Was ist ein Schmiedeprozess?
In einfachen Worten ist das Schmieden ein Herstellungsprozess, bei dem Metall durch Auftragen von Druckkraft geformt wird, typischerweise durch die Verwendung eines Hammers, eines Presses oder der Würfel. Im Gegensatz zum Gießen, bei dem Metall geschmolzen und in eine Form gegossen wird, funktioniert Schmieden mit festem Metall, das oft, aber nicht immer erhitzt wird, um sie formbarer zu machen.
Das Kernprinzip des Schmiedens besteht darin, dass es die innere Kornstruktur des Metalls verfeinert. Die Anwendung von Kraft bricht Verunreinigungen auf, schließt leere Räume (Porosität) und richtet den Kornfluss aus, um der allgemeinen Form des Teils zu folgen. Dies führt zu einem fertigen Produkt, das außergewöhnlich stark, hart und zuverlässig ist.
Die grundlegenden Schritte des Schmiedensprozesses
Während bestimmte Techniken variieren, folgen die meisten Schmiedensvorgänge folgende allgemeine Schritte:
1. Vorbereitung des Bestands: Der Prozess beginnt mit einem Stück Metall, das als "Aktie" oder "Billet" bezeichnet wird, was normalerweise eine Stange oder ein Blockbetrieb ist, das auf ein bestimmtes Volumen geschnitten ist.
2. Erhitzen (für heißes/warmes Schmieden): Der Billet wird in einer Schmiede oder einem Ofen auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, bei der er duktil wird ("Plastik"), bleibt aber fest. Diese Temperatur variiert je nach Metall (z. B. wird Stahl häufig auf etwa 2.200 ° F / 1.200 ° C erhitzt).
3. Bildung: Der erhitzte, formbare Billet wird auf einen Würfel oder Amboss gelegt. Immense Druckkraft wird angewendet:
* Hämmer liefern Aufprallschläge, um das Metall zu verformen.
* Pressen tragen einen allmählichen, quetschenden Druck auf, um das Metall zu formen.
4. Finishing (Sekundäroperationen): Der gefälschte Teil, der jetzt als "Schmieden" bezeichnet wird, kann verschiedenen sekundären Prozessen wie folgt erfahren:
* Trimmen: Überschüssiges Metall (Blitz) wird abgeschnitten.
* Wärmebehandlung: Der Teil wird unter kontrollierten Bedingungen wieder erwärmt und abgekühlt, um gewünschte Eigenschaften wie erhöhte Härte oder Festigkeit zu erreichen.
* Bearbeitung: Präzise Abmessungen und Oberflächen werden durch Schleifen oder Mahlen erreicht.
* Oberflächenbehandlung: Prozesse wie Schussstrahlen oder Malerei werden für Korrosionsbeständigkeit und -erscheinung angewendet.
Schlüsselarten von Schmiedensprozessen
Das Schmieden wird basierend auf der Temperatur des Metalls und der Art der verwendeten Geräte kategorisiert.
1. durch Temperatur
Heißes Schmieden: Der häufigste Typ. Metall wird über seiner Rekristallisierungstemperatur erhitzt. Dies verhindert die Härtung der Dehnung, ermöglicht eine erhebliche Formänderung und erfordert weniger Kraft. Es erzeugt Teile mit überlegener Festigkeit und ist ideal für die Produktion mit hoher Volumen.
Kaltes Schmieden: Metall ist bei oder in der Nähe von Raumtemperatur geformt. Dieses Verfahren erhöht die Stärke des Metalls durch Dehnungshärtung (auch Härtung als Arbeit genannt) und bietet eine hervorragende Oberflächenfinish und die dimensionale Genauigkeit. Es erfordert jedoch leistungsfähigere Geräte und ist eingeschränkt, wie viel das Metall deformiert werden kann. Beispiele sind Nägel, Schrauben und Nieten.
Warmes Schmieden: Unter der Rekristallisierungstemperatur, jedoch über der Raumtemperatur. Es bietet ein Gleichgewicht zwischen den Vorteilen von heißem und kaltem Schmieden, eine bessere Präzision als heiße Schmieden und weniger Kraft als kalte Schmieden.
2. durch Ausrüstung/Technik
Open-Die-Schmieden (kostenloses Schmieden): Das Werkstück wird zwischen zwei flachen oder einfachen Würfel komprimiert, die das Metall nicht einschließen. Der Bediener muss das Werkstück neu positionieren, um die gewünschte Form zu erreichen. Es wird für große, einfache Formen wie Wellen, Ringe und Zylinder verwendet.
Schmieden geschlossen (Impression-Die-Schmieden): Der erhitzte Billet wird in ein Paar Würfel gelegt, die einen vorgeschnittenen Eindruck der gewünschten Teilform enthalten. Die Stanze werden zusammengebracht, was das Metall zwingt, die Hohlräume zu füllen. Auf diese Weise werden komplexe, hochpräzise Teile wie Verbindungsstangen und Schraubenschlüssel hergestellt. Überschüssige Metall bildet "Blitz", der später abgeschnitten wird.
Rollschmieden: Eine runde oder flache Stange wird durch zwei speziell geformte Brötchen geleitet, die den Querschnitt allmählich reduzieren und ihre Länge erhöhen, um ein Teil wie eine Blattfeder oder einen Axtgriff zu bilden.
Gemeinsame Anwendungen von geschmiedeten Teilen
Geschmiedete Komponenten sind in Branchen von entscheidender Bedeutung, in denen Misserfolg keine Option ist:
Automobil: Kurbelwellen, Stangen, Zahnräder, Achsen, Achsen
Luft- und Raumfahrt: Düsenmotor -Turbinen, Fahrradkomponenten, Strukturteile
Industrie: Riesenwellen für Turbinen, Zahnräder, Ventile und Hochdruckarmaturen
Werkzeuge: Schrauben, Hämmer, Zange und chirurgische Instrumente
Militär & Verteidigung: Komponenten für Schusswaffen, Panzer und Raketen
Zusammenfassend ist das Schmieden ein grundlegendes Metallbearbeitungsprozess, das ein einfaches Metallstück in eine hochfeste, hochintegrierte Komponente umwandelt, indem er strategisch angewendet wird, um seine interne Struktur zu verbessern. Es ist der Prozess der Wahl, um die kritischsten und am stärksten beladensten Metallteile der Welt zu machen.
