Welke materialen worden gebruikt voor het smeden?

Smeden is een veelgebruikt productieproces dat wordt gebruikt om metalen onder hoge druk te vormen. Het staat bekend om de productie van sterke, betrouwbare en defectbestendige componenten die essentieel zijn in veeleisende industrieën zoals de automobielindustrie, de lucht- en ruimtevaart, de olie- en gasindustrie, de bouw en de machinebouw. Niet alle metalen zijn echter geschikt om te smeden.

Dematerialen die gebruikt worden voor het smedenmoet de juiste combinatie van sterkte, ductiliteit, thermische stabiliteit en bewerkbaarheid bezitten om te voldoen aan de eisen van het proces en de uiteindelijke toepassing. Dit artikel bespreekt de meest voorkomende smeedmaterialen, hun belangrijkste eigenschappen en waarom ze voor verschillende industrieën en omgevingen worden gekozen.

sakysteel

Overzicht van smeedmaterialen

De materialen die bij het smeden worden gebruikt, vallen in drie hoofdcategorieën:

1. Ferrometalen(bevat ijzer)

2. Non-ferrometalen(niet primair ijzer)

3. Speciale legeringen(nikkel-, titanium- en kobaltlegeringen)

Elk type biedt unieke voordelen op het gebied van sterkte, corrosiebestendigheid, kosteneffectiviteit en prestaties bij hoge temperaturen.

Ferrometalen gebruikt bij het smeden

1. Koolstofstaal

Koolstofstaal is een van de meest gebruikte smeedmaterialen vanwege de veelzijdigheid en kostenefficiëntie.

• Laag koolstofstaal (tot 0,3% koolstof)

  • Hoge ductiliteit en bewerkbaarheid

  • Wordt gebruikt in auto-onderdelen, handgereedschap en fittingen

• Middelkoolstofstaal (0,3%–0,6% koolstof)

  • Betere sterkte en hardheid

  • Veel voorkomend in assen, tandwielen, drijfstangen

• Hoog koolstofstaal (0,6%–1,0% koolstof)

  • Zeer hard en slijtvast

  • Wordt gebruikt in messen, matrijzen en veren

Belangrijkste cijfers: AISI 1018, AISI 1045, AISI 1095

2. Gelegeerd staal

Gelegeerd staal wordt verrijkt met elementen als chroom, molybdeen, nikkel en vanadium om de taaiheid, sterkte en slijtvastheid te verbeteren.

• Uitstekende hardbaarheid en vermoeiingssterkte

• Kan warmtebehandeld worden voor specifieke mechanische eigenschappen

• Ideaal voor veeleisende toepassingen

Veelvoorkomende toepassingen: Krukassen, transmissietandwielen, structurele componenten

Belangrijkste cijfers: 4140, 4340, 8620, 42CrMo4

3. roestvrij staal

Wanneer corrosiebestendigheid een prioriteit is, wordt er gekozen voor roestvast staal om te smeden.

• Een hoog chroomgehalte biedt oxidatie- en corrosiebestendigheid

• Goede sterkte en taaiheid

• Geschikt voor de voedselverwerkende, maritieme en medische industrie

Typen:

• Austenitisch (bijv. 304, 316): Niet-magnetisch, hoge corrosiebestendigheid

• Martensitisch (bijv. 410, 420): Magnetisch, hogere hardheid

• Ferritisch (bijv. 430): matige sterkte en corrosiebestendigheid

Veelvoorkomende gesmede onderdelen: Flenzen, pompassen, chirurgische instrumenten, bevestigingsmiddelen

sakysteellevert een breed assortiment roestvrijstalen smeedstukken, afgestemd op verschillende toepassingen.

Non-ferrometalen gebruikt bij het smeden

1. Aluminium en aluminiumlegeringen

Aluminium wordt veel gebruikt voor het smeden van materialen vanwege het lichte gewicht, de corrosiebestendigheid en de uitstekende sterkte-gewichtsverhouding.

• Gemakkelijk te smeden en te bewerken

• Ideaal voor onderdelen uit de lucht- en ruimtevaart, automobielindustrie en transport

Belangrijkste cijfers:

• 6061 – Hoge sterkte en corrosiebestendigheid

• 7075 – Hoge sterkte, vaak gebruikt in de lucht- en ruimtevaart

• 2024 – Uitstekende vermoeiingsweerstand

Typische toepassingen: Controle-armen, vliegtuigonderdelen, wielnaven

2. Koper en koperlegeringen (brons en messing)

Materialen op koperbasis bieden uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid.

• Gebruikt in elektrische connectoren, sanitaire fittingen en maritieme componenten

• Gesmede onderdelen zijn bestand tegen slijtage en corrosie

Belangrijkste legeringen:

• C110 (zuiver koper)

• C360 (messing)

• C95400 (aluminiumbrons)

3. Magnesiumlegeringen

Magnesiumlegeringen worden minder vaak gebruikt, maar zijn vooral geschikt voor toepassingen waar lichte materialen essentieel zijn.

• Hoge sterkte-gewichtsverhouding

• Vaak gebruikt in de lucht- en ruimtevaart en elektronica

• Vereist gecontroleerde smeedomstandigheden

Beperkingen: Duurder en reactiever tijdens de verwerking

Speciale legeringen gebruikt bij het smeden

1. Nikkelgebaseerde legeringen

Nikkellegeringen worden gesmeed vanwege hun uitstekende bestendigheid tegen hoge temperaturen en corrosie.

• Essentieel in chemische verwerking, energieopwekking en de lucht- en ruimtevaart

• Bestand tegen extreme spanning, hitte en chemische aantasting

Belangrijkste cijfers:

• Inconel 625, 718

• Monel 400

• Hastelloy C-22, C-276

sakysteellevert smeedstukken van nikkellegeringen voor zware gebruiksomstandigheden.

2. Titanium en titaniumlegeringen

Titanium biedt een unieke combinatie van sterkte, lage dichtheid en corrosiebestendigheid.

• Gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, maritieme en medische toepassingen

• Duur maar ideaal waar de prestaties de kosten rechtvaardigen

Belangrijkste cijfers:

• Graad 2 (commercieel zuiver)

• Ti-6Al-4V (hoge sterkte, geschikt voor de lucht- en ruimtevaart)

3. Kobaltlegeringen

Kobaltgebaseerde smeedstukken zijn zeer slijtvast en behouden hun sterkte bij hoge temperaturen.

• Veel voorkomend in turbineonderdelen, motoronderdelen en medische implantaten

• Hoge kosten beperken het gebruik tot zeer gespecialiseerde toepassingen

Factoren die de materiaalkeuze bij het smeden beïnvloeden

De keuze van het juiste materiaal voor het smeden hangt af van verschillende belangrijke factoren:

• Mechanische sterkte-eisen

• Corrosie- en oxidatiebestendigheid

• Bedrijfstemperatuur

• Bewerkbaarheid en vervormbaarheid

• Vermoeidheids- en slijtvastheid

• Kosten en beschikbaarheid

Ingenieurs moeten een evenwicht vinden tussen deze factoren om ervoor te zorgen dat het gesmede onderdeel betrouwbaar functioneert in de uiteindelijke gebruiksomgeving.

Veelvoorkomende gesmede producten per materiaaltype