Was ist eine Schmiedemaschine?
Eine Schmiedemaschine (Englisch: forging machine) ist eine Maschine, mit der metallische Werkstoffe durch Druckbeaufschlagung geformt oder geschmiedet werden.
Schmiedemaschinen lassen sich grob in Hämmer und Pressen unterteilen. Dazu gehören Presslufthämmer und Dampfhämmer, die mit Druckluft oder Dampf arbeiten, sowie Fallhämmer, bei denen große Hämmer durch die Schwerkraft fallen. Pressen wiederum werden nach der Art der Krafterzeugung in hydraulische und mechanische Pressen unterteilt.
Während Hämmer einen hohen Druck ausüben können, ist es schwierig, die Kraft zu kontrollieren, was ein hochpräzises Schmieden erschwert. Mechanische Pressen werden eingesetzt, wenn ein besonders präzises Schmieden erforderlich ist.
Anwendungen von Schmiedemaschinen
Schmiedemaschinen werden bei der Herstellung und Verarbeitung von Eisenwaren wie Messern und Zangen sowie von Automobil- und Flugzeugteilen eingesetzt, die hochfeste Metallwerkstoffe erfordern.
Schmiedemaschinen werden insbesondere für Automobilteile wie Kurbelwellen, Zahnräder, Reifenräder und Lagerringe verwendet. Sie werden auch häufig für Flugzeugteile, Triebwerkskomponenten und Rumpfspanten verwendet.
Zu den anderen industriellen Bauteilen gehören Bolzen, Kupplungen und Ventile. Schmiedemaschinen werden eingesetzt, wenn eine hohe Festigkeit erforderlich ist und die Teile bei Erwärmung nicht leicht verformt werden können.
Funktionsweise von Schmiedemaschinen
Schmieden ist ein seit langem angewandtes Verfahren zur Bearbeitung und Verformung von Metallwerkstoffen. Der Prozess, durch den das Schmieden die Festigkeit des Metalls erhöht, ist recht gut bekannt.
Wenn das Metall durch das Schmieden komprimiert und ausreichend gedehnt wird, bildet sich eine kristalline Struktur, die Metallfließlinie (Schmiedefließlinie). Dieser Metallfluss spielt eine wichtige Rolle, aber Gussstücke, die nicht geschmiedet werden, haben keinen Metallfluss und sind nicht stark genug, um Biegebeanspruchungen standzuhalten.
Bei geschmiedetem Metall folgt der Metallfluss der Form des Materials, wodurch das Metall stärker und haltbarer wird. Schmiedemaschinen erzeugen den Metallfluss durch das Schlagen des Metalls mit einem Hammer oder einer Presse.
Beim Hammerschmieden wird das Metall durch das Gewicht des Stößels oder durch Druckluft stark geschlagen. Pressen hingegen nutzen hydraulischen Druck, um Zylinder mit Kraft zu beaufschlagen, oder wandeln die Drehbewegung eines Motors mit Hilfe einer Kurbel in eine lineare Bewegung um.
Arten von Schmiedemaschinen
1. Hammer-Schmiedemaschinen
Hammer-Schmiedemaschinen sind Schmiedemaschinen, die hauptsächlich für das Warmschmieden verwendet werden. Es gibt pneumatische Hämmer, pneumatische Gegenschlaghämmer und Federhämmer.
Pneumatische Hämmer
Diese Maschinen verwenden Luftdruck, um eine Antriebseinheit, den sogenannten Stößel, zu beschleunigen und fallen zu lassen, der auf das Werkstück schlägt und es formt. Sie zeichnen sich durch eine hohe Schlagenergie aus.
Pneumatische Gegenschlaghämmer
Das Werkstück wird von der Spannvorrichtung hochgezogen und gleichzeitig mit dem Herabfallen des Stößels geschlagen. Er zeichnet sich durch einen erhöhten Druck und geringe Vibrationen aus.
Federhämmer
Kleine Allzweckhämmer, die die Kraft einer Feder nutzen. Im Vergleich zum manuellen Schmieden ist die Produktivität höher und die Schwankung der Schlagmarke geringer, aber es wird ein geschulter Bediener benötigt.
2. Press-Schmiedemaschinen
Diese Schmiedemaschinen werden nach ihrer Leistung eingeteilt, nämlich mechanische Pressen, hydraulische Pressen und Servopressen.
Mechanische Pressen
Eine Art von mechanischen Pressen ist eine Schwungradpresse, bei der die Drehbewegung eines Schwungrads in die Gleitbewegung eines Stößels umgewandelt wird, um die Presse anzutreiben, die Druck auf das Werkstück ausübt. Der Stößel kann nicht an einer bestimmten Position angehalten werden, aber die Bearbeitungsgeschwindigkeit ist hoch und die Produktivität ist ausgezeichnet. Hiermit sind automatisierte Linien möglich. Sie wird häufig für die Massenproduktion von Kaltschmiedestücken verwendet.
Neben den Schwungradpressen gibt es weitere mechanische Pressen wie Kurbelpressen, Kniehebelpressen und Spindelpressen.
Hydraulische Pressen
Hydraulische Pressen sind Maschinen, die Werkstücke mit Hilfe von Hydraulik- oder Wasserdruck pressen. Sie werden häufig für große Produkte in Kleinserien und kleine Produkte in der Massenproduktion eingesetzt.
Da der Stößel an jeder beliebigen Stelle angehalten werden kann, können Prototypen und Materialverformungstests durchgeführt werden. Aufgrund der langsamen Druckbeaufschlagungsgeschwindigkeit sind sie für das Warmschmieden kleiner Teile, bei denen es zu Wärmeverlusten kommen kann, nicht geeignet.
Hydraulische Schmiedepressen sind die Regel, aber aufgrund ihrer Wartungsfreundlichkeit, ihrer Sicherheit und ihres Preises werden hydraulische Schmiedepressen auch für das Warmschmieden großer Produkte verwendet. Sie werden für das Warmschmieden großer Produkte wie Turbinen für die thermische Energieerzeugung und Generatorrotoren verwendet.
Servo-Schmiedepressen
Servo-Schmiedepressen verwenden einen Servomotor, um den Stößel direkt zu bewegen. Da der Stößel von einem Servomotor angetrieben wird, ist eine präzise Steuerung der Druckbeaufschlagung und der Druckmenge möglich.
Servo-Schmiedepressen können die Produktivität durch Steuerung der Druckbeaufschlagungsgeschwindigkeit verbessern und die Ausbeute durch Steuerung der Druckmenge verringern. Auch das Schmieden von schwer zu bearbeitenden Materialien wie Magnesium und komplexen Formen ist möglich.