Was ist Kaltschmieden?
Kaltschmieden ist ein plastisches Bearbeitungsverfahren für metallische Werkstoffe.
Es gibt drei Hauptarten der Metallverarbeitung:
- Schneiden
Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Teile, die nicht für eine Form benötigt werden, aus einem großen Materialklumpen durch Schaben oder Schneiden mit Werkzeugen wie Messern entfernt werden. - Gussverfahren
Ein Verfahren, bei dem das Material erhitzt und geschmolzen wird, in eine Form gegossen wird, die die Form des Produkts umkehrt, und dann abgekühlt und gehärtet wird. - Schmieden
Bei diesem Verfahren wird das Metall in fester Form in eine Form gepresst, wobei Druck auf das Material ausgeübt wird, um die Form zu erzeugen.
Kaltschmieden ist eine Art des Schmiedens, bei der das Material nicht erhitzt, sondern bei Raumtemperatur in ein Gesenk geschlagen wird.
Anwendungen des Kaltschmiedens
Kaltschmiedeen wird zur Herstellung von Teilen verwendet, die besonders hohe mechanische Eigenschaften erfordern. Im Automobilbau wird es zur Herstellung von Wellenteilen für die Kraftübertragung und verschiedenen anderen Teilen, einschließlich Schrauben, die eine hohe Festigkeit erfordern, verwendet.
Zu den weiteren Anwendungsgebieten gehören neben Automobilteilen die Herstellung von Teilen für Elektrogeräte und Büroautomation sowie Griffwellen für Haustürteile.
Funktionsweise der Kaltschmiedepressen
Kaltschmiedepressen werden grob in vertikale und horizontale Pressen unterteilt. Beim Kaltschmieden werden in der Regel vertikale Pressen eingesetzt.
Es gibt verschiedene Arten von Pressen, wie Kurbelpressen, Kniehebelpressen, Spindelpressen und hydraulische Pressen. Die für Kaltschmiedepressen am besten geeigneten Pressen sind Kniehebelpressen.
1. Kurbelpressen
Kurbelpressen sind Pressen, die die Rotationsenergie des Schwungrads über einen Kurbelmechanismus in eine vertikale Hin- und Herbewegung des Stößels umwandeln. Sie ist für Blechpressen geeignet.
Aufgrund seines Aufbaus hat der Stößel in der Nähe des oberen Totpunkts eine geringe Tragfähigkeit und kann keine Last halten. Für den Einsatz beim Kaltschmieden sollte er in der Lage sein, eine konstante Last in der Nähe des unteren Totpunkts zu halten.
2. Kniehebelpressen
Kniehebelpressen verfügen über einen Kniehebelmechanismus, bei dem die Drehachse der Kurbel nicht vertikal, sondern seitlich verschoben ist, um die Bewegungseigenschaften im Bereich des unteren Totpunkts des Stößels zu verändern. Dies führt zu einer Abwärtsbewegung in der Nähe des unteren Totpunkts und zu einer schnelleren Aufwärtsbewegung.
Jeder Hersteller hat seinen eigenen Kurbelgelenkmechanismus entwickelt, der als Kaltschmiedepressen angeboten wird. Horizontalpressen werden im Allgemeinen für die Massenproduktion verwendet.
Ein besonderes Beispiel ist die Formpresse. Formpressen sind hochproduktive Mehrstufenpressen mit einem Kolben-Kurbel-Mechanismus, bei denen mehrere Stempel- und Matrizenpaare nebeneinander angeordnet sind.
Die meisten Schrauben werden in Formpressen geformt und anschließend durch ein Walzverfahren mit Gewinde versehen, gefolgt von einer Oberflächenbehandlung wie Wärmebehandlung und Beschichtung.
Merkmale des Kaltschmiedens
Die durch kaltschmieden hergestellten Produkte weisen folgende Merkmale auf:
1. Hohe mechanische Eigenschaften
Kaltschmieden ist eine Form der plastischen Umformung, bei der Druck auf das Metall ausgeübt wird, um es zu verformen, wobei eine faserige Struktur entsteht, die als Schmiedelinie oder Faserflusslinie bezeichnet wird. Die kontinuierlichen Fasern sorgen für hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit.
2. Keine Verwendung unnötiger Materialien
Beim Schneiden wird das durch die Bearbeitung entfernte Material ohnehin verschwendet. Beim Schmieden wird kein Material verschwendet, da kein Material abgetragen werden muss.
3. Geeignet für die Massenproduktion
Das Kaltschmieden ermöglicht die Massenproduktion in kurzer Zeit, da die Materialien nacheinander zugeführt werden – bis zu 100 Produkte pro Minute können hergestellt werden.
4. Niedrige Produktionskosten
Die Produktionskosten können gesenkt werden, da die Materialien ohne Abfall verwendet werden und die Produktionseffizienz hoch ist. Da die Stanzformen jedoch teuer sind, können die Produktionskosten nur bei einer Massenproduktion gesenkt werden.
Weitere Informationen über Kaltschmieden
Unterschiede zwischen schmieden und stauchen
Ein ähnlicher Begriff wie Schmieden ist das Stauchen. Das Schmieden bezieht sich im Allgemeinen auf die Anwendung von Druck in vertikaler Richtung, während das Stauchen im Allgemeinen die Anwendung von Druck in horizontaler Richtung bezeichnet.
Neben dem Kaltschmieden gibt es auch das Warm- und das Heißschmieden. Höhere Materialtemperaturen verringern den Widerstand des Metalls gegen elementare Verformungen und ermöglichen die Herstellung komplexerer Formen. Beim Warmschmieden wird das Material auf 600 bis 850 °C erhitzt, beim Heißschmieden auf etwa 1200 °C.