В горячей штамповке все чаще используется инструмент, изготавливаемый с помощью 3D-печати, единственного жизнеспособного процесса производства сложных каналов охлаждения. Связь между современным инструментальным производством и технологиями автоматизированного проектирования была подробно рассмотрена в ходе научно-практической конференции, которая состоялась в начале года в Лейпере, Мичиган (США). Организатором конференции выступил журнал Metal Forming. В данной статье излагаются точки зрения авторитетных специалистов в области конструирования горячештамповочного инструмента — доктора Томаса Белла, исполнительного директора компании 3D Hitachi Metals, и доктора Харальда Лемпке, коммерческого директора компании Formetrix.
В течение последнего десятилетия горячая штамповка прочно закрепилась на многих машиностроительных и металлообрабатывающих предприятиях Северной Америки, поскольку все больше и больше автопроизводителей и их поставщиков внедряют эту технологию. Усилия в области снижения массы производимых автомобилей и улучшения стойкости всех компонентов рамы совпали с внедрением все более высокопрочных инструментальных сталей (типа AHSS или UHSS). Применение сталей этого класса применительно к технологии горячей объемной штамповки показало: именно горячая штамповка является тем самым процессом, при помощи которого можно производить сложные, критически важные для безопасности детали. Более того, горячая штамповка — во многих случаях единственный процесс, который справляется с подобными задачами. Среди основных поковок — подшипниковые опоры, арматура крыши автомобиля, валы привода. Однако этот перечень постоянно растет по мере того, как увеличиваются производственные возможности горячей штамповки. В связи с этим необходимо постоянно развивать конструкторские возможности для разработки соответствующей оснастки.
Описывая процесс в его наиболее общих терминах, доктор Т. Белл начал с этапа нагрева исходных заготовок. Стальные заготовки подают в туннельные или штабелированные печи для нагревания до температуры выше 820…8500С, которая делает заготовки способными пластически деформироваться. Заготовки перемещаются к прессу, способному контролировать число ходов и время выдержки для формования металла. После этого немедленно начинается охлаждение металла заготовки в штампе, время которого колеблется от 3 до 10 сек. Столь существенный разрыв в значениях можно объяснить дегидратацией воды, которая всегда имеется в составе охлаждающей штамп жидкости.