금형 철강의 공구강 및 금속 재료의 특성과 선택 기준

금형 철강 재료의 특성과 선택 기준

금형 철강 재료로 다양한 형재가 사용됩니다. 그 중에서, 주로 사용되는 SK, SKS, SKD, SKH 계열과 스테인레스스틸강 등의 형재에 대해서 살펴보겠습니다.

1. 공구강

1-1. SK 계열

SK 계열은 플라스틱 금형에 많이 사용됩니다. 주로 SK5부터 SK7까지의 플라스틱 금형용 강인데, 비교적 가격이 저렴하기 때문에 재료로써 인기가 있으며, 가공이 쉽다는 장점이 있습니다.

그러나 담금질성이 부족하거나 혹은 가공 후 변형이나 균열이 발생할 수도 있기 때문에, 대형 금형이나 복잡한 형상의 금형에는 적합하지 않은 경우도 있습니다.

이러한 결점을 보완하기 위해 Mn, Cr 등을 첨가한 케이스도 있습니다.

1-2. SKS 계열

SKS 계열은 SK 계열에 비해 담금질 온도가 낮으며, 가공이 쉽습니다. 또한 변형도 적은 특징을 가지고 있습니다.

Cr, W, V 등을 첨가해 담금질성과 내마모성을 향상시켰기때문에 SK 계열과 SKD 계열의 중간 정도의 성능을 보여줍니다. 그 중에서도 SKS31은 내마모성이 우수하여 대형 금형에도 적합한 강종으로 널리 사용되고 있습니다.

1-3. SKD 계열

SKD 계열은 내마모성이 뛰어나고 공냉으로 충분히 경화되는 특징을 가지고 있습니다.

이러한 특징때문에, 열경화성 수지, 충전강화 플라스틱 수지 등 대량생산용 금형에 널리 사용됩니다. 그러나 피삭성이 낮고 담금질 온도가 높다는 단점도 가지고 있습니다.

1-4. SKH 계열

SKH 계열은 고속도 공구강으로 사용되며 내마모성이 뛰어나고 인성이 우수하다는 특징을 가지고 있습니다.

특히 플라스틱 금형 전용의 고속도강이 개발되어서 현장에서 사용되고 있습니다.

열경화성 수지나 충전강화 플라스틱용으로 적합하며 내마모성이 높기 때문에, 플라스틱 제품 성형에 적합한 재종입니다.

2. 스테인레스 스틸강

스테인레스 스틸강은 부식에 강하며, 고온 환경에서 우수한 성능을 발휘합니다. 때문에 플라스틱 금형 제작에도 효과적으로 사용되고 있습니다.

특히 부식성 가스를 발생하는 재료의 성형에는 매우 적합합니다. 근래에는 기계 가공성이 개선된 형태로도 시판되고 있습니다.

3. 하스테로이, 분말합금 등

하스테이로이는 내식성이 우수하며 기계적 성질이 일부 다른 형재에 비해 낮은 편입니다. 분말합금은 아직까지는 실용화되지 않았으나 플라스틱 금형 제작에 적용될 가능성이 높습니다.

마무리

금형 철강에서 각 재료의 특성과 선택 기준에 대해서 알아보았습니다.

상술된 것처럼, 각 형재의 특성에 따라 그리고 금형 종류에 따라 적절한 재료가 선택되어야 하고, 각각의 특성을 고려하여 적절한 강종을 선택해야 합니다.

간단히 정리해보면,
SK 계열은 플라스틱 금형에 주로 많이 사용되며, SK5부터 SK7까지의 강종은 저렴하고 가공이 쉬우나 담금질성이 부족하며 변형이 발생할 수 있다는 단점이 있습니다.

SKS 계열은 SK보다 담금질 온도가 낮으며, 가공이 쉽습니다. 그리고 SKD 계열은 내마모성이 뛰어나 대량 생산용 금형으로 사용되며, SKH 계열은 고속도 공구강으로 내마모성이 우수하다는 장점이 있습니다.

그리고 스테인레스 스틸강은 부식 혹은 고온 환경에서 효과적이기 때문에 플라스틱 금형 제작이나 부식성 가스가 발생하는 성형에 적합합니다.

하스테로이는 내식성이 우수하며 분말합금은 플라스틱 금형 제작에 가능성이 있습니다.

이러한 재료의 특성을 잘 고려하여 금형 설계와 작업시에 적절한 강종을 선택하시기 바랍니다.