Was ist der Unterschied zwischen Freiformschmieden und Gesenkschmieden?

Was ist Gesenkschmieden?

Das Gesenkschmieden, auch Gesenkschmieden genannt, ist ein Umformverfahren, bei dem ein zuvor auf hohe Temperatur erhitztes Werkstück mittels gegenläufiger Formwerkzeuge (Schmiedegesenke) gepresst wird. Das erwärmte Rohmaterial, das ungefähr die Form oder Größe des fertigen Schmiedeteils hat, wird in das Untergesenk eingelegt.

Dieses Metallumformungsverfahren ist in der Lage, die gewünschten Formen herzustellen und bietet vor allem die Zähigkeit und Festigkeit der Produkte, die in allen Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Energieerzeugung, Verteidigung, Öl und Gas, Bau und Maschinenbau weit verbreitet sind. Gesenkschmieden ist das am weitesten verbreitete Schmiedeverfahren. Die hohe Temperatur beim Warmschmieden ermöglicht höchstmögliche Materialverformung und den Zugang zu komplexen 3D-Geometrien.

Der Prozess des Gesenkschmiedens

Gesenkschmieden wird unter zwei Werkzeuggesenken betrieben, einem stationären Gesenk (Amboss) und einem beweglichen Gesenk (Hammer). Beide Matrizen enthalten einen Abdruck der gewünschten Teileform. Die bewegliche Matrize drückt auf die stationäre Matrize und das Metallwerkstück lässt das Metall in jeden Teil der Matrize fließen und seine Form annehmen.

Normalerweise erfordert das Gesenkschmieden, dass das Werkstück durch eine Reihe von Formhohlräumen bewegt wird, zuerst die Rohform, dann fortschreitend, bis ein Fertigerhohlraum das Endprodukt ergibt. Das Gesenkschmieden kann mit Warmschmieden, Kaltschmieden oder Warmschmieden erfolgen. Beim Warmschmieden wird das Metall auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann geformt. Beim Kaltschmieden wird das Metall nicht direkt erhitzt, sondern mit hohem Druck umgeformt. Beim Warmschmieden wird das Metall auf einen Bereich erwärmt, der relativ über der Raumtemperatur liegt, jedoch unter der Rekristallisationstemperatur des Metalls.

Vorteile des Gesenkschmiedens

• Gesenkschmieden führt zu einer höheren Produktfestigkeit und Zähigkeit.
• Beim Gesenkschmiedeverfahren gibt es keine Materialbeschränkung, egal ob Stahl, Messing oder Aluminium, alles kann in diesem Verfahren verwendet werden.
• Das Gesenkschmieden bietet aufgrund der präzisen Formgebung eine viel bessere Oberflächengüte.
• Gesenkschmieden ist im Vergleich zu anderen Prozessen der Metallumformung ein sauberer und umweltfreundlicher Prozess.

Nachteile des Gesenkschmiedens

• Das Verfahren ist relativ teuer, da es mit höheren Werkzeugkosten verbunden ist.
• Das Verfahren hat Abmessungsbeschränkungen, da komplexe Produkte mit unregelmäßigen Formen möglicherweise nicht durch Gesenkschmieden geformt werden können.
• Es hat auch eine Produktgrößenbeschränkung in dem Sinne, dass größere Produkte durch dieses Verfahren möglicherweise nicht hergestellt werden können. Sie werden offensichtlich andere Techniken erfordern.

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Was ist Freiformschmieden?

Beim Freiformschmieden wird ein Metallstück zwischen mehreren Gesenken verformt, die das Material nicht vollständig umschließen. Das Material wird verändert, während die Matrizen das Material durch eine Reihe von Bewegungen hämmern oder stanzen, bis die gewünschte Form erreicht ist. In vielen Fällen erfordern Produkte, die durch diese Art des Schmiedens geformt wurden, eine zweite Oberflächenerneuerung oder Bearbeitung, um die gewünschten Spezifikationen zu erreichen.

Während Stahl und verwandte Legierungen die am häufigsten verwendeten Materialien für das Freiformschmieden sind, umfassen andere Metalle, die auf diese Weise geformt werden können, Kupfer-, Nickel- und Titanlegierungen.

Der Prozess des Freiformschmiedens

Der Prozess des Freiformschmiedens umfasst die folgenden Schritte:

1. Das Rohmaterial wird bei Bedarf in kleinere Teile geschnitten.
2. Das Rohmaterial wird erhitzt, um die erforderliche Schmiedetemperatur zu erreichen, normalerweise hängt die Schmiedetemperatur von der Art des verwendeten Materials ab (die Verwendung von Wärme ist normalerweise erforderlich, um das Material duktil und formbar zu machen).
3. Das erhitzte Metall wird durch Anwenden von Kompressionsdruck in die erforderliche Form gebracht. Der Kompressionsdruck wird durch kontinuierliches Schlagen des Schmiedehammers ausgeübt, um die Metallbarren zu verformen.
4. Das Formteil wird einer sekundären Oberflächenveredelung oder Bearbeitung und Wärmebehandlung unterzogen.

Vorteile des Freiformschmiedens

• Das Verfahren erhöht die Festigkeit und Zähigkeit des Produkts.
• Es ist wirtschaftlich für die Massenproduktion von Metallprodukten.
• Der Materialmenge, die durch Freiformschmieden umgeformt werden kann, sind keine Grenzen gesetzt.
• Unterschiedliche Abmessungen mit engeren Toleranzen und Netzformen können erreicht werden.
• Weniger Materialverlust.

Nachteile des Freiformschmiedens

• Für die Produktion kleiner Materialmengen ist es nicht sehr wirtschaftlich.
• Es ist nicht in der Lage, eng tolerante und hochpräzise Teile zu formen.
• Um die gewünschten Abmessungen zu erreichen, ist häufig eine Sekundärbearbeitung erforderlich.