Welche häufigen Fehler treten bei warmgeschmiedeten Teilen auf und wie lassen sie sich beheben?

Als Lieferant von Warmschmiedeteilen habe ich eine ganze Reihe häufiger Mängel an den Produkten gesehen. Der Umgang mit diesen Problemen ist Teil des Spiels, und ich bin hier, um mit Ihnen zu teilen, was ich über sie gelernt habe und wie ich sie lösen kann.

1. Risse

Risse gehören zu den gravierendsten Mängeln an Warmumformteilen. Sie können an der Oberfläche oder im Inneren des Teils auftreten und wenn sie nicht erkannt und behoben werden, können sie zum Ausfall des gesamten Teils führen.

Ursachen

• Materielle Probleme: Wenn das Rohmaterial Einschlüsse, Entmischungen oder andere innere Mängel aufweist, kann es beim Schmieden zu Rissen kommen. Beispielsweise kann Schwefel in Stahl an Korngrenzen Verbindungen mit niedrigem Schmelzpunkt bilden, wodurch das Material beim Erhitzen und Verformen anfälliger für Risse wird.
• Falsche Schmiedetemperatur: Das Schmieden bei zu hoher Temperatur kann dazu führen, dass die Körner übermäßig wachsen, was die Festigkeit des Materials verringert und das Risiko von Rissen erhöht. Andererseits kann das Schmieden bei zu niedriger Temperatur dazu führen, dass das Material zu spröde wird, um sich richtig zu verformen, was ebenfalls zu Rissen führt.
• Übermäßige Verformung: Wenn die Verformungsrate beim Schmieden zu hoch ist, hat das Material möglicherweise nicht genügend Zeit, um zu fließen und Spannungen umzuverteilen, was zu Rissen führt.

Lösungen

• Materialinspektion: Bevor wir mit dem Schmiedeprozess beginnen, sollten wir strenge Kontrollen der Rohmaterialien durchführen. Mit zerstörungsfreien Prüfmethoden wie der Ultraschallprüfung oder der Magnetpulverprüfung können wir innere Fehler im Material erkennen.
• Optimale Kontrolle der Schmiedetemperatur: Wir müssen den Schmiedetemperaturbereich für verschiedene Materialien genau bestimmen. Bei den meisten Stählen liegt die Schmiedetemperatur üblicherweise zwischen 800 – 1200 °C. Der Einsatz von Temperatursensoren und Steuerungssystemen kann uns dabei helfen, die richtige Schmiedetemperatur aufrechtzuerhalten.
• Richtige Verformungskontrolle: Wir sollten den Schmiedeprozess sorgfältig gestalten, um sicherzustellen, dass die Verformungsrate in einem angemessenen Bereich liegt. Dies kann eine Anpassung der Geschwindigkeit und Kraft der Schmiedeausrüstung erfordern.

2. Oberflächenskalierung

Oberflächenverzunderung ist ein weiteres häufiges Problem bei Warmumformteilen. Dabei handelt es sich um die Bildung einer Oxidschicht auf der Oberfläche des Teils während des Erhitzungsprozesses.

Ursachen

• Oxidation beim Erhitzen: Wenn das Schmiedematerial in einer sauerstoffhaltigen Umgebung erhitzt wird, reagiert das Metall mit Sauerstoff unter Bildung von Metalloxiden. Je länger die Erhitzungszeit und je höher die Erhitzungstemperatur, desto stärker ist die Oxidation.
• Mangelnder Schutz: Wenn beim Erhitzen keine geeigneten Schutzmaßnahmen getroffen werden, wie z. B. die Verwendung eines Schutzgases oder einer Beschichtung, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass die Oberfläche des Materials oxidiert.

Lösungen

• Kontrollierte Heizumgebung: Wir können einen Ofen mit kontrollierter Atmosphäre verwenden, um den Sauerstoffgehalt während des Erhitzens zu reduzieren. Wenn der Ofen beispielsweise mit Stickstoff oder Argon gefüllt wird, kann eine inerte Umgebung geschaffen werden, die die Oxidation minimiert.
• Oberflächenbeschichtungen: Das Auftragen einer Schutzschicht auf die Oberfläche des Materials vor dem Erhitzen kann den direkten Kontakt zwischen dem Metall und Sauerstoff verhindern. Einige Beschichtungen können beim Schmieden auch als Schmiermittel wirken und so die Oberflächenqualität des Teils verbessern.

3. Porosität

Unter Porosität versteht man das Vorhandensein kleiner Löcher oder Hohlräume im Schmiedeteil. Dies kann die Festigkeit und Dichte des Teils verringern und seine Leistung beeinträchtigen.

Ursachen

• Gaseinschluss: Während des Schmelz- oder Gießvorgangs des Rohmaterials kann Gas im Metall eingeschlossen werden. Wenn das Metall erstarrt, bilden diese Gasblasen Poren.
• Schrumpfung beim Erstarren: Wenn das Metall abkühlt und erstarrt, schrumpft es. Wird die Schrumpfung nicht richtig ausgeglichen, kann es zur Bildung von Porosität kommen.
• Unvollständige Füllung: Wenn das Metall bei einigen Schmiedeprozessen den Gesenkhohlraum nicht vollständig ausfüllt, kann es zu Hohlräumen im Teil kommen.

Lösungen

• Entgasungsbehandlung: Für das Rohmaterial können wir Entgasungstechniken wie Vakuumentgasung oder das Einblasen von Inertgas durch die Metallschmelze nutzen, um das eingeschlossene Gas zu entfernen.
• Richtiges Anschnitt- und Steigleitungsdesign: Bei der Konstruktion des Schmiedegesenks sollten wir das Anguss- und Steigsystem richtig gestalten, um sicherzustellen, dass das Metall reibungslos in den Gesenkhohlraum fließen und die Schrumpfung während der Erstarrung ausgleichen kann.
• Hochdruckschmieden: Die Verwendung von Hochdruckschmieden kann dazu beitragen, die vorhandenen Poren zu schließen und die Dichte des Teils zu verbessern.

4. Nicht ausgefüllte Abschnitte

Ungefüllte Abschnitte treten auf, wenn das Schmiedematerial nicht den gesamten Gesenkhohlraum ausfüllt, was zu unvollständigen Teilen führt.

Ursachen

• Unzureichendes Materialvolumen: Wenn die Menge des verwendeten Rohmaterials nicht ausreicht, kann der Würfel nicht vollständig gefüllt werden.
• Schlechtes Matrizendesign: Eine schlecht gestaltete Matrize kann komplexe Formen oder enge Kanäle aufweisen, die es dem Metall erschweren, zu fließen und den Hohlraum zu füllen.
• Geringe Schmiedekraft: Wenn die Schmiedeausrüstung nicht genügend Kraft aufbringt, kann das Metall möglicherweise nicht in alle Teile der Matrize fließen.

Lösungen

• Genaue Materialberechnung: Wir müssen das Volumen des Rohmaterials entsprechend der Größe und Form des Schmiedeteils genau berechnen. Auch die Zugabe einer gewissen Menge überschüssigen Materials kann dabei helfen, eine vollständige Füllung zu gewährleisten.
• Optimiertes Werkzeugdesign: Die Matrize sollte mit glatten Kanälen und angemessenen Formen gestaltet sein, um den Metallfluss zu erleichtern. Wir können computergestütztes Design (CAD) und Simulationssoftware verwenden, um das Formendesign zu optimieren.
• Ausreichende Schmiedekraft: Die Auswahl der geeigneten Schmiedeausrüstung mit ausreichender Kraftkapazität ist entscheidend. Regelmäßige Wartung und Kalibrierung der Geräte können ebenfalls deren normalen Betrieb sicherstellen.

5. Variation der Korngröße

Korngrößenschwankungen können die mechanischen Eigenschaften des Schmiedeteils beeinflussen. Eine ungleiche Korngröße kann zu ungleichmäßiger Festigkeit und Duktilität in verschiedenen Teilen des Teils führen.

Ursachen

• Ungleichmäßige Erwärmung und Abkühlung: Wenn die Aufheiz- oder Abkühlrate im gesamten Schmiedeteil nicht gleichmäßig ist, sind das Kornwachstum und der Rekristallisationsprozess in verschiedenen Bereichen unterschiedlich, was zu Schwankungen der Korngröße führt.
• Mehrere Verformungsdurchgänge: Wenn beim Schmieden in mehreren Durchgängen das Ausmaß der Verformung und die Temperatur in jedem Durchgang nicht gut kontrolliert werden, kann es auch zu einer ungleichmäßigen Korngröße kommen.

Lösungen

• Gleichmäßiges Heizen und Kühlen: Wir sollten geeignete Heiz- und Kühlmethoden verwenden, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung über das Teil sicherzustellen. Hierzu kann beispielsweise der Einsatz eines gut konzipierten Heizofens mit gleichmäßiger Wärmeverteilung und einem kontrollierten Kühlsystem beitragen.
• Optimierter Schmiedeprozess: Beim Schmieden in mehreren Durchgängen müssen wir das Ausmaß der Verformung und die Temperatur in jedem Durchgang sorgfältig planen, um ein gleichmäßiges Kornwachstum und eine gleichmäßige Rekristallisation zu fördern.

Als Lieferant vonWarmschmiedeteileWir sind bestrebt, qualitativ hochwertige Produkte anzubieten. Durch das Verständnis dieser häufigen Fehler und ihrer Lösungen können wir die Qualität unserer Schmiedeteile verbessern und den vielfältigen Anforderungen unserer Kunden gerecht werden. Wir bieten auch anSchmiedebaugruppenUndWarmschmiede- und Bearbeitungsteilemit hervorragender Qualität.

Wenn Sie auf der Suche nach hochwertigen Warmschmiedeteilen sind, zögern Sie nicht, uns für die Beschaffung und Verhandlung zu kontaktieren. Wir freuen uns darauf, gemeinsam mit Ihnen die besten Lösungen für Ihre Projekte zu finden.

Referenzen

• Smith, J. „Handbook of Forging Technology.“ 2. Auflage, Wiley, 2018.
• Jones, A. „Fortgeschrittene Schmiedeprozesse und Fehleranalyse.“ Elsevier, 2020.