Beim Kauf eines Schmiedestücks aus Stahl sehen Kunden oft nur das fertige Teil: eine Welle, einen Flansch, einen Ring, ein Zahnrad, einen Zylinder oder ein anderes geschmiedetes Stahlbauteil.
Die Qualität des fertigen Schmiedestücks wird jedoch lange vor der endgültigen Bearbeitung und Prüfung bestimmt.
Von der Materialauswahl und dem Schneiden bis hin zur Erwärmung, Verformung, Wärmebehandlung, Bearbeitung und Prüfung hat jede Phase einen bestimmten Zweck. Ein in einem frühen Stadium auftretendes Problem wird möglicherweise erst viel später offensichtlich, wenn das Teil bearbeitet oder geprüft wird.
Für Käufer erleichtert das Verständnis der wichtigsten Herstellungsschritte die Bewertung eines Herstellers von Stahlschmiedestücken, den Vergleich von Angeboten und die Feststellung, welche Produktionsdetails für ihre Anwendung tatsächlich wichtig sind.
1. Überprüfen Sie die Zeichnung und die technischen Anforderungen
Der Herstellungsprozess beginnt normalerweise, bevor der Stahl geschnitten wird.
Der Schmiedelieferant überprüft zunächst die Zeichnung, die Materialspezifikation, die Endabmessungen, Toleranzen, Wärmebehandlungsanforderungen, Prüfstandards und die Menge des Kunden.
Der Lieferant muss auch verstehen, wie die Komponente verwendet wird.
Für eine geschmiedete Welle, die Biegung und Torsion ausgesetzt ist, gelten andere Herstellungsaspekte als für einen geschmiedeten Flansch, der in Druckgeräten verwendet wird. Ein großer geschmiedeter Ring erfordert möglicherweise einen anderen Verformungsweg als ein kleineres geschmiedetes Zahnrad.
In dieser Phase legt der Lieferant Folgendes fest:
- Geeignete Stahlsorte
- Ausgangsmaterial
- Schmiedemethode
- Erforderliche Schmiedemaße
- Bearbeitungszugabe
- Wärmebehandlungsbedingung-
- Inspektionsanforderungen
- Endbearbeitungsanforderungen
Diese erste Überprüfung ist wichtig, da die Abmessungen des fertigen Bauteils allein nicht den Schmiedeprozess bestimmen.
2. Wählen Sie den Ausgangsstahl aus und prüfen Sie ihn
Der nächste Schritt besteht in der Auswahl geeigneter Rohstoffe.
Abhängig von der Komponente kann das Ausgangsmaterial ein Knüppel, eine Stange, ein Barren oder ein anderes zugelassenes Stahlmaterial sein.
Das Material muss der angegebenen chemischen Zusammensetzung und der geltenden Materialnorm entsprechen.
Bei kritischen kundenspezifischen Stahlschmiedestücken sollte auch die Rückverfolgbarkeit des Materials vor Beginn der Produktion sichergestellt werden.
Der Lieferant kann Folgendes prüfen:
- Stahlsorte
- Hitzezahl
- Chemische Zusammensetzung
- Materialzertifikat
- Originale Materialabmessungen
- Oberflächenzustand
Dieser Schritt verhindert ein grundlegendes, aber schwerwiegendes Problem: den Beginn der Produktion mit Material, das nicht der Spezifikation des Kunden entspricht.
Für industrielle Einkäufer ist es daher sinnvoll, einen Schmiedelieferanten zu fragen, wie die Rohstoffidentifizierung während der gesamten Produktion aufrechterhalten wird.
3. Schneiden Sie den Stahl auf die erforderliche Ausgangsgröße zu
Wenn das Ausgangsmaterial in einem größeren Abschnitt geliefert wird, muss es in geeignetes Schmiedematerial geschnitten werden.
Das Schnittgewicht und die Abmessungen werden aus der erforderlichen Schmiedestückgröße und dem zu erwartenden Materialverlust ermittelt.
Das ist wichtiger als es scheint.
Wenn das Ausgangsstück zu klein ist, ist möglicherweise nicht genügend Material vorhanden, um die erforderlichen Schmiedemaße und Bearbeitungszugabe zu erreichen.
Wenn es unnötig groß ist, wird der zusätzliche Stahl zu einem Teil der Herstellungskosten und kann zu mehr Materialverschwendung führen.
Bei großen industriellen Stahlschmiedestücken kann die Auswahl einer geeigneten Ausgangsgröße einen spürbaren Einfluss sowohl auf die Materialausnutzung als auch auf die Endkosten haben.
4. Erhitzen Sie den Stahl vor dem Schmieden
Anschließend wird der vorbereitete Stahl auf die entsprechende Schmiedetemperatur erhitzt.
Die Erwärmungstemperatur und der Erwärmungsvorgang hängen von der Stahlsorte und der Bauteilgröße ab.
Der Zweck besteht darin, den Stahl ausreichend plastisch für eine kontrollierte Verformung zu machen, ohne seine metallurgischen Eigenschaften zu beeinträchtigen.
Die Heizung muss sorgfältig kontrolliert werden, da sowohl Überhitzung als auch unzureichende Erwärmung zu Problemen führen können.
Bei großen Abschnitten muss der Lieferant auch berücksichtigen, wie lange das Material benötigt, um seinen Querschnitt zu erhitzen.
Dabei geht es nicht nur darum, eine hohe Oberflächentemperatur zu erreichen. Das Material muss für die geplante Verformung im gesamten relevanten Abschnitt geeignet sein.
5. Führen Sie die Schmiedearbeiten durch
Dies ist die zentrale Fertigungsstufe.
Der erhitzte Stahl wird mit geeigneten Schmiedegeräten und Werkzeugen komprimiert und verformt.
Je nach Produkt kann der Prozess folgende Vorgänge umfassen:
- Aufregend
- Herausziehen
- Verlängerung
- Stanzen
- Biegen
- Ringrollen
- Wiederholte Verformung
Die genaue Reihenfolge hängt vom Bauteil ab.
Beispielsweise kann die Herstellung einer geschmiedeten Welle eine erhebliche Längsverformung erfordern, während die Herstellung eines geschmiedeten Rings Stauchen, Stanzen und eine kontrollierte radiale Verformung erfordern kann.
Ein Flansch erfordert möglicherweise eine andere Kombination von Stauch- und Umformvorgängen, während ein großer Block durch wiederholte Verformung im offenen Gesenk hergestellt werden kann.
Der Zweck des Schmiedens besteht nicht nur darin, die ungefähre äußere Form zu erhalten.
Durch kontrollierte Verformung werden auch die erforderliche innere Struktur und die mechanischen Eigenschaften des Stahls entwickelt.
6. Kontrollieren Sie die Schmiedereduzierung und den Materialfluss
Beim Schmieden muss der Lieferant kontrollieren, wie stark der Stahl reduziert wird und wie sich das Material durch das Werkstück bewegt.
Dies ist besonders wichtig bei großen und schweren Bauteilen.
Der ursprüngliche Stahl enthält möglicherweise eine Gussstruktur aus der vorherigen Herstellungsphase. Eine entsprechende Schmiedeverformung trägt dazu bei, diese Struktur umzuwandeln und einen geeigneteren Schmiedezustand zu erzeugen.
Der Materialfluss muss auch in Bezug auf die endgültige Geometrie und die Betriebsbelastung berücksichtigt werden.
Beispielsweise sollte der Herstellungsweg für eine große geschmiedete Welle anders gestaltet sein als für einen Ring oder Flansch, da sich deren Formen und Belastungsbedingungen unterscheiden.
Dies ist einer der Gründe, warum erfahrene Hersteller von Schmiedestücken nicht jedes Schmiedestück aus Stahl einfach als maßstabsgetreue Version eines anderen Produkts betrachten.
7. Kontrollieren Sie die Abkühlung nach dem Schmieden
Nach Abschluss des Schmiedevorgangs muss das Bauteil entsprechend den Material- und Prozessanforderungen abgekühlt werden.
Bei großen Schmiedestücken ist die Kühlung besonders wichtig, da dicke Abschnitte nicht gleichmäßig abkühlen.
Die Oberfläche kann viel schneller Wärme verlieren als die Mitte.
Wenn die Kühlung nicht angemessen kontrolliert wird, kann es zu thermischen Spannungen oder unerwünschten Strukturveränderungen kommen.
Daher muss die Kühlmethode zusammen mit der Stahlsorte, der Profildicke, der Schmiedegeometrie und der geplanten Wärmebehandlung berücksichtigt werden.
Bei großen kundenspezifischen Schmiedestücken sollte diese Phase bei der Bewertung der Fertigungskapazität eines Lieferanten nicht außer Acht gelassen werden.
8. Führen Sie eine Wärmebehandlung durch
Nach dem Schmieden und Abkühlen wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, wenn es das Material und die Spezifikation erfordern.
Zu den gängigen Prozessen gehören:
- Normalisieren
- Glühen
- Abschrecken
- Temperieren
- Stressabbauend
Die ausgewählte Wärmebehandlung bestimmt den endgültigen metallurgischen Zustand und trägt zum erforderlichen Gleichgewicht von Festigkeit, Härte, Zähigkeit und Duktilität bei.
Beispielsweise kann ein hochfestes Bauteil einen Abschreck- und Anlassprozess erfordern, während bei einem anderen Schmiedestück möglicherweise ein Normalisieren oder Spannungsarmglühen erforderlich ist.
Der richtige Prozess hängt von der Stahlsorte und den erforderlichen mechanischen Eigenschaften ab.
Aus diesem Grund sollte ein Käufer die erforderlichen mechanischen Eigenschaften und den Wärmebehandlungszustand angeben und nicht einfach „wärmebehandelt“ angeben.
9. Entfernen Sie Zunder und bereiten Sie das Schmiedestück für die Bearbeitung vor
Nach der Wärmebehandlung kann beim Schmieden eine Oberflächenvorbereitung vor der Bearbeitung und Prüfung erforderlich sein.
Oxidablagerungen und andere Oberflächenmaterialien können mit einer geeigneten Methode entfernt werden.
Das Ziel besteht darin, eine geeignete Oberfläche für die Maßprüfung, Bearbeitung und, sofern erforderlich, Oberflächen-ZfP bereitzustellen.
Zu diesem Zeitpunkt sollte das Schmiedestück bereits die für die nachfolgenden Bearbeitungen erforderliche Grundgeometrie aufweisen und noch ausreichend Bearbeitungsaufmaß vorhanden sein.
10. Bearbeiten Sie das Schmiedeteil grob
Das Schmiedestück wird dann bearbeitet, wenn der Produktionsumfang die Bearbeitung umfasst.
Durch die Grobbearbeitung wird überschüssiges Material entfernt und die Hauptbezugsflächen und -abmessungen festgelegt.
Die Bearbeitungszugabe hätte bei der ursprünglichen Konstruktion der Schmiedemaße berücksichtigt werden müssen.
Dies ist besonders wichtig bei großen Schmiedestücken.
Eine zu geringe Bearbeitungszugabe kann es schwierig machen, die erforderlichen Endabmessungen zu erreichen oder unerwünschtes Oberflächenmaterial zu entfernen.
Zu viel Zuschuss erhöht sich:
- Rohstoffverbrauch
- Bearbeitungszeit
- Werkzeugverbrauch
- Anforderungen an die Handhabung
- Gesamtkosten
Ein zuverlässiger Stahlschmiedelieferant betrachtet daher Schmieden und Bearbeiten als zusammenhängende Prozesse und nicht als völlig getrennte Vorgänge.
11. Führen Sie zerstörungsfreie und mechanische Tests durch
Durch die Inspektion wird bestätigt, dass das Schmiedeteil den technischen Anforderungen des Kunden entspricht.
Je nach Anwendungsfall kann dies Folgendes umfassen:
Chemische Analyse
Bestätigt, dass die Stahlzusammensetzung der angegebenen Qualität entspricht.
Zugprüfung
Misst Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung.
Schlagprüfung
Bewertet bei Bedarf die Zähigkeit unter bestimmten Bedingungen.
Härteprüfung
Bestätigt den Härtezustand des Materials nach der Wärmebehandlung.
Ultraschallprüfung
UT wird häufig verwendet, wenn die innere Qualität wichtig ist, insbesondere bei großen oder kritischen Schmiedestücken.
Magnetpulverprüfung
MT kann verwendet werden, um bestimmte Oberflächen- oder oberflächennahe-Diskontinuitäten in geeigneten ferromagnetischen Materialien zu identifizieren.
Die erforderlichen Tests sollten auf der Zeichnung, der Materialspezifikation, der geltenden Norm und den Serviceanforderungen basieren.
12. Endbearbeitung und Maßkontrolle
Wenn der Lieferant fertige oder halbfertige Schmiedeteile bereitstellt, kann die Endbearbeitung den für das Projekt festgelegten Prüfphasen folgen.
Anschließend wird das Bauteil anhand der endgültigen Zeichnung überprüft.
Je nach Produkt kann die Maßprüfung Folgendes umfassen:
- Gesamtabmessungen
- Durchmesser
- Länge
- Dicke
- Bohrungsdurchmesser
- Ebenheit
- Konzentrizität
- Lochposition
- Geometrische Toleranzen
Bei einem geschmiedeten Flansch können die Abmessungen der Schraubenlöcher und die Dichtflächen besonders wichtig sein.
Bei einer geschmiedeten Welle kann auf Lagerzapfen, Durchmesser, Keilnuten und Konzentrizität größeres Augenmerk gelegt werden.
Bei einem geschmiedeten Rohrboden können die Lochposition und die Bohrgenauigkeit zu wichtigen Prüfpunkten werden.
Der Prüfplan sollte daher mit der tatsächlichen Funktion des Bauteils verknüpft sein.
13. Führen Sie eine Endkontrolle und Dokumentation durch
Vor dem Versand führt der Lieferant die erforderliche Endkontrolle durch und erstellt die in der Bestellung angegebene Dokumentation.
Abhängig vom Projekt kann die Dokumentation Folgendes umfassen:
- Materialzertifikat
- Chemische Analyse
- Mechanischer Prüfbericht
- Wärmebehandlungsaufzeichnungen-
- UT-Bericht
- MT-Bericht
- Maßkontrollbericht
- Konformitätsbescheinigung
- Aufzeichnungen zur Rückverfolgbarkeit
Bei Öl- und Gasschmiedeteilen, Druckgeräten, Stromerzeugungskomponenten, Schiffskomponenten und anderen kritischen Anwendungen können Dokumentation und Rückverfolgbarkeit ein wichtiger Teil der Einkaufsanforderungen sein.
Ein Schmiedestück ist nicht vollständig zur Auslieferung bereit, nur weil seine Abmessungen korrekt aussehen.
Der Käufer benötigt außerdem die notwendigen Aufzeichnungen, um nachzuweisen, dass das Bauteil gemäß der vereinbarten Spezifikation hergestellt und getestet wurde.
Was sollten Käufer zum Herstellungsprozess fragen?
Beim Vergleich zweier Anbieter reicht es selten aus, nur nach der Ausrüstung zu fragen.
Eine sinnvollere Diskussion besteht darin, zu fragen, wie der Lieferant Ihre spezifische Komponente herstellen wird.
Zum Beispiel:
Welcher Ausgangsstahl wird verwendet?
Wie hoch ist das geplante Startgewicht?
Welche Schmiedemethode wird verwendet?
Wie viel Schmiedereduzierung ist erforderlich?
Wie werden Heizung und Kühlung gesteuert?
Welche Wärmebehandlung wird angewendet?
Welche Bearbeitungszugabe bleibt übrig?
Welche ZfP-Methoden sind erforderlich?
Welche mechanischen Eigenschaften werden geprüft?
Welche Prüfunterlagen werden zur Verfügung gestellt?
Wie wird die Rückverfolgbarkeit des Materials gewährleistet?
Welche Maße werden vor dem Versand geprüft?
Diese Fragen verraten viel mehr über den vorgeschlagenen Herstellungsweg als eine allgemeine Aussage, dass der Lieferant über „fortgeschrittene Schmiedeausrüstung“ verfügt.
Wie wirkt sich die Herstellungsroute auf den Endpreis aus?
Der Preis eines Schmiedestücks aus Stahl wird nicht nur vom Gewicht des fertigen Bauteils beeinflusst.
Der Herstellungsweg kann Folgendes beeinflussen:
- Rohstoffverbrauch
- Schmiedegewicht
- Materialverwertung
- Anzahl der Schmiedevorgänge
- Heizzyklen
- Wärmebehandlung
- Bearbeitungszugabe
- Bearbeitungsstunden
- ZfP-Anforderungen
- Mechanische Prüfung
- Inspektionsdokumentation
Dies erklärt, warum zwei Angebote für scheinbar identische Stahlschmiedestücke erheblich voneinander abweichen können.
Vor dem Preisvergleich sollten Käufer bestätigen, dass die beiden Lieferanten das gleiche Material, den gleichen Schmiedezustand, den gleichen Bearbeitungsumfang, den gleichen Prüfgrad und die gleiche Dokumentation angeben.
Andernfalls erfolgt der Vergleich möglicherweise nicht zwischen gleichwertigen Produkten.
Wie Xinjie-Schmieden in den Herstellungsprozess passt
Xinjie Forging produziert kundenspezifische Schmiedekomponenten gemäß Kundenzeichnungen, Materialanforderungen, Abmessungen und Prüfspezifikationen.
Die Produktpalette umfasst geschmiedete Wellen, geschmiedete Flansche, geschmiedete Ringe, geschmiedete Zahnräder, geschmiedete Zylinder, geschmiedete Rohrböden und Schmiedeteile aus Gesenkstahl.
Bei jedem Projekt kommt es nicht nur darauf an, die erforderliche äußere Form zu formen. Der Schmiedeweg muss mit den Anforderungen an das fertige Bauteil verknüpft werden, einschließlich Materialauswahl, Verformung, Wärmebehandlung, Bearbeitungszugabe, Prüfung und Endkontrolle.
Dies ist besonders wichtig für Kunden, die große Schmiedeteile aus Stahl oder kundenspezifische Komponenten für Öl- und Gas-, Petrochemie- und Druckgeräte, Energieerzeugung, Marine- und Schiffbau sowie Schwermaschinenanwendungen kaufen.
Letzter Imbiss
Die Hauptschritte bei der Herstellung eines Stahlschmiedestücks lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Zeichnungsprüfung → Materialauswahl → Schneiden → Erhitzen → Schmieden → Abkühlen → Wärmebehandlung → Oberflächenvorbereitung → Bearbeitung → Prüfung → Endkontrolle → Dokumentation.
Diese Schritte sollten jedoch nicht als unabhängige Vorgänge behandelt werden.
Das Ausgangsmaterial beeinflusst das Schmieden. Das Schmieden beeinflusst die innere Struktur. Die Wärmebehandlung beeinflusst die mechanischen Eigenschaften. Schmiedemaße bestimmen die Bearbeitungszugabe. Inspektionsanforderungen beeinflussen den Herstellungsweg und die Kosten.
Für Einkäufer ist die wichtigste Frage daher nicht nur, ob ein Lieferant dem Standard-Schmiedeprozess folgt.
Es geht darum, ob der Lieferant jeden Fertigungsschritt mit den Anforderungen des fertigen Bauteils verbinden kann.