플라스틱 금형강 종류

금형 재료는 성형 특성과 성형품의 요구 품질, 금형수명 등 다양한 요구 조건을 고려하여 선정한다. 프리하든강은 기계가공 후에 열처리를 하지 않고 그대로 사용한다. 절삭가공 한계 근처 경도(HRC33~40)를 갖도록 조질 처리한 강재가 이에 속한다. 플라스틱 금형에 사용하는 프리하든강에는 HP1A, HP4A, HP4MA가 대표적이며 NAK80, PX5, P20 등도 해당된다. 금형수명을 연장시키기 위한 목적으로 가공 후 열처리를 하여 경도를 높이는 표면개질을 하는데 이러한 방식을 열처리 금형이라 한다. STAVAX 재질의 열처리 금형은 주로 대규모 양산이 필요하여 오랜 기간동안 금형을 사용해야 하는 소형 정밀부품에 사용하고 있다. 열처리 단계에서 변형이 발생하여 치수안정도가 떨어지므로 밀링·드릴 가공→NC 황삭→열처리→평면 연마→NC 정삭 순으로 작업이 이루어진다.

종류	경도(HRC)	구분	특징	용도
SM45C	6~22	기계구조용 탄소강	–	몰드베이스 판재 일반 금형부품
HP1A HP4A HP4MA	13~17 24~31 29~33	프리하든강	기계가공성	자동차 범퍼, 그릴 OA 기기
CENA-1	40	프리하든강	경면가공성 내식성	TV BEZEL TV REAR COVER 고품위 가전제품 외관
NAK80	38~42	프리하든강 석출경화형	경면가공성 내마모성	생활가전 화장품 용기
STAVAX	45~54	스테인리스강 열처리금형	경면가공성 내식성 내마모성	광학부품 렌즈 도광판
STD11	58~62	냉간합금 공구강 열처리금형	내마모성 내충격성	프레스 금형의 냉간성형
STD61	40~48	열간합금 공구강 열처리금형	내마모성 열충격성	다이케스팅 금형의 열간성형
MOLDMAX HR750 HIT75	30~40 18~24 11~20	동합금강	내마모성 열전도성 열전도성	플라스틱 금형의 냉각코아
DH2F	38~42	프리하든강	내마모성	경사밀핀, 습동부품
SACM645	24~28	질화강		밀핀, 리턴핀

용도

HP1A, HP4A, HP4MA는 사출금형 형상부인 코어와 캐비티에 가장 많이 사용하는 재질이다. 대표적인 프리하든강으로 절삭성이 좋아서 가공시간을 단축할 수 있으며 변형이 적다. 두산중공업에서 생산하고 있으며 사용량이 많아 유사 강재가 많이 나와 있다.

NAK80은 가공면이 우수하여 뛰어난 경면과 광택을 얻을 수 있다. 프리하든강으로 열처리가 필요 없고 용접성이 우수하다. 깔끔한 외관성형이 가능하고 투명제품, 광택제품 금형에 주로 사용한다. STAVAX 원소재는 HRC27~35의 경도를 갖지만 열처리 후에는 HRC45~54로 높아진다. 대용품으로 ASSAB718을 사용하기도 한다.

가스가 많이 발생하는 플라스틱 금형에는 내식성이 우수한 STS(Steel Type Stainless) 계열의 스테인리스강을 사용한다. STS630, STS440, STS410 순으로 내식성이 우수하다. 스테인리스 금형강은 용융수지에서 발생하는 뜨거운 가스가 금형 표면을 부식시키지 못하도록 내식성을 강화한 재질이다. 일본규격(JIS)에서는 SUS(Stainless Use Steel)로 표기한다.

높은 강도와 경도가 요구되는 금형부품에는 열처리강인 STD11과 STD61을 사용한다.

열전도도가 일반 금속의 3배인 동합금강은 TV 및 가전제품의 깊은 보스(Boss), 리브(Rib) 부위에 입자형식으로 부분 적용하여 냉각효과를 강화할 목적으로 사용한다. MOLDMAX는 경도가 높지만 HR750과 HIT75는 경도가 낮아 취급에 주의해야 한다. MOLDMAX는 경도가 너무 높기 때문에 가공성이 좋지 않고 가공시간이 오래 걸린다.

DH2F는 맞닿고 있는 부품의 동작에서 마모를 방지해야 하는 부품에 주로 사용한다. 내마모성이 우수해서 접촉 부위가 있는 부품의 동작 부하를 줄이고 마찰을 최소화하는 구동 기구에 적합하다. 마찰면의 윤활성을 확보하기 위해 질화처리를 하여 사용한다.