Was ist die grundlegende Klassifizierung des Schmiedens?

Schmieden ist ein grundlegender Metallumformungsprozess, der bei der Herstellung robuster und langlebiger Komponenten in verschiedenen Branchen eine entscheidende Rolle spielt. Von Kurbelwellen für die Automobilindustrie und Halterungen für die Luft- und Raumfahrt bis hin zu Befestigungselementen für die Bauindustrie und Werkzeugen für die Ölförderung – Schmiedeteile sind für ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften und ihre strukturelle Integrität bekannt.

Verstehen derGrundlegende Klassifizierung des Schmiedensunterstützt Ingenieure, Designer und Beschaffungsexperten bei der Auswahl des optimalen Schmiedeverfahrens basierend auf Anwendung, Teilekomplexität, Produktionsvolumen und Materialtyp. Dieser Artikel untersucht die wichtigsten Schmiedearten und ihre Eigenschaften, um Ihnen eine fundierte Entscheidung zu ermöglichen.

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Was ist Schmieden?

Schmiedenist ein Herstellungsverfahren, bei dem Metall durch lokale Druckkräfte geformt wird. Dies kann durch Hämmern, Pressen oder Walzen erfolgen – in der Regel im erhitzten (aber festen) Zustand des Metalls. Schmieden verbessert die innere Kornstruktur, erhöht die Festigkeit und beseitigt Defekte wie Porosität oder Einschlüsse.

Beim Schmieden gibt es verschiedene Techniken, die von Faktoren wie Temperatur, verwendeter Ausrüstung und Gesenkkonfiguration abhängen.

Grundlegende Klassifizierung des Schmiedens

Schmiedeprozesse können grob klassifiziert werden nachzwei Hauptkriterien:

1. Umformtemperatur

2. Matrizenkonfiguration und Werkzeuge

Sehen wir uns jede Klassifizierung im Detail an.

Klassifizierung nach Umformtemperatur

Dies ist die gebräuchlichste Art, Schmiedeprozesse zu kategorisieren. Abhängig von der Temperatur, bei der das Schmieden durchgeführt wird, wird es unterteilt in:

1. Warmschmieden

Definition: Wird bei hohen Temperaturen durchgeführt, normalerweise über der Rekristallisationstemperatur des Metalls (ca. 1100–1250 °C bei Stahl).

Vorteile:

• Hohe Duktilität und geringer Verformungswiderstand

• Ermöglicht komplexe Formen

• Verfeinert die Kornstruktur

• Beseitigt Porosität und Defekte

Nachteile:

• Kalkablagerungen durch Oxidation

• Die Maßgenauigkeit ist geringer als beim Kaltschmieden

• Benötigt mehr Energie zum Heizen

Anwendungen:

• Autoteile (Kurbelwellen, Zahnräder)

• Schwermaschinenkomponenten

• Industrielle Wellen und Flansche

2. Warmschmieden

Definition: Wird bei mittleren Temperaturen (zwischen 500 °C und 900 °C) durchgeführt und kombiniert einige Vorteile des Warm- und Kaltschmiedens.

Vorteile:

• Reduzierte Umformkräfte

• Verbesserte Maßkontrolle

• Weniger Oxidation im Vergleich zum Warmschmieden

• Bessere Oberflächengüte

Nachteile:

• Beschränkt auf bestimmte Materialien

• Komplexere Ausrüstungsanforderungen

Anwendungen:

• Getriebekomponenten

• Laufringe

• Zahnradrohlinge

3. Kaltschmieden

Definition: Wird bei oder nahe Raumtemperatur durchgeführt, ohne das Material zu erhitzen.

Vorteile:

• Hervorragende Oberflächengüte

• Enge Maßtoleranz

• Kaltverfestigung verbessert die Festigkeit

• Keine Oxidation oder Ablagerung

Nachteile:

• Hohe Umformkräfte erforderlich

• Beschränkt auf einfachere Formen und weichere Materialien

• Risiko von Eigenspannungen

Anwendungen:

• Befestigungselemente (Bolzen, Schrauben, Nieten)

• Wellen

• Kleine Präzisionskomponenten

Klassifizierung nach Matrizenkonfiguration

Schmieden kann auch anhand der Art der im Prozess verwendeten Gesenke und Geräte klassifiziert werden:

1. Freiformschmieden (Freiformschmieden)

Definition: Metall wird zwischen flache oder einfache Matrizen gelegt, die das Material nicht vollständig umschließen.

Verfahren:

• Das Werkstück wird in mehreren Schritten verformt

• Der Bediener steuert die Deformationsrichtung

• Ideal für die Sonderanfertigung oder Kleinserienproduktion

Vorteile:

• Geeignet für große und einfache Formen

• Niedrigere Matrizenkosten

• Gute Kontrolle über den Kornfluss

Nachteile:

• Geringere Maßgenauigkeit

• Mehr Fachkräfte erforderlich

• Zusätzliche Bearbeitung kann erforderlich sein

Anwendungen:

• Große Wellen, Scheiben, Ringe

• Schwere Industriekomponenten

• Schiffs- und Stromerzeugungsteile

2. Gesenkschmieden (Abformschmieden)

Definition: Das Metall wird in eine Formhöhle eingebracht, die der gewünschten Form des Teils entspricht.

Verfahren:

• Hoher Druck presst das Metall in die Matrize

• Blitze werden oft geformt und dann abgeschnitten

• Ideal für die Massenproduktion

Vorteile:

• Präzise, endkonturnahe Bauteile

• Hohe Wiederholgenauigkeit und Effizienz

• Verbesserte mechanische Eigenschaften durch Kornausrichtung

Nachteile:

• Höhere Werkzeugkosten

• Beschränkt auf kleinere und mittelgroße Teile

• Erfordert anspruchsvollere Ausrüstung

Anwendungen:

• Getriebe

• Pleuelstangen

• Automobil- und Luftfahrtkomponenten

3. Stauchschmieden

Definition: Dabei wird der Durchmesser eines Teils einer Metallstange durch Komprimieren ihrer Länge vergrößert.

Verfahren:

• Wird normalerweise in horizontalen Schmiedemaschinen durchgeführt

• Wird zum Formen von Köpfen an Bolzen, Nieten und Befestigungselementen verwendet

Vorteile:

• Effiziente Fertigung symmetrischer Bauteile

• Gute mechanische Festigkeit

• Hohe Produktionsgeschwindigkeit

Anwendungen:

• Bolzen

• Schrauben

• Wellen und Ventilschäfte

4. Nahtloses Ringwalzen

Definition: Eine spezielle Art des Schmiedens, bei der aus einer durchbohrten Vorform ein Ring geformt und dann durch Walzen erweitert wird.

Vorteile:

• Hervorragende Kornorientierung

• Präzise Wandstärke

• Kostengünstig für Ringe mit großem Durchmesser

Anwendungen:

• Lager

• Flansche

• Getriebe und Druckbehälterkomponenten

Zusätzliche Klassifizierungen

Beim modernen Schmieden werden die Verfahren auch klassifiziert nach:

a. Maschinentyp

• Hammerschmieden

• Hydraulisches Pressschmieden

• Spindelpressschmieden

• Mechanisches Pressschmieden

b. Automatisierungsgrad

• Manuelles Schmieden

• Halbautomatisches Schmieden

• Vollautomatisches Schmieden

c. Materialtyp

• Eisen (Kohlenstoffstahl, Edelstahl)

• Nichteisenmetalle (Aluminium-, Kupfer-, Titan-, Nickellegierungen)

Schmieden im Vergleich zu anderen Metallumformungsverfahren