프레스 금형에 사용되는 금속 재질은? SK와 SKS, SKD 강재 차이점

프레스 금형은 금형다이와 펀치, 스트리퍼, 백킹 플레이트 등으로 나뉩니다. 프레스의 경우 반복적인 작업이 지속적으로 이루어지기 때문에 내구성을 고려해 금형제작도 이루어져야 하는데요. 오늘은 프레스 금형에서 많이 사용되는 재질인 SK재와 SKS재에 대해 소개해드리려고 합니다.

 

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프레스 금형에 사용되는 SK와 SKS, SKD란?

 

1. 공구용탄소강 (SK재)

 

SK재는 공구용 탄소강이라 불리는 철판 재질로 0.6~1.5%의 탄소 함유량을 가지고 있습니다. SK재는 1종부터 7종까지 분류되며, 탄소 함유량에 따라 분류됩니다. SK1 기준 1.3~1.5%이며, SK7은 0.6~0.7%의 탄소 함유량을 가지고 있으며, SK1에서 SK7으로 숫자가 높아질수록 탄소량은 감소합니다.

 

 

철은 탄소량이 많을수록 딱딱해지는 성질을 가지고 있으므로, SK1이 가장 단단하다고 볼 수 있습니다. 참고로 SK7 보다 탄소량이 낮을 경우(0.6% 미만) 공구용 탄소강이 아닌 기계 구조용 탄소강인 SC재가 됩니다. 흔히 알고 있는 S45C가 바로 SC재의 대표 재질입니다.

 

 

프레스 가공시 반복적인 작업으로 인해 가공열이 수반되는데, SK재는 열에 약하기 때문에 충분히 열처리를 해도 오래 사용하기가 어렵습니다. 따라서 펀치나 금형다이보다는 백킹 플레이트와 같은 보조적인 부분에 사용되고 있습니다. SK재 중에서는 그나마 SK3와 SK5가 프레스 금형에 많이 사용되는 편이며, 소량 생산용 펀치와 다이에 사용되고 있습니다.

 

 

2. 합금공구강 (SKS재, SKD재)

 

합금공구강은 SK재에 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 바나듐(V) 등 특수원소를 첨가해 특성을 개선한 것입니다.

 

 

1) SKS재

SK재에 크롬(Cr)과 텅스텐(W)이 첨가된 강재로, 프레스 금형용으로는 SKS3가 많이 사용됩니다. SK재에 비해 열처리 변형이 절반 수준으로 줄어들어 많이 사용되기도 했으나, 최근에는 담금질 후 와이어컷 방전가공으로 형상을 가공하게 되면서 열처리 변형이 중요하지 않게 되자 점차 사용량이 줄어들고 있는 추세입니다.

 

소량 또는 어느정도 물량이 되는 프레스 금형의 펀치와 다이에 사용됩니다. 또한 담금질을 필요로 하는 스트리퍼나 펀치 플레이트 등에 사용되기도 합니다.

 

 

2) SKD재

SKD는 SK재에 크롬(Cr)과 몰리브덴(Mo), 바나듐(V)이 첨가된 재질입니다. 다이스강이라고도 불리며, 잘 알려진 SKD11이 프레스 금형에는 많이 사용됩니다. SKD11은 펀치와 다이의 주재료라고 볼 수 있으며, 대량 생산용 금형에 많이 사용됩니다. 열처리 변형은 SKS재보다 더 작아졌는데요. 열처리 변형률을 비교해 보면 SK > SKS > SKD 순서로 작아진다고 볼 수 있습니다.

 

SKD재는 와이어컷 방전가공에서의 변형이 적고, 가공하기 쉽기때문에 금형에 많이 사용되고 있는데요. 일반적인 템퍼링 온도(약 180~200℃)보다도 고온 템퍼링(약 500~550℃)이 와이어컷 방전가공에서의 변형이 더욱 적기 때문에, 고온 템퍼링을 많이 하는데 그 과정에서 경도가 저하(58HRC 정도)되기 때문에 수명이 나빠지는 단점도 있었습니다. 최근에는 고온 템퍼링에도 경도가 60HRC를 유지할 수 있는 재료가 개발되어 프레스 금형의 주재료로 많이 활용되고 있습니다.

 

이상으로 금형 재질로 많이 사용되는 SK재, SKD재, SKS재에 대해 알아봤습니다. 아래 관련 추천글도 확인해보세요.

 

 

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