Kaltes Schmieden

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Einführung

Dies ist der umfassendste Leitfaden zum Kaltschmieden, der online verfügbar ist.

Dieser Artikel behandelt die folgenden Themen:

• Was Kaltschmieden ist und wie es funktioniert
• Cold forging benefits & disadvantages
• Warmschmieden vs. Kaltschmieden
• Die verwendeten Metalle und Geräte/Maschinen
• Kaltschmiedeanwendungen
• Und mehr…

Kapitel Eins – Was ist Kaltschmieden und wie funktioniert es?

Cold forging is a metal shaping & manufacturing process in which bar stock is inserted into a die and squeezed into a second closed die. The process, completed is at room temperature or below the metal‘s recrystallization temperature to form a metal into a desired shape or configuration.

Kaltschmieden ist ein effizientes und wirtschaftliches Metallverformungsverfahren zur Herstellung großer Teilemengen zu geringen Kosten. Es gibt drei Schmiedemethoden, die sich je nach Temperatur unterscheiden, die kalt, warm oder heiß sein können und die Verwendung von Hämmern, Matrizen oder Pressen beinhalten, um Metalle zu formen, zu quetschen, zu verformen und zu walzen. Kaltschmieden sollte nicht mit maschineller Bearbeitung oder Gießen verwechselt werden, da das Endergebnis ein stärkeres und hochwertigeres Produkt ist.

Im Gegensatz zum Warm- oder Warmschmieden formt und verformt das Kaltschmieden Stangenmaterial bei Raumtemperatur unter Verwendung lokalisierter Druckkräfte. Abhängig von den Anforderungen des Teiledesigns kann das Werkstück mehrere Matrizen durchlaufen oder mehrmals hintereinander geschlagen werden, um die richtige Form zu erreichen.

Kapitel Zwei – Funktionsweise des Kaltschmiedens

Die niedrigen Kosten des Kaltschmiedens sind auf die Reduzierung der Arbeitskosten und den Wegfall der Nachbearbeitung zurückzuführen. Teile werden schnell und effizient mit Raten von bis zu 1000 Stück pro Stunde produziert, was die Stückkosten senkt. Die Produktion besteht lediglich darin, ein Metallteil einzusetzen und die Maschinen schnell und kostengünstig die Arbeit erledigen zu lassen.

Fertige Produkte aus dem Kaltschmieden haben perfekte Oberflächengüten und eine verbesserte Dimensionsstabilität, wie im Bild unten zu sehen ist. Die verschiedenen Prozesse verbessern die Festigkeit und Haltbarkeit des Werkstücks und erzeugen langlebige Produkte oder Teile.

Der Kaltschmiedeprozess

Schritt 1: Schmiermittel

– Vor dem Schmieden wird das Werkstück mit einem Schmiermittel behandelt, um ein Anhaften am Gesenk zu verhindern und es während des Umformprozesses kühl zu halten, da beim Umformen Temperaturen von 250° bis 450° entstehen können.

Schritt 2: Einsetzen des Metallstücks

– Das Metallstück wird auf eine Matrize gelegt, die die Form des fertigen Teils hat. Die Matrize kann zwei Abschnitte haben, von denen einer am Hammer und der andere unter dem Werkstück befestigt ist. Der Hammer ist der obere Teil und der Schlagmechanismus, der die Kraft zum Verformen des Metallstücks erzeugt.

Schritt 3: Der Schlaganfall

– Das Schlagen des Werkstücks oder Hub kann durch drei Mechanismen erzeugt werden – hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch. Jede der Techniken treibt eine Welle mit dem Hammer darauf mit großer Kraft auf das Werkstück, um die gewünschte Form zu erzeugen. Dies geschieht im Millisekundenbereich. In einigen Fällen muss der Hammer möglicherweise mehrmals hintereinander fallen gelassen werden, um die genaue Kontur und Form herzustellen.

Schritt 4: Flashen

– Grat ist überschüssiges Metall, das sich um die Matrize oder den Matrizensatz herum befindet. Es erstreckt sich vom Körper des Schmiedestücks als dünne Platte, wo die Gesenke aufeinandertreffen, und wird während des Besäumens entfernt. Flash begrenzt den Fluss des Metalls und sorgt für einen perfekten Abdruck. Das Vorhandensein von Grat ist wesentlich, um das Metall zu zwingen, die Matrize vollständig zu füllen.

Schritt 5: Teileentfernung

– Die Methode zum Entfernen des Teils hängt von der Art des Prozesses ab. Die meisten modernen Hersteller verwenden Automatisierung, um das Teil durch ein Förderband oder eine Roboterhand zu entfernen. Dies ist eine weitere kostensparende Maßnahme, die den Materialtransport überflüssig macht.

Schritt 6: Nach dem Formen

– Wie bei anderen Teilen des Prozesses kann dies viele Formen annehmen. Bei Teilen, die eine Matrize und einen Hub erfordern, wird das Teil beschnitten und zum Versand geschickt. Im Fall von Teilen mit mehreren Facetten werden sie zu anderen Werkzeugprozessen weitergeleitet, um Merkmale hinzuzufügen. Die Bewegung des Werkzeugs von Station zu Station ist normalerweise automatisiert. Bei größeren Teilen werden andere mechanisierte Methoden verwendet, die einen Hi-Lo, Gabelstapler oder Kran beinhalten können.

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Kapitel Drei – Die Vorteile des Kaltschmiedens

In diesem Kapitel werden sechs Hauptvorteile des kalten Rands ausführlich besprochen. Sie beinhalten:

• Kosteneffizient
• Schnellere Produktion
• Umweltfreundlich
• Überlegene Produktleistung
• Hohe Produktionsleistung
• Große Auswahl an Metallen

Die folgenden Informationen beschreiben einige der Vorteile des Kaltschmiedens und warum es so weit verbreitet ist. Kapitel drei ist ein Vergleich des Kaltschmiedens mit dem Warmschmieden und die jeweiligen Vorteile.

Kosteneffizient:

Kaltschmieden ist aufgrund von 3 Faktoren kostengünstig – Vorverarbeitung, Temperatur und Endbearbeitung. Bei anderen Verfahren der Metallformung muss das Werkstück einer Vorbehandlung, wie z. B. Erhitzen, unterzogen werden. Öfen, Brennöfen oder Elektrizität werden normalerweise verwendet, um die Temperatur eines Metalls über seinen Rekristallisationspunkt zu erhöhen. Sie sind teuer in der Wartung, produzieren Schadstoffe und sind zeitaufwändig.

Beim Kaltschmieden ist ein Werkstück nach der Bearbeitung vollständig und erfordert nur eine minimale Nachbearbeitung, wodurch Arbeitskosten eingespart werden.

Das Kaltschmieden hat eine Materialeinsparung von bis zu 70 % der Produktionskosten, da nur sehr wenig Abfall und Ausschuss anfällt.

Schnellere Produktion:

Kaltschmieden ist ein einfacher Prozess, bei dem das Werkstück direkt in die Schmiedemaschine eingelegt wird, um sofort ein fertiges Teil herzustellen. Moderne Hersteller verwenden Automatisierung, um das Werkstück zu laden und aus der Presse zu entfernen. Wie Sie in diesem Diagramm sehen können, wird das Metall in die Maschine eingeführt, verarbeitet und weitertransportiert. Die Zeitspanne zwischen Eingabe und Abschluss beträgt weniger als eine Sekunde.

Umweltfreundlich:

Der Hauptgrund für die Umweltfreundlichkeit des Kaltschmiedens ist der Verzicht auf Wärme, da die Dämpfe und der Rauch von Öfen erhebliche Kohlenstoffemissionen erzeugen. Dies reduziert auch die Kosten, da die Hersteller keine Luftfilter- und Reinigungsgeräte installieren müssen.

Überlegene Produktleistung:

Kaltschmieden erzeugt Produkte mit überlegener Leistung, da es die Kornstruktur des Werkstücks neu anordnet, um der Konfiguration des endgültigen Teils zu folgen.

Eliminiert mögliche negative Reaktionen:

Die Bearbeitung von Metall kann eine Vielzahl potenzieller Probleme hervorrufen. Das Kaltschmieden eliminiert einige der negativen Effekte wie Porositätsermüdung, indem es die Gesamtfestigkeit des Metalls erhöht und das Risiko eines Verlustes der Materialintegrität beseitigt.

Erhöhte Qualität und lange Lebensdauer:

Kaltgeschmiedete Teile sind in der Lage, hohen Belastungen standzuhalten. Wenn das Werkstück über seine Fließ- oder Elastizitätsgrenze hinaus gezwungen wird, kann es immer noch seine veränderte Form beibehalten.

Beibehaltung von Teiletoleranzen:

Kritische und enge Toleranzen der Teile werden während eines Produktionslaufs eingehalten. Sie werden bis ins kleinste Detail reproduziert, so dass jeder Teil ein exaktes Duplikat des ersten ist.

Gestaltungsfreiheit:

Im Gegensatz zu anderen Prozessen ermöglicht das Kaltschmieden Designfreiheit, bei der komplizierte Konturen und Formen hergestellt werden können, die viele verschiedene und kostspielige Sekundärmethoden in anderen Prozessen erfordern würden.

Hohe Produktionsleistung:

Obwohl es zwischen den Produktionsmethoden des Kaltschmiedens Unterschiede geben kann, kann die hohe Fertigungsgeschwindigkeit des Kaltschmiedens bis zu 50 bis über 400 Teile pro Minute produzieren. Das einzige, was die Geschwindigkeit des Prozesses beeinflusst, ist die Größe des Teils.

Große Auswahl an Metallen:

Eine breite Palette von Metallen kann geschmiedet werden, darunter Hartmetalle wie Kohlenstoffstahl, legierter Stahl und Edelstahl sowie weiche Metalle wie Aluminium, Messing und Kupfer.

Dieses Bild ist eine Auswahl von Schrauben, die durch Kaltschmieden hergestellt wurden. Jeder der verschiedenen Bolzen wurde aus einem anderen Metall hergestellt. Enthalten sind solche aus Kupfer, Messing, Aluminium und Stahl.

Kapitel 4 – Heiß- vs. Kaltschmieden

Der Unterschied zwischen Warmschmieden und Kaltschmieden ist die Temperatur: Kaltschmieden dehnt und belastet Metalle bei Raumtemperatur, während Warmschmieden Metalle nahe oder an ihren Schmelzpunkten erhitzt.

Der Schlüssel zum Temperaturbereich ist die Rekristallisation: Kaltschmieden findet vor der Rekristallisation statt, während Warmschmieden ein Metall über seinen Rekristallisationspunkt erhitzt.

Die Wahl zwischen Kaltschmieden und Warmschmieden hängt ab von:

• Ausrüstung und Bearbeitung eines Herstellers: Hersteller spezialisieren sich auf den einen oder anderen Prozess, um die Nutzung ihrer Ausrüstung zu maximieren.
• Kundenanforderung: Während der Designphase der Teileentwicklung treffen Ingenieure die Entscheidung über das beste Verfahren zur Herstellung ihrer Designs, da Kalt- und Warmschmieden ihre Grenzen haben.
• Art der hergestellten Teile: Oftmals werden die Einschränkungen bei der Auswahl des richtigen Prozesses durch die Konstruktion des Teils bestimmt, da bestimmte Teile nur warm geschmiedet werden können, während andere perfekt für das Kaltschmieden geeignet sind. Die Designs kaltgeschmiedeter Teile sind einfach und ohne komplizierte Details, während das Warmschmieden Teile mit extrem präzisen, kleinen, winzigen Merkmalen herstellen kann.
• Niedrigere Kostenanforderungen: Wenn immer möglich, entscheiden sich Hersteller für das Kaltschmieden, da es weniger Ausrüstung erfordert und keine Erwärmung beinhaltet, was die Gesamtproduktionskosten erheblich senkt.

Warmschmieden

Das Warmschmieden wird bei außergewöhnlich hohen Temperaturen zwischen 700 °C oder 1292 °F bis 1000 °C oder 1832 °F durchgeführt. Die erhöhten Temperaturen tragen dazu bei, Dehnung und Verhärtung zu vermeiden, und verringern den Spannungsfluss und die zum Verformen erforderliche Energiemenge Metalle formen. Sobald Metalle abkühlen, behalten sie ihre verformte Form. Bei der Umformung kommen hydraulische, pneumatische und mechanische Pressen zum Einsatz.

Eigenschaften des Warmschmiedens:

Matrizen oder Formen:

Einer der Hauptausgaben des Warmschmiedens sind die Kosten für die Herstellung der Gesenke und Formen aus verstärktem Stahl, der so konstruiert ist, dass er extremen Temperaturen standhält, Ermüdung widersteht und Duktilität, Zähigkeit und Zugfestigkeit aufweist.

Formen des Warmschmiedens:

Obwohl viele der Warmschmiedeverfahren denen des Kaltschmiedens ähneln, umfassen andere Verfahren Gasformen, Gesenkabschrecken, Ziehformen und Isotherm.

Temperatur des Metalls:

Die Art des Prozesses bestimmt die Temperatur des Metalls, wenn es geformt wird. Bei einigen Prozessen wird das Metall vollständig geschmolzen und in eine Form gegossen oder durch eine Matrize gepresst. In anderen Fällen wird es geglüht und durch eine Matrize oder Form unter Kompression und Druck geformt.

Gefährliche Umweltfaktoren:

Der größte Nachteil ist die Menge an Schadstoffen, die durch den Heizprozess entstehen. Dies war seit seiner Einführung während der ersten industriellen Revolution ein großes Problem und ein Problem, mit dem sich die Hersteller im Laufe der Jahre ständig konfrontiert sahen.

Erhitzen von Metallen:

Teile müssen über den Rekristallisationspunkt erhitzt werden, der weit über 300 °F liegt und in die Tausende von Grad gehen kann. Um die entsprechenden Temperaturen zu erreichen, sind große Öfen oder Brennöfen erforderlich.

Zeitaufwand:

Die komplizierte Natur des Warmschmiedens erfordert Zeit, um das Metall zu erhitzen, zu verarbeiten und abzukühlen. Obwohl das eigentliche Stanzen, Verformen oder Formen ungefähr so ​​lange dauert wie das Kaltschmieden, erfordern die Erwärmungs- und Abkühlungsprozesse eine sorgfältige Pflege und Verwaltung über längere Zeiträume.

Ergebnisse des Warmschmiedens:

Das Erhitzen und Abkühlen von Metallen erhöht ihre Festigkeit, Zähigkeit und Duktilität, verringert jedoch ihre Härte. Während des Abkühlprozesses können sich Metalle verziehen und ihre Form verlieren.

Skalierung:

Beim Warmschmieden kann es zu einer Oxidation kommen, die zu einer Verzunderung führt, die die Metalloberfläche verfärben und die Endbearbeitung erschweren kann.

Fertigstellung:

Teile müssen nachbearbeitet werden, um Verformungen, Fehler und Fehler aus dem Erwärmungsprozess zu beseitigen. Diese Sekundäroperationen sind arbeitsintensiv und erfordern mehrere Arten von Spezialausrüstung.

Kaltes Schmieden

Die Temperatur, bei der das Schmieden stattfindet, unterscheidet das Kaltschmieden vom Warmschmieden. Damit ein Teil warm geschmiedet werden kann, wird es auf eine Temperatur oberhalb seines Rekristallisationspunktes erhitzt, wodurch sich seine Mikrostruktur ändert. Wenn es erhitzt wird, werden seine innere Spannung und Festigkeit eliminiert, um es duktiler zu machen. Das Kaltschmieden erfordert kein Erhitzen, wodurch ein Metall seine Festigkeit und Mikrostruktur behält.

Die Eigenschaften von Kaltschmiedestücken sind wie folgt:

Formgebungstemperatur:

Metalle werden bei Raumtemperatur unterhalb ihres Rekristallisationspunktes geformt, was den Vorteil hat, dass die Kosten gesenkt und die Kosten für Öfen vermieden werden.

Geschwindigkeit:

Die Geschwindigkeiten reichen von sieben Stück pro Minute für Maschinen mit geringem Volumen bis zu 400 Stück pro Minute für Maschinen mit hohem Volumen.

Ausrüstung:

Das Kaltschmieden erfolgt mit Maschinen, die zum Formen von Metall ausgelegt sind und das Quetschen, Biegen, Scheren und Ziehen umfassen. Die Ausrüstung ist in einer breiten Preisspanne erhältlich, abhängig von der Menge der Technologie und ihrer Größe.

Kosten:

Kosteneinsparungen ergeben sich aus Material und Geschwindigkeit. Die Materialeinsparung ergibt sich aus dem geringen anfallenden Ausschuss, der bis zu 70 % beträgt. Da die Teile sehr schnell produziert werden, sind die Kosten pro Einheit sehr niedrig.

Umweltfaktoren:

Es werden keine Emissionen oder Schadstoffe produziert, wie in dieser Maschine unten von Stalcop zu sehen ist. Alles ist in sich geschlossen und geschlossen. Kohlenstoff und andere Schadstoffe werden eliminiert, da das Metall nicht erhitzt werden muss.

Ergebnisse des Kaltschmiedens:

Wie im Diagramm unten zu sehen ist, wird die Kornstruktur von Metallen neu angeordnet, um dem Fluss des Endteils zu folgen, wodurch Porositätsermüdung beseitigt, die Scherfestigkeit erhöht und jedes Risiko der Materialintegrität verringert wird. Durch die Belastung des Metalls wird es stärker und widerstandsfähiger. Der Nachteil ist, dass ein Metall, sobald es kalt geschmiedet ist, seine Duktilität verliert und spröder wird.

Skalierung:

Bevor ein Metall geschmiedet wird, ist es wichtig, Ablagerungen wie Rost oder Korrosion zu entfernen, die sich während der Lagerung bilden können. Wenn es nicht entfernt wird, hat das Teil die gleiche Verschlechterung wie beim Warmschmieden.

Fertigstellung:

Es ist extrem wenig Nachbearbeitung erforderlich. Sobald ein Teil bearbeitet ist, ist es einsatzbereit oder versandfertig.

Nachteile des Kaltschmiedens

Kaltschmieden ist nicht perfekt. Wie bei jeder Produktionsmethode gibt es auch beim Kaltschmieden Einschränkungen und Beschränkungen, die Sie berücksichtigen müssen, bevor Sie es für Ihr nächstes Produktionsprojekt auswählen.

• Es können nur einfache Formen und Designs in hohen Stückzahlen produziert werden. Einzigartige, ungewöhnliche oder komplizierte Muster können nicht kalt geschmiedet werden. Verformungsgrade und Formgebungsgrade sind begrenzt, und kaltgeschmiedete Metalle haben eine geringere Duktilität.
• Die Veränderung der Kornstruktur eines Metalls verleiht ihm zusätzliche Festigkeit, kann jedoch Restspannungen erzeugen.
• Bestimmte Methoden des Kaltschmiedens erfordern Wärmebehandlungen, um mögliche Risse oder Kriechhärten zu beseitigen.
• Die Arten von Metallen, die kalt geschmiedet werden können, sind begrenzt. Solche mit geringer Duktilität und Empfindlichkeit gegenüber Kaltverfestigung sollten nicht gewählt werden, da sie ihre Duktilität verlieren und unter Zugspannung brechen. Es dürfen nur Metalle mit einer Härte von HRC 44 auf der Rockwell-Skala verwendet werden.
• Produktionsprozesse erfordern einen hohen Kraftaufwand, um die notwendige Presskraft und den Druck zu erzeugen. Obwohl die Hinzufügung von Hydraulik und Pneumatik die Größe der Ausrüstung verringert hat, hat sie nicht die Menge an Energie beseitigt, die die Maschinen verbrauchen.
• Werkzeuge, Matrizen und Formen müssen speziell konstruiert sowie robust und stark genug sein, um der sich ständig wiederholenden Kraft standhalten zu können.

Kapitel fünf – Kaltschmiedeprozesse

Die Entwicklung unterschiedlicher Technologien und Fortschritte in der Metallverarbeitung hat mehrere Methoden der Kaltumformung und -umformung von Metall hervorgebracht. Jeder dient einer anderen Anwendung, aber alle sind darauf ausgelegt, Produkte effizient und schnell herzustellen, ohne dass eine Nachbearbeitung erforderlich ist.

Die acht häufigsten Kaltumformverfahren sind:

• Biegen
• Kaltwalzen
• Geschlossener Würfel
• Zeichnung
• Extrusion
• Matrize öffnen
• Ringschmieden
• Swageln

Wie ich am Ende dieses Kapitels erörtern werde, gibt es mehr Prozesse als nur die aufgelisteten. Die folgenden Beschreibungen bieten Ihnen eine Datenbasis für ein erstes Verständnis der verschiedenen Methoden.

Ein sehr wichtiger Aspekt des Kaltschmiedeprozesses ist auch die Art des verwendeten Schmiermittels. Die beiden häufigsten sind Zinkphosphat oder eine Art Polymerbeschichtung. Obwohl das Kaltschmieden bei Raumtemperatur erfolgt, erhöht der Biege- und Formgebungsprozess die Temperatur von Metallen. Der Schmierstoff kann Fehler verhindern und das Anhaften des Werkstücks an der Matrize verhindern und die Lebensdauer von Werkzeugen verlängern.

Schmierstoffhersteller bieten eine Vielzahl von Produkten an, die für jede Art von Kaltschmiedeprozess geeignet sind. Abgebildet sind Graphit-Schmiermittel, es sind jedoch auch graphitfreie Typen sowie Calciumaluminat-, Aluminiumfluorid- und Phosphatbeschichtungen erhältlich.

Gewöhnliche Kaltschmiedeverfahren:

Biegen –

Das Biegen erfolgt mit einer Presse und einer Matrize, bei der das Werkstück gegen das Formwerkzeug gedrückt wird. Es wird auch als Pyramidenwalzen bezeichnet und wird manchmal verwendet, um ein Stück für einen weiteren Kaltschmiedeprozess vorzubereiten. Das Werkstück wird entlang einer einzigen Achse gespannt, um einen Winkel zu bilden.

Kaltwalzen –

Walzen ist ein Umformprozess, bei dem Metall durch ein Paar rotierender Walzen geleitet wird, um durch Druckkraft plastisch verformt zu werden. Die Druckspannungen erzeugen Reibung zwischen den Walzen und der Oberfläche des Metallmaterials. Es wird häufig für die Verarbeitung von Stahl verwendet.

Geschlossene Matrize –

Beim Gesenkschmieden wird das Werkstück durch aufeinanderfolgende mechanische Schläge geformt, nachdem es zwischen zwei Gesenkhälften gelegt wurde. Da der Hammer mehrfach auf das Werkstück schlägt, bezeichnen einige Hersteller das Gesenkschmieden als Gesenkschmieden. Wenn das Metall geschlagen wird, fließt es in die Hohlräume der Matrize und ändert es in die Form der Matrize.

Zeichnung -

Beim Ziehen wird das Werkstück durch eine Matrize gezogen, wobei die Zugkraft am Ausgang der Matrize angewendet wird. Beim Durchziehen des Werkstücks verringert sich die Querschnittsfläche mit zunehmender Länge. Die geformten Metalle haben eine engere Maßtoleranz als beim Walzen.

Extrusion –

Der Knüppel oder Rohling wird unter einer Druckkraft, die das Profil des endgültigen Teils hat, durch eine Matrize gedrückt. Nach dem Durchlauf wird es auf die benötigte Länge geschnitten, für den Versand vorbereitet oder der Weiterverarbeitung zugeführt. Die beim Kaltfließpressen aufgebrachte Kraft kann bis zu 20.000 kN oder 2007 Tonnen erreichen. Die Extrusion kann vorwärts, rückwärts oder in beide Richtungen erfolgen.

Vorwärtsfließpressen – das Metall wird durch die Matrize nach vorne geschoben.

Rückwärtsextrusion – das Metall tritt rückwärts in die Matrize ein, um Löcher oder Schalen zu bilden, wodurch der Boden dicker als seine Seiten wird.

Seitliche Extrusion – Kraft wird seitlich, seitwärts, zur Richtung der Extrusion aufgebracht, um dem Profil ein zweites Merkmal hinzuzufügen.

Offene Matrize:

Beim Freiformschmieden werden zwei flache Gesenke ohne vorgeschnittenes Profil verwendet. Das Werkstück wird schrittweise in mehreren Prozessen geformt, wodurch eine breite Palette von Formen und Größen hergestellt werden kann. Es wird hauptsächlich bei Konstruktionen verwendet, die große Metallkomponenten enthalten, die höchste strukturelle Integrität erfordern. Die Verformung wird durch Umpositionieren des Werkstücks erreicht.

Quetschen, auch als Kalibrieren bekannt, ist eine Form der Verarbeitung mit offener Matrize, bei der Kraft über eine kurze Distanz ausgeübt wird, um ein genaues dimensionales Finish zu erzielen.

Ringschmieden –

Beim Ringschmieden wird ein kreisförmiges Werkstück in der Mitte gestanzt, um eine Donutform herzustellen. Wenn das durchbohrte Stück gedreht wird, wird es gehämmert und gequetscht. Das Verfahren erzeugt nahtlose Ringe mit perfekten Durchmessern und Festigkeiten.

Gesenkschmieden –

Gesenkschmieden oder radiales Schmieden ist eine Verformung eines Werkstücks, sodass zwei Teile zusammenpassen. Es ist automatisiert und sehr zuverlässig. Die zwei Arten des Gesenkschmiedens sind Rohr und radial. Das Rohrkneten ist wie eine Extrusion, bei der das Werkstück durch eine Matrize gepresst wird. Beim Radialkneten drückt ein Hammer das Werkstück durch zwei oder mehr Gesenke.

Wenn Sie Ihre Suche nach einem Hersteller für Kaltschmieden beginnen, werden Sie mehr Methoden als die hier beschriebenen sieben finden. Ein grundlegendes Verständnis einiger möglicher Methoden wird Ihnen helfen, verbindlich und intelligent mit Produzenten zu sprechen und ihre Fachsprache zu interpretieren.

Wie bei jeder modernen Produktionsmethode werden Sie feststellen, dass das Kaltschmieden ständig wächst, da sich neue Techniken und Methoden entwickeln. Ein wichtiger und zunehmender Faktor ist die Hinzufügung von Automatisierung und Robotik, die das Gesicht der Branche schnell verändern. Ein Schmiedespezialist kann Sie in die richtige Richtung weisen, um das Verfahren zu finden, das Ihren Anforderungen am besten entspricht.

Kapitel Sechs – Geräte und Maschinen zum Kaltschmieden

Kaltschmiedegeräte und -maschinen gibt es in drei Varianten – hydraulisch, pneumatisch und mechanisch. Während sich einige Anbieter auf nur einen Typ spezialisieren, werden Sie feststellen, dass die Mehrheit je nach Preis und Art des Betriebs mehrere Möglichkeiten hat. Technologie und Automatisierung sind üblich, wie Sie auf dem Bild unten sehen können, bei dem es sich um eine Servo-Kaltschmiedepresse von Marvel Machinery handelt. Teiledesign-Renderings werden mit Engineering-Software wie CAD erstellt.

Es gibt Anforderungen, die Maschinen erfüllen müssen, um zum Kaltumformen eingesetzt zu werden.

• Kraft – Kaltschmiedeprozesse sind von enormer Kraft abhängig. Die damit verbundenen Geräte müssen in der Lage sein, diese Kraft aufzunehmen und abzuleiten.
• Auswuchten – Maschinen müssen statisch und dynamisch massenausgeglichen werden, um Vibrationen zu reduzieren und die Leistung zu steigern.
• Beständigkeit im Laufe der Zeit – Unabhängig von der Methode des Kaltschmiedens erfordert jede eine starke, wiederholte Kraft. Damit eine Maschine lange hält, muss sie dieser Kraft standhalten.
• Mehrere Arbeitsgänge – Moderne Kaltschmiede- oder Umformmaschinen, so genannte Header, führen einen bis mehrere Arbeitsgänge während eines Prozesses durch. Dies ist notwendig, da nur ein begrenzter Verformungsbetrag mit einem Hub durchgeführt werden kann.

Arten von Kaltschmiedeanlagen:

Hydraulischer Gesenkschmiedehammer –

Der hydraulische Gesenkschmiedehammer ist darauf ausgelegt, bei geringster Investition maximale Kraft zu liefern. Es kann ein breites Sortiment an Abdrücken von einer Vielzahl von Stümpfen herstellen. Es arbeitet mit den technischen Konzepten der Hydraulik, bei denen eine inkompressible Flüssigkeit in einem Zylinder enthalten ist. Wenn die Flüssigkeit durch einen Kolben komprimiert wird, wird eine Welle mit der daran befestigten Matrize nach unten auf das Werkstück getrieben.

Schneckenpresse –

Die Schneckenpresse wird aufgrund ihrer langsamen Pressgeschwindigkeit für große Verformungen verwendet. Es kann für gratfreie Gesenke und lange Stangenschmiedestücke verwendet werden. Die Konfiguration der Schneckenpresse ermöglicht die Verwendung für Einzelschlitzwerkzeuge, die Biegen und Fertigschmieden umfassen. Ein Elektromotor liefert die Kraft, um die Schraube zu drehen, die die Matrize auf das Werkstück drückt.

Hochgeschwindigkeitspresse mit C-Rahmen –

Das C-Rahmen-Design eignet sich zum Formen, Stanzen, Biegen und Mehrfachpressen. Sie sind in Einfach- oder Doppelkurbelausführung mit einer Stanzkraft von 110 bis 400 Tonnen und einem Stößelhub von 110 bis 280 mm erhältlich. Sie nehmen Werkzeughöhen von 435 bis 600 mm auf und können zur Herstellung von Kleinteilen eingesetzt werden.

Pneumatische Kraftpresse –

Die pneumatisch angetriebene Presse kann die gesamte Palette der Werkzeugpressfunktionen abdecken. Sie sind mit einer pneumatisch betriebenen Reibungskupplung und Bremse ausgestattet. Die Energie für die Presse wird von einem Luftkompressor erzeugt, der den Schmiedehammer durch Luftdruck in einem Zylinder mit Kolben auf das Werkstück drückt.

Mechanische Kaltpresse –

Von den Arten von Kaltschmiedemaschinen wird die mechanische Version am wenigsten verwendet, da sie sehr groß sein müssen, um die erforderliche Kraft aufzubringen. Sie haben ein Schwungrad, das Energie von einem Motor speichert. Wenn das Schwungrad aktiviert wird, treibt es den Hammer oder Stößel nach unten auf die Matrize. Es kann über mehrere Umdrehungen Leistung liefern, muss jedoch im Leerlauf laufen, um die Leistung seines Motors wiederzugewinnen, bevor es seine Zyklen fortsetzen kann.

Von den vielen Arten von Kaltschmiedegeräten sind die gebräuchlichsten Typen hydraulisch und pneumatisch, da sie weniger Platz benötigen, unterschiedliche Kräfte liefern können und programmierbar sind. Wenn Sie Ihre Auswahl für die Produktion prüfen, ist es am besten, die Arten von Ausrüstung zu kennen, über die ein Hersteller verfügt, da moderne Ausrüstung mit größerer Wahrscheinlichkeit Teile von besserer Qualität produziert.

Kapitel Sieben – Die Arten von geschmiedeten Metallen

Kaltschmieden bietet eine große Auswahl an Möglichkeiten, wenn Sie ein Metall für ein Projekt auswählen. Die verschiedenen Sorten umfassen Hartmetalle wie Kohlenstoffstahl, legierten Stahl und Edelstahl. Aluminium, Messing, Kupfer, Silizium und Magnesium sind weiche Metalle, die verwendet werden können. Die einzige Voraussetzung für jedes Metall ist, dass es eine Härte von 44 HRC oder weniger auf der Rockwell-Skala hat.

Kupfer -

Kupfer ist ein hervorragendes Metall zum Kaltumformen, da es sehr dehnbar und formbar ist. Es kann mit geringem Kraftaufwand geformt, gebogen oder gezogen werden und erzeugt korrosions- und rostbeständige Teile.

Aluminium –

Aluminium ist ein Buntmetall, das bei geringer Dichte extrem leicht ist. Es hat eine Schmelztemperatur von 1220 ° F und ist formbar sowie rost- und korrosionsbeständig.

Kohlenstoffstahl -

Kohlenstoffstahl ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff. Die verschiedenen Qualitäten hängen von der Menge an Kohlenstoff ab, die mit Eisen gemischt wird. Es hat eine außergewöhnliche Festigkeit und Duktilität.

Rostfreier Stahl -

Edelstahl ist aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit, seines Aussehens und seiner Festigkeit zu einem der am häufigsten verwendeten Metalle geworden. Obwohl der Begriff Edelstahl im Allgemeinen verwendet wird, um jeden Stahl zu beschreiben, der seine Eigenschaften hat, gibt es Edelstahl je nach Legierungsgehalt in einer Vielzahl von Qualitäten.

Stähle zum Kaltumformen

Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,1 % bis 0,25 %. Kaltschmieden verbessert die Kaltverfestigung von Stahl und macht Austenitisieren, Abschrecken oder Glühen überflüssig.

Zum Kaltumformen geeignete Metalle

Überlegungen bei der Auswahl eines Metalls:

Das Logischste und Wichtigste, was Sie tun können, wenn Sie sich für ein Metall für ein Projekt entscheiden, ist Nachforschungen anzustellen. Jede Art von Metall reagiert unterschiedlich auf Plastifizierung und Verformung. Das von Ihnen gewählte Metall muss zu seiner endgültigen Verwendung und der von Ihnen benötigten Festigkeit passen. Wenn Sie sich von einem Schmiedeexperten beraten lassen, können Sie wertvolle Informationen gewinnen, die Sie bei der richtigen Auswahl unterstützen können.

Kapitel Acht – Kaltschmiedeanwendungen

Beim Kaltschmieden werden Formen beliebiger Größe mit hoher Maßhaltigkeit und Gefügegenauigkeit hergestellt. Die Wirtschaftlichkeit und Geschwindigkeit des Kaltschmiedens hat es zur beliebtesten Produktionsalternative gemacht.

Kaltschmieden erfüllt die Anforderungen moderner Industrien, weil es:

• Maximiert die Verwendung von Rohstoffen: Eine Schlüsselinvestition für jeden Betrieb sind Rohstoffe. Der Kaltschmiedeprozess hat sehr begrenzten Abfall. Grate und Zierleisten können wieder in den Herstellungsprozess eingebracht werden.
• Reduziert die Kosten: Da Teile schnell produziert werden, sind die Kosten pro Einheit sehr niedrig, wodurch die Endprodukte rentabler und kostengünstiger in der Herstellung sind.
• Produziert hochwertige Teile: Kaltschmieden erhöht die Festigkeit und Haltbarkeit von Teilen und Produkten und garantiert eine längere Lebensdauer. Die Struktur und die Eigenschaften eines geformten Teils ändern sich nicht und bieten eine hervorragende Maßhaltigkeit.

Anwendungen, bei denen Kaltumformteile verwendet werden:

Automobile –

Die hohe Festigkeit, Zuverlässigkeit, Qualität und der erschwingliche Preis des Kaltschmiedens haben es für die Automobilherstellung sehr attraktiv gemacht. Kaltgeschmiedete Teile werden aufgrund ihrer hervorragenden Stoßfestigkeit an hochbelasteten Stellen verbaut. Komponenten wie Antriebsstränge, Antriebswellen und Federbeine oder Stoßdämpfer werden kalt geschmiedet. Das folgende Diagramm zeigt einige der Teile des Unterbodens eines Autos, die durch Kaltschmieden hergestellt werden.

Handwerkzeuge und Hardware –

Verbindungselemente wie Nägel, Bolzen, Nieten und Muttern werden seit Jahren durch Kaltschmieden hergestellt. Aufgrund der geringen Toleranzen und der hervorragenden Maßhaltigkeit bevorzugen Hersteller von Handwerkzeugen das Kaltschmieden gegenüber anderen Verfahren wie der spanenden Bearbeitung.

Militär –

Das Militär hat sehr strenge Vorschriften in Bezug auf militärische Hardware und wählt Kaltschmieden für die Herstellung von Patronenhülsen, Kugeln und anderer militärischer Hardware. Teile haben in Krisenzeiten eine hohe Zuverlässigkeit und Leistung. Die geringen Toleranzen und die Festigkeit der Teile machen sie perfekt für Militärwaffen.

Zahnradproduktion –

Kaltschmieden wird für die Zahnradherstellung verwendet, da es das Schneiden beim Zahnradstoßen überflüssig macht. Zahnräder können aus Knüppeln hergestellt werden, die kleiner als 50 mm sind, oder aus gespultem Draht geformt werden. Es kann ein gewisses Glühen erforderlich sein, um Restspannungen und Kaltverfestigungen zu beseitigen. Ein wichtiger Vorteil von kaltgeschmiedeten Zahnrädern ist, wie glatt und leise sie ineinander greifen.

Fazit

• Beim Kaltschmieden werden Metalle mit geringen Toleranzen und hoher Maßgenauigkeit zu sehr geringen Kosten und in großen Stückzahlen hergestellt.
• Durch Kaltschmieden entstehen schnell und schnell fertige Teile, die sofort verfügbar und vollständig sind.
• Die Hersteller bieten Ihnen eine große Auswahl an Prozessen, um mit modernster und technisch fortschrittlichster Ausrüstung genau und präzise das Teil herzustellen, das Sie benötigen.
• Sie haben eine große Auswahl an Metallen, die Sie für die Fertigstellung Ihres Projekts auswählen können, von gehärtetem Stahl und Edelstahl bis hin zu Kupfer und Aluminium.
• Die Anzahl der Produkte, die Sie herstellen lassen können, ist sehr gering, von belastbaren Komponenten für Ihr Auto bis hin zu Nieten, Zahnrädern und Arbeitswerkzeugen.
• Wenn Sie Kalt- und Warmschmieden vergleichen, werden Sie feststellen, dass das Kaltschmieden weniger Zeit in Anspruch nimmt und stärkere und langlebigere Teile und Produkte hervorbringt.