Wenn ein Kunde ein großes, stabiles kreisförmiges Bauteil benötigt, ist die Bearbeitung eines Rings aus einem massiven Stahlblock nicht immer die praktischste Lösung. Das Ringschmieden stellt eine weitere Fertigungsmethode dar, bei der erhitzter Stahl schrittweise verformt wird, um eine ringförmige Komponente mit kontrollierten Abmessungen und einer geschmiedeten Struktur herzustellen.

Für Käufer ist die Kenntnis der Definition eines Ringschmiedestücks jedoch nur der Ausgangspunkt.

Die nützlicheren Fragen sind:

Wie wird eigentlich ein geschmiedeter Ring hergestellt? Warum ist der Schmiedeprozess wichtig? Wie werden die Innen- und Außendurchmesser kontrolliert? Was bestimmt die endgültige Ringgröße? Und welche Informationen sollte ein Käufer bei der Bestellung eines individuell geschmiedeten Rings angeben?

Diese Fragen werden besonders wichtig für große Ringe, die in Druckgeräten, Stromerzeugungsgeräten, Öl- und Gasgeräten, Schiffsmaschinen, Lagern, Getriebesystemen und anderen Schwerindustrieanwendungen verwendet werden.

Was ist Ringschmieden?

Ein Ringschmiedeteil ist ein geschmiedetes Stahlbauteil mit einer durchgehenden ringförmigen Geometrie.

Im Gegensatz zu einem Ring, der aus einem massiven Stahlblock gefertigt wird, entsteht ein geschmiedeter Ring durch plastische Verformung von erhitztem Stahl durch einen kontrollierten Schmiedeprozess.

Abhängig von der erforderlichen Größe und dem Herstellungsweg kann der Prozess Folgendes umfassen:

Erhitzen → Stauchen → Lochen → Ringaufweitung → Wärmebehandlung → Bearbeitung → Inspektion

Der genaue Ablauf hängt von der Stahlsorte, den Ringabmessungen, den erforderlichen mechanischen Eigenschaften, der Produktionsmenge und den geltenden Spezifikationen ab.

Bei großen Ringen geht es nicht nur darum, eine Kreisform herzustellen.

Die Schmiederoute muss Folgendes liefern:

• Außendurchmesser
• Innendurchmesser
• Höhe oder Breite
• Wandstärke
• Mechanische Eigenschaften
• Materialzustand
• Bearbeitungszugabe
• Inspektionszustand

Aus diesem Grund muss das Schmieden individueller Ringe um das fertige Bauteil herum konzipiert werden und nicht aus einer Standardgröße hergestellt werden.

Warum werden Ringe geschmiedet statt aus massivem Stahl gefertigt?

Dies ist eine der ersten Fragen, die ein Käufer stellen sollte.

Ein Ring kann technisch gesehen aus einem massiven Stahlblock bearbeitet werden, allerdings kann dabei ein großer Materialabtrag erforderlich sein.

Bei einem Ring mit großem -Durchmesser kann die Bearbeitung aus dem Vollmaterial zu Folgendem führen:

• Hoher Materialverbrauch
• Erhebliche Bearbeitungszeit
• Große Mengen Metallabfall
• Höherer Schneidwerkzeugverbrauch
• Längere Produktionszeit

Durch Schmieden kann die grundlegende Ringgeometrie vor der Bearbeitung festgelegt werden.

Anstatt mit einem massiven Block zu beginnen und den größten Teil des Mittel- und Außenmaterials zu entfernen, erzeugt der Schmiedeprozess eine Öffnung und dehnt das Material auf die erforderlichen Ringabmessungen aus.

Bei großen geschmiedeten Stahlringen kann dies den gesamten Herstellungsweg praktischer machen.

Der wirtschaftliche Vorteil hängt jedoch von den Ringabmessungen, dem Material, der Menge, den Bearbeitungsanforderungen und dem Produktionsweg ab.

Wie wird ein Ringschmiedestück hergestellt?

Obwohl der genaue Prozess je nach Lieferant und Komponente unterschiedlich ist, umfasst ein typischer Herstellungsprozess für geschmiedete Ringe mehrere wichtige Phasen.

1. Sehen Sie sich die fertige Ringzeichnung an

Der Prozess beginnt mit dem fertigen Bauteil.

Der Lieferant muss das Finale verstehen:

• Außendurchmesser
• Innendurchmesser
• Höhe
• Wandstärke
• Rundheitsanforderungen
• Maßtoleranzen
• Oberflächenanforderungen
• Stahlsorte
• Wärmebehandlung
• Mechanische Eigenschaften
• ZfP-Anforderungen
• Bearbeitungsanforderungen

Der Lieferant muss außerdem wissen, ob der Ring als Strukturbauteil, druckführendes Bauteil, rotierendes Bauteil, Lagerbauteil oder für eine andere industrielle Anwendung verwendet wird.

Die Einsatzbedingungen können sich auf die Material- und Prüfanforderungen auswirken.

Beispielsweise können für einen großen geschmiedeten Ring für Druckgeräte wesentlich andere Prüfanforderungen gelten als für einen Ring, der in allgemeinen Maschinen verwendet wird.

2. Wählen Sie den Startstahl aus

Der nächste Schritt besteht in der Auswahl des geeigneten Stahlmaterials.

Abhängig von der erforderlichen Ringgröße und Stahlsorte kann das Ausgangsmaterial ein Knüppel, Barren oder eine andere geeignete Stahlform sein.

Das Ausgangsmaterial muss genügend Volumen bieten für:

• Schmiedeverformung
• Endgültige Ringabmessungen
• Bearbeitungszugabe
• Prozessverluste

Auch bei industriellen Schmiedeteilen ist die Rückverfolgbarkeit des Materials wichtig.

Die Schmelzennummer, die Stahlsorte, das Materialzertifikat und die chemische Zusammensetzung sollten während der gesamten Produktion identifizierbar bleiben, wenn dies in den Spezifikationen des Kunden erforderlich ist.

3. Schneiden Sie das Ausgangsmaterial ab

Wenn der Stahl in größeren Abschnitten ankommt, wird er auf ein entsprechendes Ausgangsmaß zugeschnitten.

Das erforderliche Ausgangsgewicht hängt von den endgültigen Ringabmessungen und dem Herstellungsweg ab.

Dies ist ein wichtiger Kostenaspekt.

Wenn das Ausgangsmaterial unnötig schwer ist, kann der Käufer für Material bezahlen, das letztendlich zu Bearbeitungsabfall wird.

Wenn es zu leicht ist, ist möglicherweise nicht genügend Material vorhanden, um die erforderlichen Fertigmaße und Bearbeitungszugabe zu erreichen.

Bei großen Ringschmiedestücken sollte das Ausgangsgewicht daher anhand der tatsächlichen Schmiedestückkonstruktion ermittelt werden und nicht einfach anhand des Fertigteilgewichts geschätzt werden.

4. Erhitzen Sie den Stahl

Das Ausgangsmaterial wird auf die für die ausgewählte Stahlsorte geeignete Schmiedetemperatur erhitzt.

Die Heizung muss sorgfältig kontrolliert werden.

Das Material muss zum Schmieden ausreichend plastisch werden, ohne dass es zu einer Überhitzung kommt.

Dies ist besonders wichtig bei großen Querschnitten, da sich die Oberfläche und die Mitte nicht mit der gleichen Geschwindigkeit erwärmen.

Beim Heizvorgang müssen daher Folgendes berücksichtigt werden:

• Stahlsorte
• Ausgangsmaße
• Abschnittsdicke
• Heizrate
• Anforderungen an das Einweichen
• Schmiedetemperaturbereich

Der Zweck besteht darin, im gesamten relevanten Abschnitt einen geeigneten Temperaturzustand herzustellen, bevor die Verformung beginnt.

5. Verärgern Sie das Material

Durch das Stauchen wird der erhitzte Stahl komprimiert und seine Querschnittsabmessungen verändert.

Bei einem Ring kann das Stauchen verwendet werden, um den Querschnitt zu vergrößern und vor dem Durchstechen eine geeignete Vorform zu schaffen.

Das Ausmaß der Stauchung hängt von der erforderlichen Ringgeometrie und dem Schmiededesign ab.

Dieser Schritt ist wichtig, da der Lieferant vor der Herstellung der zentralen Öffnung eine ausreichende Verformung sicherstellen muss.

6. Durchbohren Sie die Mitte

Anschließend wird der erhitzte Vorformling durchstochen, um die zentrale Öffnung zu erzeugen.

Dadurch verwandelt sich das Werkstück von einem massiven Abschnitt in einen ringförmigen Vorformling.

Größe und Position der Öffnung müssen kontrolliert werden, da sie den nachfolgenden Ringerweiterungsvorgang beeinflussen.

Das Ziel besteht in diesem Stadium nicht unbedingt darin, den endgültigen Innendurchmesser herzustellen.

Stattdessen wird der durchstochene Vorformling für die weitere Verformung vorbereitet.

7. Erweitern Sie den Ring

Dies ist einer der entscheidenden Vorgänge beim Ringschmieden.

Der durchbohrte Ring wird radial erweitert, um seinen Durchmesser zu vergrößern und gleichzeitig seine Wandstärke und Höhe zu kontrollieren.

Abhängig von der Ausrüstung und dem Verfahren kann der Ring unter Druck gedreht werden.

Wenn sich der Ring ausdehnt:

• Außendurchmesser vergrößert sich
• Der Innendurchmesser nimmt zu
• Wandstärke ändert sich
• Die Höhe kann sich ändern
• Material fließt umlaufend

Der Lieferant muss diese Änderungen kontrollieren, um die erforderlichen Schmiedemaße zu erreichen.

Bei großen nahtlosen Ringen ist diese kontrollierte radiale Verformung besonders wichtig.

Warum ist die Ringerweiterung wichtig?

Ein Ring ist nicht einfach ein Zylinder mit einem Loch darin.

Mit zunehmendem Durchmesser muss sich das Material durch den Ring bewegen.

Wenn die Verformung schlecht kontrolliert wird, kann es beim fertigen Schmiedestück zu Problemen kommen mit:

• Variation der Wandstärke-
• Ovalität
• Ungleichmäßige Höhe
• Dimensionsinstabilität
• Zu große Bearbeitungszugabe

Der Schmiedeweg muss daher entsprechend der endgültigen Ringgeometrie gestaltet werden.

8. Kontrollieren Sie die Abmessungen des geschmiedeten Rings

Nachdem der Ring seine ungefähren Abmessungen erreicht hat, muss der Lieferant seine Geometrie kontrollieren.

Wichtige Messungen können sein:

• Außendurchmesser
• Innendurchmesser
• Höhe
• Wandstärke
• Rundheit
• Konzentrizität

Die Abmessungen des heißen Rings können sich während des Abkühlens ändern, daher muss der Lieferant bei der Bestimmung der Schmiedeabmessungen die thermische Kontraktion berücksichtigen.

Dies ist einer der Gründe, warum der geschmiedete Ring normalerweise nicht direkt in der genauen endgültigen Bearbeitungsgröße hergestellt wird.

Normalerweise bleibt eine kontrollierte Bearbeitungszugabe für die nachfolgende Bearbeitung übrig.

9. Kontrollierte Kühlung

Nach dem Schmieden muss der Ring je nach Material- und Prozessanforderungen abkühlen.

Bei großen Ringen können erhebliche Unterschiede in der Abkühlgeschwindigkeit zwischen der Oberfläche und dem Inneren auftreten.

Unkontrollierte Kühlung kann Folgendes beeinflussen:

• Reststress
• Mikrostruktur
• Härte
• Anschließende Wärmebehandlung
• Dimensionsstabilität

Daher muss das Kühlverfahren zusammen mit der Stahlsorte und der Ringgröße berücksichtigt werden.

10. Wärmebehandlung

Nach dem Schmieden kann der Ring entsprechend der Materialspezifikation und den erforderlichen mechanischen Eigenschaften einer Wärmebehandlung unterzogen werden.

Zu den möglichen Behandlungen gehören:

• Normalisieren
• Glühen
• Abschrecken
• Temperieren
• Stressabbauend

Das ausgewählte Verfahren hängt von der Stahlsorte und den erforderlichen Eigenschaften ab.

Beispielsweise kann ein Ring, der unter hoher mechanischer Belastung verwendet wird, eine kontrollierte Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit erfordern.

Ein Käufer sollte daher die erforderlichen mechanischen Eigenschaften angeben, anstatt einfach nach einem „wärmebehandelten Ring“ zu fragen.

11. Grobbearbeitung

Sobald das Schmiedestück den erforderlichen metallurgischen Zustand erreicht hat, kann mit der Bearbeitung begonnen werden.

Der Ring wird bearbeitet, um das Endergebnis festzulegen:

• Innendurchmesser
• Außendurchmesser
• Höhe
• Gesichtsflächen
• Rillen
• Fasen
• Weitere erforderliche Funktionen

Der Umfang der Bearbeitung hängt davon ab, wie nah das Schmiedestück an den Endabmessungen hergestellt wurde.

Bei einem großen, individuell geschmiedeten Ring kann die Bearbeitung einen erheblichen Teil der gesamten Herstellungskosten ausmachen.

Aus diesem Grund sollte die Fälschungszulage sorgfältig geprüft werden.

12. Inspektion und Prüfung

Der geschmiedete Ring wird entsprechend den technischen Anforderungen des Kunden geprüft.

Mögliche Inspektionsmethoden sind:

Maßprüfung

Bestätigt den Innendurchmesser, den Außendurchmesser, die Höhe, die Wandstärke, die Rundheit und andere angegebene Abmessungen.

Chemische Analyse

Bestätigt, dass die Stahlzusammensetzung der angegebenen Materialgüte entspricht.

Mechanische Prüfung

Abhängig von der Spezifikation können die Tests Folgendes umfassen:

• Zugfestigkeit
• Streckgrenze
• Verlängerung
• Schlagzähigkeit
• Härte

Ultraschallprüfung

Mithilfe der Ultraschallprüfung (UT) können interne Diskontinuitäten im geschmiedeten Ring beurteilt werden.

Bei großen und kritischen Ringen sollten die UT-Anforderungen vor der Produktion vereinbart werden.

Magnetpulverprüfung

MT kann verwendet werden, wenn für geeignete Stahlmaterialien eine Erkennung von Oberflächen- oder oberflächennahen Diskontinuitäten erforderlich ist.

Der tatsächliche Prüfplan hängt von der Anwendung und der geltenden Norm ab.

Warum wird für einige Anwendungen das nahtlose Ringschmieden verwendet?

Ein nahtlos geschmiedeter Ring wird hergestellt, ohne dass der Ring aus einzelnen Teilen geschweißt werden muss.

Das Material wird kontinuierlich geschmiedet und in die Ringgeometrie erweitert.

Dies kann von Vorteil sein, wenn das Bauteil einer erheblichen mechanischen Belastung ausgesetzt ist oder wenn die Kundenspezifikation eine nahtlos geschmiedete Konstruktion erfordert.

Typische Anwendungen können sein:

• Druckbehälter
• Ausrüstung zur Stromerzeugung-
• Öl- und Gasausrüstung
• Petrochemische Ausrüstung
• Lager
• Getriebe
• Flansche
• Schiffsausrüstung
• Schwere Maschinen

Allerdings ist „nahtlos“ allein noch keine Garantie dafür, dass ein Ring für eine bestimmte Anwendung geeignet ist.

Der Käufer muss noch die Materialqualität, den Schmiedeprozess, die Wärmebehandlung, die mechanischen Eigenschaften, die zerstörungsfreie Prüfung, die Maßanforderungen und die geltenden Normen überprüfen.

Was bestimmt die Größe eines geschmiedeten Rings?

Die fertigen Ringmaße werden durch die Zeichnung des Kunden bestimmt, die Schmiedemaße werden jedoch durch den Herstellungsprozess beeinflusst.

Wichtige Parameter sind:

Außendurchmesser + Innendurchmesser + Höhe + Wandstärke + Bearbeitungszugabe

Ein Kunde kann beispielsweise Folgendes angeben:

Fertiger Außendurchmesser: 1.200 mm

Fertiger Innendurchmesser: 900 mm

Fertige Höhe: 180 mm

Der Lieferant fertigt das Warmschmiedeteil nicht einfach in genau diesen Maßen an.

Für die Bearbeitung und Maßkorrektur muss in der Regel zusätzliches Material bereitgestellt werden.

Der Lieferant berechnet daher anhand der Endabmessungen und des Herstellungsweges eine geeignete Schmiedegröße.

Wie wirkt sich die Ringgröße auf die Herstellungskosten aus?

Große Ringschmiedestücke können aus mehreren Gründen teuer werden.

Durch Vergrößerung des Ringdurchmessers bzw. der Wandstärke kann Folgendes zunehmen:

• Ausgangsmaterialgewicht
• Aufheizzeit
• Schmiedekraft
• Anforderungen an die Handhabung
• Anforderungen an die Wärmebehandlung-
• Bearbeitungszeit
• Inspektionsanforderungen
• Transportschwierigkeiten

Das Fertiggewicht macht somit nur einen Teil der Kosten aus.

Ein Käufer, der Angebote vergleicht, sollte nach dem Herstellungsumfang fragen und nicht nur den Preis pro Kilogramm vergleichen.

Was ist der Unterschied zwischen einem geschmiedeten Ring und einem bearbeiteten Ring?

Der grundlegende Unterschied besteht darin, wie das Material in die Ringform gebracht wird.

Ein bearbeiteter Ring kann von einem massiven Stahlblock oder einem großen zylindrischen Rohling ausgehen. Anschließend wird Material entfernt, um die Innenöffnung und die Außenmaße zu erstellen.

Ein geschmiedeter Ring beginnt mit erhitztem Stahl, der vor der Bearbeitung plastisch zu einer Ringvorform verformt wird.

Bei großen Bauteilen kann durch Schmieden die Materialmenge reduziert werden, die im Vergleich zur Bearbeitung des gesamten Rings aus dem Vollen entfernt werden muss.

Die bessere Wahl hängt ab von:

• Ringabmessungen
• Stahlsorte
• Produktionsmenge
• Erforderliche Eigenschaften
• Bearbeitungsanforderungen
• Materialkosten
• Inspektionsanforderungen

Auf welche Probleme sollten Käufer bei Ringschmiedeteilen achten?

Käufer sollten besonders auf Probleme achten, die sich auf die Ringgeometrie und die Innenqualität auswirken können.

Variation der Wandstärke

Eine ungleichmäßige Verformung kann in einigen Bereichen zu einer ungleichmäßigen Wandstärke und einer übermäßigen Bearbeitung führen.

Ovalität

Nach dem Schmieden oder der Wärmebehandlung bleibt der Ring möglicherweise nicht perfekt rund.

Dimensionswachstum oder -schrumpfung

Große Ringe können beim Abkühlen und bei der Wärmebehandlung ihre Abmessungen verändern.

Interne Diskontinuitäten

Große Stahlabschnitte erfordern möglicherweise eine entsprechende zerstörungsfreie Prüfung zur Überprüfung der inneren Qualität.

Zu große Bearbeitungszugabe

Ein übergroßes Schmiedeteil kann die Bearbeitungszeit und die Materialkosten erhöhen.

Unzureichende Bearbeitungszugabe

Zu wenig Aufmaß kann es schwierig machen, die erforderlichen Endmaße zu erreichen.

Hierbei handelt es sich um praktische Probleme, die vor der Produktion mit dem Lieferanten besprochen und nicht erst bei der Endbearbeitung entdeckt werden sollten.

Welche Informationen sollten Käufer bei der Bestellung eines geschmiedeten Rings angeben?

Für ein genaues Angebot geben Sie Folgendes an:

• Fertige Zeichnung
• Stahlsorte
• Fertiger Außendurchmesser
• Fertiger Innendurchmesser
• Fertige Höhe
• Erforderliche Toleranzen
• Benötigte Menge
• Wärmebehandlungsbedingung-
• Anforderungen an mechanische-Eigenschaften
• ZfP-Anforderungen
• Bearbeitungsumfang
• Anwendbare Normen
• Erforderliche Prüfdokumente

Wenn der Ring in Druckgeräten oder anderen kritischen Anwendungen verwendet wird, sollten auch die Betriebsbedingungen und geltenden Zertifizierungsanforderungen ermittelt werden.

Wie stellt Xinjie Forging kundenspezifische Ringschmiedeteile her?

Xinjie Forging liefert maßgeschneiderte geschmiedete Ringe gemäß Kundenzeichnungen, Stahlsorten, Abmessungen, Anforderungen an mechanische Eigenschaften und Prüfspezifikationen.

Bei einem Ringschmiedeprojekt wird die Fertigungsroute auf die Abmessungen des fertigen Rings abgestimmt, anstatt die Komponente als einfaches kreisförmiges Stahlteil zu behandeln.

Das Ausgangsmaterial, die Schmiedeabmessungen, die Verformungsfolge, die Ringaufweitung, die Wärmebehandlung, die Bearbeitungszugabe und die Prüfanforderungen müssen alle zusammenarbeiten.

Dies ist besonders wichtig für große Schmiedeteile aus Stahlringen, bei denen Materialgewicht, Dimensionsstabilität, Bearbeitungszugabe und Innenqualität einen erheblichen Einfluss auf die endgültigen Kosten und die Leistung des Bauteils haben können.

Xinjie kann maßgeschneiderte Schmiedekomponenten für Anwendungen wie Öl und Gas, Petrochemie und Druckgeräte, Energieerzeugung, Schiffs- und Schiffbau sowie Schwerindustriemaschinen liefern.

Letzter Imbiss

Beim Ringschmieden handelt es sich um einen kontrollierten Herstellungsprozess zur Herstellung starker ringförmiger Stahlbauteile, indem erhitzter Stahl zu einer Ringvorform verformt und anschließend auf die erforderlichen Abmessungen ausgedehnt wird.

Der grundlegende Herstellungsweg ist:

Materialauswahl → Schneiden → Erhitzen → Stauchen → Lochen → Ringausdehnung → Abkühlen → Wärmebehandlung → Bearbeiten → Inspektion

Für Käufer ist es jedoch nicht wichtig, sich diese Schritte zu merken.

Der Schlüssel liegt darin, zu verstehen, wie die Anforderungen an den fertigen Ring den Schmiedeweg bestimmen.

Der Außendurchmesser, der Innendurchmesser, die Höhe, die Wandstärke, die Stahlsorte, die Produktionsmenge, die Bearbeitungszugabe, die mechanischen Eigenschaften und die Prüfanforderungen wirken sich alle darauf aus, wie der Ring hergestellt werden sollte.

Bei großen und stark belasteten Bauteilen kann ein gut konzipierter individueller Ringschmiedeprozess eine praktische Ausgangsform bieten und gleichzeitig unnötigen Materialabtrag während der Bearbeitung reduzieren.

Aus diesem Grund sollten Käufer bei der Auswahl eines Ringschmiedeherstellers den gesamten Herstellungsweg -nicht nur die endgültigen Ringabmessungen-bewerten.