Warmverformung

Warmumformung ist die plastische Verformung von Metallen bei erhöhten Temperaturen, bei der das Material weich genug wird, um es ohne Risse umzuformen. Das Metall wird über seine Rekristallisationstemperatur erhitzt, einen Punkt, an dem sich während der Verformung kontinuierlich neue Kornstrukturen bilden. Dies ermöglicht es dem Material, zu fließen und die Form mit deutlich weniger Kraft zu ändern als beim Kaltumformen erforderlich wäre, und ohne die Sprödigkeit, die aus der Verfestigung bei Raumtemperatur entsteht.

Die wichtigsten Warmumformverfahren sind Schmieden, Walzen, Strangpressen und Ziehen. Beim Schmieden wird ein erhitzter Rohling oder Strang wiederholt geschlagen oder gepresst, um ihn in endgültige oder nahezu endgültige Form zu bringen. Warmwalzen reduziert dicke Brammen durch Walzwerke zu Blech, Platte oder Coils; industrielle Walzwerke arbeiten für Stahl bei Temperaturen zwischen 1100 und 1300 Grad Celsius. Beim Strangpressen wird ein Rohling durch eine Matrize gepresst, um lange Profile oder Rohre herzustellen. Beim Ziehen wird Metall durch eine Matrize gezogen, um den Durchmesser oder die Wanddicke zu verringern. Jedes Verfahren setzt die hohe Geschwindigkeit und Energieeffizienz der Warmumformung gegen die Oberflächenzunderbildung und Oxidation ab, die bei dieser Temperatur auftritt.

Temperaturkontrolle und Materialverhalten

Erfolgreiche Warmumformung erfordert, das Metall in einem engen Temperaturfenster zu halten. Zu kühl und es wird schwierig zu verformen, was zu inneren Rissen und Werkzeugschäden führt; zu heiß und das Material wird schwach und anfällig für Oberflächenfehler, Kornwachstum oder sogar örtliches Schmelzen. Verschiedene Legierungen haben unterschiedliche Arbeitsbereiche. Niedrig kohlenstoffhaltige Stähle vertragen breite Temperaturfenster, während Titan- und Nickellegierungen engere Kontrolle erfordern. Die Umformung selbst erzeugt durch Reibung und plastische Verformung Wärme, sodass die Bedienenden die Ofentemperatur, Umgebungskühlung und die Verformungsgeschwindigkeit abstimmen müssen, um optimale Bedingungen während des gesamten Vorgangs zu erhalten.

Zunderbildung, die dicke Oxidschicht, die sich während des Erhitzens und der Umformung an der Oberfläche bildet, ist das typische Ärgernis der Warmumformung. Sie muss durch Entschlacken entfernt werden, normalerweise durch mechanische Mittel wie Strahlreinigung oder Säurebeizen, bevor weitere Verarbeitung oder Verkauf stattfindet. Dies erhöht die Kosten und verringert die endgültige Ausbeute. Die Korngröße im fertigen Teil hängt von der Wiederaufheizungstemperatur, dem Ausmaß der Verformung und der Abkühlungsgeschwindigkeit nach der Umformung ab; Bedienende nutzen diese Variablen bewusst, um gewünschte mechanische Eigenschaften zu erreichen.

Warmumformung ist wirtschaftlich für große Produktionsserien, da sie weniger Gesamtenergie als Kaltumformung erfordert, größere Formänderungen pro Durchgang ermöglicht und den Werkzeugverschleiß verringert. Sie ist das Standardverfahren zur Umwandlung von rohen Blöcken und Rohlingen in verwendbare Halbzeugeformen und zur Herstellung großer Schmiedestücke, Schienen und Strukturprofile. Ist ein Teil durch Warmumformung auf nahezu endgültige Abmessungen bearbeitet, kann es durch Kaltbearbeitung oder durch Zerspanung fertiggestellt werden, um enge Toleranzen und hochwertige Oberflächengüte zu erreichen.