き入れ焼き戻し　ヘタリ摩耗小

回答No.4

noname#230359

ワークの硬さと今まで作成した冶具の硬さはどのような感じでしょうか？

SPW-Aはネットでちょっと検索した程度だとHRC44くらいとの情報がありました。
HPM1は最大HRC40、SKD11は適切に焼き入れ焼き戻しをしてHRC58くらいみたいです。

ワーク接触面は、最低でもHRC44を超える材質である必要があります。
HRC44以下であれば荷重による変形が冶具側に生じてしまい、どんなコーティングでもバキバキに割れて用をなしません。

冶具全体をSKD11で作った場合は、熱容量の大きさから焼きが甘く、硬度が出ていない可能性があります。
まず、剛性が必要で肉厚にすべき本体部と硬度が要求されるワーク接触部を分離できる構造を考えるべきです。小さく、薄い方が熱処理で硬度を出しやすいです。
(冶具が40x45x20だったら小さい部類なので焼きは問題なさそうですが）

既存冶具の硬度が低い場合、ワーク接触部を小さな別部品化できれば、SKD11+コーティングで対応できる可能性が出てきます。

もし、既存冶具がHRC58以上で出来ていた場合は、ハイス鋼に変えてもあまり寿命延長は期待できない気がします。
この場合は、超硬合金とかセラミックスを考える必要があります。

超硬合金だとイマオがカタログ品を出しています。(CSとかCTで始まるワークグリッパ)

セラミックスだとアルミナかジルコニアが候補になると思います。
硬度だけであっればアルミナが高いのですが、ジルコニアは亀裂の進展を防ぐように結晶構造が変化するという性質があり、割れにくいため機械部品によく使われるらしいです。
(ミスミで扱ってたような気がするけど今日はメンテ中で確認できません。)

おまけ
サブゼロ処理は焼き入れ時にマルテンサイト組織に変態しきれないオーステナイト組織がが生じて、ゆっくりマルテンサイト変態することで寸法変化が生じるのを防ぐのが目的のことが多いです。
低温することで残留オーステナイトをマルテンサイトに強制的に変化させる処理です。
硬度を上げる処理というより、鋼材本来の硬度を確実に出すための処理というものです。

超硬合金は炭化タングステンなどの高硬度の金属炭化物粉末をコバルトに混ぜ込んで作った合金です。
鉄鋼と違い、熱で結晶構造が変化するわけではないので熱処理が基本しません。
というか、熱処理で硬度が上がるのって鉄と一部のアルミ合金くらいです。

参考URL：

https://www.imao.co.jp/catalog/imageindexlists2/?categorycode=$SMEWGR

お礼

予算と交換頻度から、
インターバル決めて、SKD11焼き入れ治具で対応します。
ありがとうございました。

補足

SKD11で製作、焼き入れしてHRC58～63で図面指示していたと思います。
分離構造は、難しいと思います。　ボルト脱落、異物混入の面から考えて…。

回答No.3

noname#230359

質問の用途での耐摩耗性対策にコーティングは薦められない。SPがコーティングを剥がしてしまう。

材質の選定。
耐摩耗性は概ね硬さと対応する。硬さの順は
HPM1(HRC40)<SKD11(HRC58-60)<HSS(HRC62-64)<超硬。
HPM1は快削鋼なので耐摩耗性はやや劣るが、現状がSSならばHPM1でも十分効果がある。

しかし回答(1)指摘の通り靱性も重要(関連して形状も)。高硬度になるほど靱性が低下する。耐摩耗部品用の材質選定のポイントは「耐摩耗性(硬度)と靱性」のバランスである。靱性がかなり必要ならSKD61(HRC45-50)も一つの選択肢。

後は「価格と寿命」のバランス。

SKD11k場合、放電加工する場合は高温焼戻、それ以外なら低温焼戻。寸法精度が厳しくなければサブゼロは不要。
超硬は熱処理しない。だから加工が大変。

お礼

ありがとうございます。
確かに、SPがコーティングと下地のHPM1まで削りとっていました。
1か月もちませんでした。

SKD11　焼き入れ、焼き戻しは、試したことがあるので、
SKS→超硬と試していくべきかと思います。
ダメなら、消耗品としてSKD11でインターバル決めて
交換ですね。

サブゼロ処理は、硬度上がらないんですか？

回答No.2

noname#230359

耐摩耗性と言えば超硬合金．．．と思って調べてみたら
超硬をロー付けしたドリルチャックがありました
http://www.chuck.jp/products/choukou.htm

治具の形状、把握力などが分かりませんが、簡単に考えれば
切削用超硬インサート(チップ)をつかむ部分にねじ止めする
ことも一案かと

お礼

ありがとうございます。

結構荷重あるので、ロー付け、ねじ止め　外れ、脱落とか心配ですが…。
超鋼合金って、材質のJIS記号でどう書くんだろう？

材質的には、ありだと思います。
あとは、予算との折り合いですね。

ありがとうございます。
超硬も検討したいと思います。
熱処理が要らないのが良いですね。

補足

超硬の材質採用している部品、治具とか経験ないので、
勉強しないと…ですね。
焼き入れ、焼き戻したほうが良いですよね…？

回答No.1

noname#230359

?SKD11　焼き入れ焼き戻し　は、良い選択と思います。

コーティングは、下地の鋼材の硬度が十分に確保できないと、高級な組成を
使っても期待するほど効果が上がらないでしょう。

SKD11よりも耐摩耗を上げたければ、高速度工具鋼を選択することになる
と思います。

参考URL：

http://www.hitachi-metals-ts.co.jp/zatsugaku/property.html

お礼

ありがとうございます。
?でも耐久性がないんです…汗
やはり、SKHですか…。

?SKH2　SKH4A　の焼き入れ、焼き戻し
?SKD11　に焼き入れ、サブゼロ処理、低温焼き戻しを注記に入れる
?SKD11　に焼き入れ、サブゼロ処理、低温焼き戻し、TiAlコーティング
?SKD11　に焼き入れ、サブゼロ処理、低温焼き戻し、塩浴軟窒化処理

?～?で考えたいのですが…、どれが効果ありそうですか？

40×45×20mm　（幅×高さ×奥行）
SP接触面は薄いです。

高級材料のほうが良さそうですね。