Die Metallumformung umfasst viele verschiedene Verfahren. Typischerweise werden Stahlblöcke erhitzt und weicher gemacht, was die Metallverarbeitung erleichtert und die mechanischen Eigenschaften der Bauteile verbessert. Einige Verfahren formen Metall auch bei Raumtemperatur.
Werfen wir einen Blick auf die Vor- und Nachteile des Warmwalzens, Kaltwalzens, Warmstauchens und Kaltstauchens, mit einem Schwerpunkt auf deren Anwendung bei Edelstahlstangen, Legierungsbefestigungen und präzisionsgeschmiedeten Komponenten.
Was ist Warmwalzen?
Bei Raumtemperatur lässt sich Stahl nur schwer verformen und verarbeiten. Wird der Rohling jedoch vor dem Walzen erhitzt und weich gemacht, vereinfacht sich der Prozess deutlich – man spricht dann vom Warmwalzen. Warmwalzen hat mehrere Vorteile. Erstens erweicht die hohe Temperatur den Stahl, wodurch sich seine Struktur leichter verändern und seine Körnung verfeinern lässt, was wiederum seine mechanischen Eigenschaften verbessert. Darüber hinaus können innere Defekte wie Blasen, Risse und Porosität unter hoher Temperatur und hohem Druck verschweißt werden. Dies machtwarmgewalztEdelstahlstangenIdeal für strukturelle Anwendungen, die verbesserte Zähigkeit und Haltbarkeit erfordern. Warmwalzen hat jedoch auch Nachteile. Die ursprünglich im Stahl konzentrierten Verunreinigungen können in dünne Schichten gepresst werden, anstatt sich mit dem Stahl zu verbinden, was zur Delaminierung führt. Mit der Zeit kann dies zu Rissen und Brüchen führen, die die Festigkeit des Metalls beeinträchtigen. Darüber hinaus kann während des Abkühlprozesses nach dem Walzen eine ungleichmäßige Abkühlung zwischen den inneren und äußeren Schichten zu Verformungen, geringer Dauerfestigkeit und anderen Defekten führen.
Was ist Kaltwalzen?
Kaltwalzen bezeichnet im Allgemeinen die Anwendung äußerer Kraft auf Metall bei Raumtemperatur, um es auf eine bestimmte Dicke zu komprimieren. Es ist jedoch falsch anzunehmen, dass beim Warmwalzen eine Erwärmung stattfindet, beim Kaltwalzen hingegen nicht. Je nach Material kann beim Kaltwalzen auch eine Erwärmung stattfinden. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Verarbeitung unterhalb der Rekristallisationstemperatur als Kaltwalzen gilt, oberhalb der Rekristallisationstemperatur als Warmwalzen. Zu den Vorteilen des Kaltwalzens zählen hohe Geschwindigkeit, hohe Produktionseffizienz und die Fähigkeit, die Integrität der Beschichtung zu erhalten. Durch Kaltwalzen können außerdem verschiedene Querschnittsformen erzeugt werden, um unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden und die plastische Verformung von Stahl zu verbessern. Kaltgewalzte LegierungStahlblecheund PräzisionEdelstahlstreifenwerden häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Elektronikindustrie eingesetzt, wo Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität entscheidend sind. Allerdings können innere Restspannungen in kaltgewalztem Stahl die Gesamtfestigkeit oder die lokale Festigkeit beeinträchtigen. Darüber hinaus weisen kaltgewalzte Materialien tendenziell eine geringere Dicke und Tragfähigkeit auf.
Was ist Kaltstauchen?
Kaltstauchen, auch Kaltumformen genannt, ist ein Verfahren, bei dem Metall in einer Matrize durch Schlagkraft ohne Erhitzen in eine bestimmte Form gebracht wird. Kaltstauchen bietet mehrere Vorteile. Da der Block vollständig in die Matrize gepresst wird, entsteht bei der Verarbeitung wenig bis gar kein Materialabfall. Es ermöglicht außerdem eine automatisierte Produktion, verbraucht weniger Energie, da keine Heizung erforderlich ist, und macht einen Kühlprozess überflüssig, was die Produktion beschleunigt und die Kosten senkt. Dies macht KaltstauchenBefestigungselementewie zum BeispielEdelstahlschrauben, Muttern und Nieten sind hocheffizient für die Massenproduktion mit minimalem Materialabfall. Einige Kaltfließpressvorgänge können jedoch nicht in einem einzigen Schritt abgeschlossen werden. Stattdessen muss das Werkstück schrittweise in verschiedenen Matrizen extrudiert werden, was mehrere Schritte erfordert, um die gewünschte Form zu erreichen. Außerdem dürfen die für das Kaltfließpressen verwendeten Materialien nicht zu hart sein.
Was ist Hot Heading?
Beim Warmstauchen wird Metall zunächst erhitzt und erweicht und anschließend durch Aufprall plastisch verformt. Durch Warmstauchen können die innere Struktur und die mechanischen Eigenschaften von Metall deutlich verbessert und dessen Festigkeit und Plastizität erhöht werden. Zudem werden Verarbeitungsschwierigkeiten reduziert und die Produktionseffizienz gesteigert. Warmstauchende Verbindungselemente aus legiertem Stahl werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die hohe Festigkeit erfordern, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, im Schwermaschinenbau und im Bauwesen. Allerdings erfordert Warmstauchen erhebliche Investitionen in Heizgeräte und Energie, wodurch die Produktionskosten deutlich höher sind als beim Kaltstauchen.
Wenn Hersteller die Vorteile und Grenzen dieser Metallumformungstechniken kennen, können sie die am besten geeignete Methode auswählen.
Veröffentlichungszeit: 14. März 2025