Das Schmieden von Metall ist ein altes und grundlegendes Verfahren in der Bearbeitung metallischer Werkstoffe. Es wird eingesetzt, um Metalle durch die Anwendung von Wärme und Druck in die gewünschte Form zu bringen. Dieses Verfahren verleiht Metallen eine höhere Festigkeit, längere Lebensdauer und bessere mechanische Eigenschaften im Vergleich zu anderen Bearbeitungsmethoden.
Der zur Umformung des Metalls erforderliche Druck wird mithilfe einer Presse, eines Schmiedehammers, eines Hammers oder eines Gesenks aufgebracht. Bei industriellen Schmiedeprozessen von Stahl oder Metallen wird das Werkzeug, das die Kompression ausführt, durch Druckluft, Elektrizität oder Hydraulikkraft angetrieben. Ziel ist es, die Form des Metallstücks zu verändern, ohne Brüche oder Risse zu verursachen. Dies wird durch das Erhitzen des Materials auf sehr hohe Temperaturen ermöglicht. Dabei handelt es sich selbstverständlich nicht um gewöhnliche Hämmer, sondern um Anlagen, die mit Gewichten arbeiten, die auch mehrere Tausend Kilogramm erreichen können.
Wie bereits erwähnt, spielt die Temperatur beim Schmieden von Metall eine entscheidende Rolle.
Eine erste Einteilung unterscheidet zwischen Warm- und Kaltschmieden. Das Warmschmieden ist schneller und präziser; das Metall wird in der Regel in einer Schmiede erhitzt. Beim Kaltschmieden hingegen wird das Metall bei Raumtemperatur oder bei leicht erhöhter Temperatur bearbeitet. Gerade wegen des Verzichts auf hohe Temperaturen ist das Kaltschmieden auf Metalle beschränkt, die bei Raumtemperatur eine gute Duktilität und Verformbarkeit aufweisen, wie Kohlenstoffstahllegierungen, Aluminiumlegierungen, Kupfer und Messinglegierungen.
Schmieden von Metallen: geschichtlicher Überblick
Heute ist das Schmieden von Metallen für zahlreiche Industriezweige von grundlegender Bedeutung, seine Ursprünge reichen jedoch weit in die Vergangenheit zurück. Das Schmieden von Metallen gehört zu den ältesten Fertigungsverfahren und wurde bereits von Schmieden im antiken Griechenland und Rom zur Herstellung verschiedener Werkzeuge, Schneidwaffen und sogar Schmuckstücke angewendet.
Während der Industriellen Revolution erfuhr das Schmieden von Metall einen tiefgreifenden Wandel. Das Aufkommen der Dampfmaschinen und die Einführung neuer Technologien ermöglichten die Großserienproduktion geschmiedeter Bauteile für die Fertigungsindustrie, darunter Maschinenteile, Züge, Schiffe und andere Transportmittel.
Schmiedeprozesse für Stahl und Metalle
Alles beginnt mit der Vorbereitung des metallischen Materials, das in der Regel in Form von Blöcken oder Stangen vorliegt. Anschließend wird das Metall auf hohe Temperaturen erhitzt, um es verformbar zu machen und die plastische Umformung zu erleichtern. Sobald die geeignete Temperatur erreicht ist, ist der Stahl oder ein anderer Metallwerkstoff bereit für die Formgebung. Es gibt verschiedene Techniken des Warmschmiedens von Metall. Im Folgenden einige Beispiele.
Hammerschmieden
Das Schmieden mit dem Hammer gehört zu den traditionellsten Verfahren. Dabei wird das Metall mit Hämmern und Schmiedehämmern auf einem Amboss geformt. Das Metallstück wird auf eine Temperatur erhitzt, die es verformbar macht; anschließend bringt der Schmied oder Bediener das Metall durch Hammerschläge in Form.
Druckschmieden
Das Druckschmieden von Metallen umfasst den Einsatz hydraulischer oder mechanischer Maschinen, die Druck auf ein erhitztes Metallstück ausüben. Dieses Verfahren kann je nach Materialeigenschaften und gewünschter Form sowohl warm als auch kalt durchgeführt werden.
Freiformschmieden
Beim Freiformschmieden wird das Metall zwischen zwei Werkzeugen ohne vorgegebene geschlossene Form umgeformt. Dadurch ist eine große Bandbreite an Formen und Abmessungen möglich. Dieses Verfahren wird häufig zur Herstellung großer Bauteile wie Kurbelwellen oder Bolzen eingesetzt.
Gesenkschmieden
Das Gesenkschmieden von Stahl oder anderen Metallen erfolgt mithilfe geschlossener Werkzeuge, die dem Metallstück eine bestimmte Form geben. Das erhitzte Metall wird zwischen zwei Gesenke gelegt, anschließend wird hoher Druck aufgebracht, um die gewünschte Form zu erzielen.
Techniken des Metallschmiedens
Die Schmiedetechniken zur Herstellung geschmiedeter Metalle oder Stähle sind vielfältig und verfolgen jeweils ein genau definiertes Ziel. Je nach gewünschtem Endprodukt können unterschiedliche Verfahren eingesetzt werden. Im Folgenden stellen wir die am häufigsten verwendeten Techniken vor.
Walzen
Das Walzen ist eine Schmiedetechnik, bei der das Metall durch mehrere Durchgänge zwischen rotierenden Walzen verformt wird. Dieses Verfahren kann Platten, Bleche, Stäbe und andere flache Metallprodukte hervorbringen.
Strangpressen
Das Strangpressen ist ein Verfahren, bei dem das Metall durch eine Matrize gepresst wird, um bestimmte und komplexe Querschnitte zu erzeugen. Es wird häufig zur Herstellung von Rohren und komplexen Metallprofilen eingesetzt.
Drahtziehen
Das Drahtziehen ist ein Metallbearbeitungsverfahren, bei dem das Metall durch eine Reihe von Durchgängen durch eine Matrize oder mehrere Matrizen mit zunehmend kleinerem Durchmesser verformt wird. Dieses Verfahren wird häufig zur Herstellung von Metalldrähten, Rohren, Stäben oder Profilen mit gleichmäßigen Querschnitten und präzisen Abmessungen eingesetzt.
Stanzen
Das Stanzen, auch als Scheren oder Prägen bekannt, ist ein Schmiedeverfahren, bei dem Material durch Kompression zwischen zwei Stempeln oder zwischen einem Stempel und einer Matrize entfernt oder geformt wird. Dieses Verfahren wird eingesetzt, um komplexe Formen, Löcher, Vertiefungen oder Erhebungen an Metallteilen zu erzeugen.
Vorteile des Metallschmiedens
Die Vorteile des Schmiedens von Metallen sind zahlreich und reichen von der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bis hin zur Verringerung von Verunreinigungen. Das Schmieden erhöht Festigkeit, Zähigkeit und Lebensdauer von Metallen und macht sie dadurch für Anwendungen mit hoher Druck- und Belastungsbeanspruchung geeignet. Außerdem weisen Metall oder geschmiedeter Stahl im Vergleich zu anderen Bearbeitungsverfahren eine bessere Maßgenauigkeit auf, wodurch nachträgliche Bearbeitungsschritte reduziert werden können. Während des Schmiedeprozesses werden zudem Verunreinigungen im Metall durch die Umformung verringert, wodurch eine homogenere Struktur entsteht, die für die spätere Verwendung optimiert ist.
Warum Schutzbeschichtungen beim Schmieden von Metall verwenden?
Während des Schmiedeprozesses können Oxidationsprozesse auftreten oder das metallische Material kann mit Verunreinigungen in Kontakt kommen. Advanced Technical Products hat Beschichtungen für das Schmieden entwickelt, die der intensiven Hitze standhalten, die für Warmbearbeitungsprozesse erforderlich ist. Sie schützen Metalle und Legierungen vor diesen Problemen und verhindern gleichzeitig die Diffusion von Gasen in das Material.
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