Stemple są jednym z kluczowych elementów oprzyrządowania wykorzystywanego w prasach hydraulicznych i prasach krawędziowych. Wraz z matrycą tworzą układ narzędziowy, który odpowiada za kształtowanie blachy poprzez wywieranie nacisku i kontrolowane odkształcenie materiału. Podczas cyklu pracy stempel naciska na materiał umieszczony nad matrycą, powodując jego gięcie lub formowanie w określony sposób.

Wysoka precyzja procesu gięcia oraz powtarzalność produkcji w dużym stopniu zależą właśnie od jakości stempli. Elementy te muszą być odporne na ogromne siły nacisku, ścieranie oraz zmienne obciążenia dynamiczne. Z tego powodu stosuje się zaawansowane technologie obróbki cieplnej, w szczególności hartowanie, które pozwala znacząco zwiększyć twardość i trwałość narzędzia.

W nowoczesnych systemach narzędziowych do pras krawędziowych, stosowanych między innymi w rozwiązaniach oferowanych przez producentów narzędzi przemysłowych, stemple wykonywane są z wysokiej jakości stali stopowych, które po odpowiedniej obróbce cieplnej zapewniają długą żywotność narzędzia oraz stabilność parametrów gięcia.

Dlaczego hartowanie jest kluczowe dla trwałości narzędzi

Hartowanie jest procesem obróbki cieplnej polegającym na nagrzaniu stali do określonej temperatury, a następnie jej szybkim schłodzeniu. W wyniku tego procesu struktura materiału ulega zmianie, co prowadzi do znacznego wzrostu twardości i odporności na zużycie.

W przypadku stempli stosowanych w prasach krawędziowych hartowanie jest szczególnie istotne, ponieważ część robocza narzędzia jest narażona na intensywne ścieranie oraz naciski generowane podczas gięcia blach. Nowoczesne narzędzia do gięcia wykonywane są często ze stali stopowych takich jak 42CrMo4 lub C45, które po odpowiedniej obróbce cieplnej osiągają wysoką wytrzymałość mechaniczną.

Dzięki hartowaniu możliwe jest uzyskanie twardości nawet na poziomie około 55–60 HRC w części roboczej narzędzia, co znacząco zwiększa jego odporność na zużycie oraz deformacje podczas pracy.

W praktyce oznacza to dłuższą żywotność narzędzia, większą stabilność procesu produkcyjnego oraz ograniczenie kosztów związanych z częstą wymianą oprzyrządowania.

Materiały stosowane w nowoczesnych stemplach

Rozwój technologii hartowania jest ściśle powiązany z postępem w dziedzinie materiałoznawstwa. Nowoczesne stemple produkowane są z wysokiej jakości stali narzędziowych oraz stopów o wysokiej odporności na zmęczenie materiałowe.

W produkcji narzędzi do pras krawędziowych stosuje się między innymi stal 42CrMo4, która charakteryzuje się wysoką wytrzymałością oraz dobrą hartownością. W zależności od zastosowanej technologii obróbki cieplnej materiał ten może osiągać bardzo dobre parametry mechaniczne, zapewniające długotrwałą pracę narzędzia nawet przy intensywnej eksploatacji.

W niektórych rozwiązaniach stosuje się również specjalistyczne stale narzędziowe o podwyższonej zawartości węgla oraz dodatków stopowych, które zwiększają odporność na zużycie ścierne oraz zmęczenie materiału.

Hartowanie indukcyjne w produkcji stempli

Jedną z najczęściej stosowanych technologii hartowania w nowoczesnych narzędziach do pras jest hartowanie indukcyjne. Proces ten polega na nagrzewaniu wybranego fragmentu elementu za pomocą prądu indukcyjnego o wysokiej częstotliwości.

W przypadku stempli hartowaniu poddaje się przede wszystkim część roboczą narzędzia, czyli krawędź, która bezpośrednio styka się z materiałem podczas gięcia. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie bardzo twardej powierzchni przy jednoczesnym zachowaniu bardziej plastycznego rdzenia narzędzia.

Takie rozwiązanie ma ogromną zaletę konstrukcyjną. Twarda powierzchnia zapewnia odporność na ścieranie, natomiast bardziej elastyczny rdzeń zwiększa odporność narzędzia na pękanie. W wielu narzędziach stosowanych w obróbce blach twardość części roboczej po hartowaniu indukcyjnym wynosi około 55–58 HRC, a głębokość warstwy utwardzonej może sięgać nawet kilku milimetrów.

Dzięki temu narzędzia zachowują wysoką trwałość nawet przy pracy z materiałami o wysokiej wytrzymałości, takimi jak stal konstrukcyjna czy stal nierdzewna.

Hartowanie na wskroś i jego zastosowanie

Drugą często stosowaną technologią jest hartowanie na wskroś, czyli proces, w którym utwardzaniu poddawany jest cały przekrój narzędzia. W tym przypadku twardość elementu jest nieco niższa niż w przypadku hartowania powierzchniowego, jednak materiał ma bardziej jednorodną strukturę.

Hartowanie na wskroś stosuje się przede wszystkim w narzędziach narażonych na duże obciążenia mechaniczne oraz w elementach o stosunkowo niewielkich przekrojach. Dzięki temu narzędzie zachowuje równowagę między twardością a odpornością na pękanie.

Zaawansowane technologie obróbki cieplnej

W nowoczesnej produkcji stempli stosuje się coraz bardziej zaawansowane technologie obróbki cieplnej, które pozwalają precyzyjnie kontrolować właściwości materiału. Wśród najważniejszych metod stosowanych w nowoczesnych narzędziach można wymienić:

  • hartowanie indukcyjne powierzchni roboczych,
  • hartowanie na wskroś całego narzędzia,
  • obróbkę kriogeniczną poprawiającą stabilność struktury stali,
  • azotowanie lub nitrokarburację zwiększające odporność na zużycie.

Niektóre nowoczesne narzędzia przechodzą nawet wieloetapowy proces obróbki cieplnej obejmujący hartowanie, odpuszczanie oraz dodatkowe procesy wzmacniające strukturę materiału. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie bardzo wysokiej odporności na zużycie oraz stabilności wymiarowej narzędzia.

Precyzja szlifowania po procesie hartowania

Proces hartowania jest często uzupełniany przez precyzyjne szlifowanie powierzchni roboczych narzędzia. Po obróbce cieplnej materiał może ulec niewielkim odkształceniom, dlatego konieczne jest dokładne wykończenie krawędzi roboczej.

Precyzyjne szlifowanie pozwala uzyskać idealną geometrię krawędzi stempla oraz bardzo gładką powierzchnię, co ma ogromne znaczenie dla jakości gięcia blachy. Wysoka dokładność wykonania narzędzia przekłada się bezpośrednio na powtarzalność procesu produkcyjnego oraz jakość gotowych elementów.

Rola nowoczesnych technologii w produkcji narzędzi

Współczesne zakłady zajmujące się produkcją narzędzi do pras hydraulicznych i pras krawędziowych wykorzystują zaawansowane systemy projektowania CAD/CAM oraz precyzyjne technologie obróbki CNC. Pozwala to na tworzenie narzędzi o bardzo wysokiej dokładności wymiarowej oraz optymalnych właściwościach mechanicznych.

Nowoczesne technologie hartowania są integralną częścią tego procesu. Dzięki nim możliwe jest uzyskanie narzędzi, które pracują przez wiele lat bez utraty parametrów technicznych.