射出成形用鋼材ガイド：P20、H13、S136の比較

プラスチック射出成形プロセスにおいて最も重要な資産は、プラスチック樹脂でも、射出成形機でもなく、金型そのものです。金型は多額の初期投資を必要とするものであり、選択する金型用鋼の種類によって、金型の寿命、プラスチック部品の品質、そして全体的な投資収益率（ROI）が直接左右されます。

鋼材の硬さが柔らかすぎると、生産が終わる前に金型が摩耗してしまいます。逆に、不必要に硬い鋼材を選んでしまうと、金型製作費が高くなり、リードタイムも長引いてしまいます。

この包括的なガイドでは、業界で最も一般的に使用されている3種類の射出成形用鋼材――P20、H13、S136――を比較し、お客様の次回の製造プロジェクトに最適なコストパフォーマンスの高いソリューション選びをお手伝いします。

金型用鋼材の選定が重要な理由

射出成形金型のキャビティおよびコアを加工するために使用される鋼材は、生産におけるいくつかの重要な側面に影響を及ぼします：

1. 工具寿命（耐久性）：硬度の高い鋼材は、寸法精度を損なうことなく、数百万回の射出サイクルに耐えることができます。
2. 部品の品質と表面仕上げ：特定の鋼材は鏡面仕上げまで研磨することが可能であり、これは光学部品や高光沢の消費財にとって不可欠です。
3. サイクルタイム：適切な冷却路設計が施された高品質の鋼材は、熱をより速く放散するため、プラスチック部品が冷却されて排出されるまでの時間を短縮します。
4. 耐食性および耐摩耗性：研磨性樹脂（ガラス繊維強化ナイロンなど）や腐食性樹脂（PVCなど）は、標準的な鋼材を急速に劣化させるため、特殊なグレードの材料が必要となります。

ビッグスリー：P20 対 H13 対 S136

1. P20鋼：産業の主力材

P20は、予備焼入れ済みの低合金工具鋼です。汎用射出成形金型において、最も一般的に使用される材料です。

• 硬度：通常、28～32 HRC（ロックウェル硬度）に焼入れ済みの状態で供給されます。
• 長所：P20は比較的柔らかいため、加工が容易で迅速に行えます。加工後の熱処理が不要なため、工具コストを抑え、リードタイムを短縮できます。
• 最適な用途：中規模の生産ロット（30万～50万ショットまで）。ABS、PP、PC、PEなどの標準的な非研磨性プラスチックに最適です。

2. H13鋼：大量生産の王者

H13は、汎用性の高いクロム・モリブデン系熱間加工用工具鋼です。極度の熱疲労や機械的応力に耐えるよう設計されています。

• 硬度：より軟らかい状態で機械加工を行い、その後、真空熱処理を施して48～52 HRCの硬度を実現しています。
• 長所：卓越した耐摩耗性と靭性を備えています。高い射出圧力下でも変形せず、100万ショット以上（SPIクラス101金型）にわたって安定した稼働が可能です。
• 最適な用途：大量生産。ガラス繊維強化プラスチック（例：PA66+GF30）などの研磨性の高い材料を成形する場合、最適な選択肢となります。

3. S136鋼：光沢と純度の王者

S136は、高品質なマルテンサイト系ステンレス工具鋼です。その卓越した純度と耐錆性で知られています。

• 硬度：通常、48～52 HRCに熱処理されます。
• 長所：錆びない性質のため、冷却チャネルが経年劣化による腐食を受けることがなく、一貫した冷却効率が確保されます。さらに重要な点として、S136は極めて均一な微細構造を有しており、欠点のない光学グレードの鏡面仕上げ（SPI A-1またはA-2）に研磨することが可能です。
• 最適な用途：光学部品（レンズ、光導波路）、医療機器、透明プラスチック（PMMA、透明PC）、およびPVCやPOMなどの腐食性樹脂。

B2Bエンジニアリングデータ：金型用鋼材比較表

工具鋼を選ぶ際の3つの重要なポイント

次回の見積依頼（RFQ）でどの鋼材を指定すべきか迷っている場合は、以下の3つの要素を考慮してください：

1. 総生産量はどれくらいですか？市場調査のために必要な部品が5万個だけなら、H13鋼製の金型に割高な費用を払うのは無駄遣いです。P20（あるいはアルミニウム製でも）で十分です。3年間で200万個を販売する予定であれば、金型の修理による生産停止を防ぐために、H13鋼製の金型が必須となります。
2. お使いのプラスチックには添加物が含まれていますか？ガラス繊維、炭素繊維、難燃剤は研磨性が非常に高い物質です。これらは金型内を流れる際、まるでサンドペーパーのように作用します。樹脂のガラス繊維含有率が高い場合は、ゲートやランナーの早期摩耗を防ぐために、H13のような硬化鋼を使用する必要があります。
3. どのような表面仕上げをご希望ですか？高光沢仕上げや完全な透明性が求められる場合は、P20は使用できません。S136やNAK80などの高級ステンレス鋼を指定する必要があります。

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適切な金型の選定には、初期費用と長期的な製造効率のバランスを考慮する必要があります。BFY Moldでは、単にプラスチックの射出成形を行うだけでなく、20年以上にわたるカスタム金型製造の経験を持つ、熟練の金型メーカーです。

• 自社内での金型製造能力：当社は、高性能な5軸CNC加工機および放電加工機を用いて、すべての部品を自社内で製造しており、±0.005mmという厳しい公差を確実に確保しています。
• 透明な鋼材の調達：金型の耐用年数を保証するため、当社は正規の認定を受けた金型用鋼材（LKM製標準ベースや、純正のASSAB／Schmolz+Bickenbach製鋼製インサートなど）のみを使用しています。
• カスタムソリューション：安価で短納期のアルミニウム製試作金型から、SPIクラス101に準拠した焼入れ処理済みのH13製量産金型まで、お客様の予算や生産数量に合わせて金型をカスタマイズいたします。

よくある質問（FAQ）

Q1：P20鋼と718H鋼の違いは何ですか？

718Hは、本質的にP20の改良版です。合金成分（ニッケル）の含有量がわずかに高く、予備硬化度もやや高くなっています（33～38 HRC）。標準的なP20に比べて研磨性が優れており、工具寿命も長いため、中級グレードとして人気のある選択肢となっています。

Q2：スチール製の射出成形金型の価格はいくらですか？

コストは、部品のサイズ、複雑さ（アンダーカット、スライダーなど）、および選択する鋼材によって大きく異なります。小型部品用の単純なP20金型であれば3,000～5,000ドル程度ですが、複雑な多キャビティのH13焼入れ金型の場合、15,000～50,000ドル以上かかることもあります。

Q3：損傷した鋼製金型は修理できますか？

はい。鋼製の金型に傷や摩耗が生じたり、設計変更が必要になった場合、多くの場合、レーザー溶接やTIG溶接を用いて修復することができます。該当箇所を適切な溶加材を用いて溶接した後、CNC加工または放電加工（EDM）を施し、元の寸法に戻します。

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