Einführung in den Schmiedeprozess

Schmiedenist die Verwendung von Schmiedemaschinen, um Druck auf den Metallrohling auszuüben, um eine plastische Verformung zu erzeugen, um bestimmte mechanische Eigenschaften, eine bestimmte Form und Größe der Schmiedeverarbeitungsmethode zu erhalten. Schmieden und Stanzen sind beides Kunststoffverarbeitungseigenschaften, die zusammen als Schmieden bezeichnet werden.

Schmiedenist eine gängige Umformmethode inAhorn.

Durch das Schmieden kann das Metall als loser Guss mit geschweißten Löchern entfernt werden. Die mechanischen Eigenschaften des Schmiedestücks sind im Allgemeinen besser als bei Gussteilen aus dem gleichen Material. Für wichtige Teile mit hoher Belastung und harten Arbeitsbedingungen in Maschinen werden neben den einfachen Blechen, Profilen oder Schweißteilen, die gewalzt werden können, meist Schmiedeteile verwendet.

Das Schmieden kann entsprechend der Temperatur des Rohlings während der Verarbeitung in Kaltschmieden und Warmschmieden unterteilt werden. Kaltschmieden wird im Allgemeinen bei Raumtemperatur verarbeitet, während Warmschmieden bei einer höheren Rekristallisationstemperatur als das Rohmetall verarbeitet wird. Manchmal auch im erhitzten Zustand, wobei die Temperatur jedoch die Rekristallisationstemperatur nicht überschreitet, spricht man vom Warmschmieden. Allerdings ist diese Aufteilung in der Produktion nicht ganz einheitlich.

Die Rekristallisationstemperatur von Stahl beträgt etwa 460℃, im Allgemeinen wird jedoch 800℃ als Trennlinie verwendet, höher als 800℃ liegt beim Warmschmieden vor; Zwischen 300 und 800 °C spricht man vom Warmschmieden oder Halbwarmschmieden.

Das Schmieden nach dem Umformverfahren kann in Freischmieden, Gesenkschmieden, Kaltstauchen, Radialschmieden, Strangpressen, Formwalzen, Rollschmieden, Walzen usw. unterteilt werden. Bei der Verformung des Rohlings unter Druck handelt es sich grundsätzlich um freies Schmieden, auch offenes Schmieden genannt; Bei anderen Schmiedeverfahren wird die Knüppelverformung durch die Form begrenzt, was als geschlossenes Schmieden bezeichnet wird. Zwischen den Umformwerkzeugen des Umformwalzens, Rollschmiedens, Walzens usw. kommt es zu einer relativen Rotationsbewegung und der Rohling wird punktweise und asymptotisch gepresst und umgeformt, daher spricht man auch von Rotationsschmieden.

Schmiedematerialien sind hauptsächlich Kohlenstoffstahl und legierter Stahl aus verschiedenen Komponenten, gefolgt von Aluminium, Magnesium, Kupfer, Titan und deren Legierungen. Der ursprüngliche Zustand des Materials ist Stange, Barren, Metallpulver und flüssiges Metall.

Im Allgemeinen verwenden kleine und mittelgroße Schmiedestücke rundes oder quadratisches Stangenmaterial als Rohling. Die Kornstruktur und die mechanischen Eigenschaften des Stabes sind gleichmäßig und gut, die Form und Größe sind genau, die Oberflächenqualität ist gut und die Massenproduktion lässt sich leicht organisieren. Solange die Erwärmungstemperatur und die Verformungsbedingungen angemessen kontrolliert werden, ist zum Schmieden guter Schmiedestücke keine große Schmiedeverformung erforderlich.

Barren werden nur für große Schmiedestücke verwendet. Der Barren ist eine Gussstruktur mit einem großen säulenförmigen Kristall und einem lockeren Zentrum. Daher muss der säulenförmige Kristall durch große plastische Verformung und lockere Verdichtung in feine Körner zerbrochen werden, um eine hervorragende Metallstruktur und mechanische Eigenschaften zu erhalten.

Pulverschmiedeteile können durch Pressen und Brennen von pulvermetallurgischen Vorformen unter heißen Bedingungen durch Gesenkschmieden ohne Gratkanten hergestellt werden. Das Schmiedepulver kommt der Dichte allgemeiner Gesenkschmiedeteile nahe, weist gute mechanische Eigenschaften und eine hohe Präzision auf, was den nachfolgenden Schneidprozess verkürzen kann. Pulverschmiedeteile weisen eine gleichmäßige innere Organisation und keine Entmischung auf und können zur Herstellung kleiner Zahnräder und anderer Werkstücke verwendet werden. Allerdings ist der Preis von Pulver viel höher als der von gewöhnlichen Riegeln und seine Verwendung in der Produktion unterliegt gewissen Einschränkungen.

Durch die Anwendung von statischem Druck auf das im Gesenk gegossene flüssige Metall kann es unter Druckeinwirkung erstarren, kristallisieren, fließen, sich plastisch verformen und formen, wodurch die gewünschte Form und Leistung des Gesenkschmiedens erreicht werden kann. Das Flüssigmetall-Gesenkschmieden ist ein Umformverfahren zwischen Druckguss und Gesenkschmieden, das sich besonders für komplexe dünnwandige Teile eignet, die im allgemeinen Gesenkschmieden schwer zu formen sind.

Unterschiedliche Schmiedemethoden haben unterschiedliche Prozesse, bei denen der Warmgesenkschmiedeprozess am längsten dauert. Die allgemeine Reihenfolge lautet: Schmieden von Rohlingen; Erhitzen von Schmiedeknüppeln; Vorbereitung zum Walzenschmieden; Gesenkschmieden, Formen; Trimmen; Zwischeninspektion, Inspektion der Schmiedestückgröße und Oberflächenfehler; Wärmebehandlung von Schmiedestücken zur Beseitigung von Schmiedespannungen und zur Verbesserung der Zerspanungsleistung; Reinigung, hauptsächlich zur Entfernung des Oberflächenoxids; Beheben; Inspektion, allgemeine Schmiedestücke zur Prüfung des Aussehens und der Härte, wichtige Schmiedestücke auch zur Analyse der chemischen Zusammensetzung, der mechanischen Eigenschaften, der Eigenspannung und anderer Tests sowie der zerstörungsfreien Prüfung.

Beim Schmieden handelt es sich um eine Kombination aus Schmieden und Stanzen. Hierbei werden Hammer, Amboss, Stempel oder Matrize verwendet, um Druck auf den Rohling auszuüben und so eine plastische Verformung zu erzeugen, um die erforderliche Form und Größe zu erhalten verfahren zur werkstückumformung.

Während des Schmiedevorgangs weist der Barren als Ganzes eine offensichtliche plastische Verformung und einen großen plastischen Fluss auf. Beim Stanzprozess wird der Barren hauptsächlich durch die Änderung der räumlichen Position der Fläche jedes Teils geformt, und es gibt keinen großen Kunststofffluss im Inneren. Schmieden wird hauptsächlich zur Bearbeitung von Metallteilen verwendet und kann auch zur Bearbeitung einiger Nichtmetalle wie technische Kunststoffe, Gummi, Keramikknüppel, Ziegel und Verbundwerkstoffumformung verwendet werden.

Walzen und Ziehen in der Schmiede- und Hüttenindustrie sind Kunststoffverarbeitung bzw. Druckverarbeitung, wobei Schmieden hauptsächlich für die Herstellung von Metallteilen verwendet wird, während Walzen und Ziehen hauptsächlich für die Herstellung von Blechen, Bändern, Rohren, Profilen und Drähten verwendet werden und andere universelle Metallmaterialien.

Am Ende der Jungsteinzeit begannen Menschen, natürliches rotes Kupfer zu hämmern, um Schmuck und Geräte herzustellen. In China wurde etwa 2000 v. Chr. ein Kaltschmiedeverfahren zur Herstellung von Werkzeugen eingesetzt, wie etwa bei den Objekten aus rotem Kupfer, die an der Taiqijia-Kulturstätte der Kaiserin Niniang in Wuwei, Provinz Gansu, ausgegraben wurden. Es gibt offensichtliche Spuren von Hämmern. In der Mitte der Shang-Dynastie wurde Meteoriteneisen durch Hitzeschmieden zur Herstellung von Waffen verwendet. Der Block aus Schmiedeeisen, der im Spätfrühling und Herbst auftauchte, wurde durch wiederholtes Erhitzen geschmiedet, um Oxideinschlüsse herauszudrücken und zu formen.

Zuerst nutzten die Menschen den Hammerschwung zum Schmieden, und später schien es, als würden Menschen Seile und Flaschenzüge ziehen, um den schweren Hammer anzuheben und dann die Methode des Schmiedens von Rohlingen frei fallen zu lassen. Nach dem 14. Jahrhundert kam das Schmieden mit tierischen und hydraulischen Fallhämmern auf.

Im Jahr 1842 stellte der Brite Nesmith den ersten Dampfhammer her und läutete damit das Zeitalter der Kraftanwendung ein. Später kamen hydraulische Schmiedepressen, motorbetriebene Stollenhämmer, Luftschmiedehämmer und mechanische Pressen hinzu. Der Schienenhammer wurde erstmals während des Amerikanischen Bürgerkriegs (1861–1865) zum Schmieden von Waffenteilen verwendet, dann erschien in Europa der Dampfgesenkschmiedehammer, und der Gesenkschmiedeprozess wurde nach und nach gefördert. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts bildeten sich die Grundkategorien moderner Schmiedemaschinen heraus.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts, mit der Massenproduktion von Automobilen, entwickelte sich das Warmgesenkschmieden rasch und entwickelte sich zum wichtigsten Schmiedeverfahren. Mitte des 20. Jahrhunderts ersetzten Warmgesenkschmiedepressen, Flachschmiedemaschinen und ambosslose Schmiedehämmer nach und nach die gewöhnlichen Schmiedehämmer, was die Produktivität steigerte und Vibrationen und Lärm reduzierte. Mit der Entwicklung neuer Schmiedeverfahren wie dem Schmieden von Knüppeln ohne Oxidationsheiztechnologie, hochpräzisen und langlebigen Formen, Warmfließpressen, Umformwalzen und Schmiedebedienern, Manipulatoren und automatischen Schmiedeproduktionslinien haben die Effizienz und die wirtschaftlichen Auswirkungen der Schmiedeproduktion zugenommen kontinuierlich verbessert worden.