Was ist Warmumformung?

 

Wer schon einmal Kerzenwachs in der Hand erwärmt hat weiß, dass das zuvor harte und spröde Wachs durch die Körperwärme schon nach kurzer Zeit weich wird. So lässt es sich nahezu ohne Kraftaufwand beispielsweise zu einer Kugel formen. Zwar ist die chemische Bindung der Atome innerhalb des Kerzenwaches eine andere als die innerhalb von Metallen, doch ist der Grundgedanke analog: Durch eine Temperaturerhöhung des Werkstoffes lässt dieser sich mit geringerem Kraftaufwand verformen beziehungsweise gezielt formen und somit umformen.

 

Wie im Bereich des Maschinenbaus üblich ist auch die Umformtechnik nach DIN genormt. Allgemein wird die Umformung von Werkstoffen nach dem Temperaturbereich beziehungsweise der konkreten Umformtemperatur klassifiziert. So wird nach DIN 8582 zwischen Kaltumformung, Halbwarmumformung und Warmumformung unterschieden. Besonders hochbelastete Bauteile, wie beispielsweise Kurbelwellen, werden bevorzugt mittels Schmieden warmumgeformt. Die Warmumformung ermöglicht es, selbst hochfeste Materialien effizient umzuformen.

Überblick über die Verfahren des Warmumformens und deren Einsatzgebiete

Einsatz findet die Warmumformung vorrangig bei der Herstellung von hochbelasteten Bauteilen, wie beispielsweise (Kurbel-)Wellen, Pleuel, Zylinder oder Zahnrädern. Das bei der Massivumformung eingesetzte Umformverfahren ist in der Regel das Schmieden, wahlweise mit oder ohne Gesenk. Die Umformung wird hierbei in mehreren Schritten durchgeführt, da das Umformvermögen begrenzt ist und auftretender Grat berücksichtigt werden muss (Sonderfall: Präzisionsschmieden)

Was passiert mit den abgenutzten Werkzeugen in den Warmschmiedepressen?

Diese Werkzeuge werden je nach Verschleißgrad ausgetauscht oder regeneriert. Die Produktlebenszeit kann jedoch durch ein aufgepanzern der Werkzeuge deutlich erhöht werden. Das Regenerieren von verschlissenen Werkzeugen stellt dabei keine Prozessbeeinträchtigung dar.

Warum Aufpanzern?

Das Aufpanzern wird jüngster Zeit wieder verstärkt nachgefragt und ist nicht nur auf Schmiedemesser oder Warmabschermesser beschränkt. Stempel und Matrizen werden, je nach Anforderung, genauso aufgeschweißt.

Was passiert beim Aufpanzern?

Beim Aufpanzern oder Aufschweißen werden meist Kobalt-Basis Werkstoffe auf ein vorhandenes Maschinenteil bzw. Werkzeug aufgeschweißt und somit wird der hauptsächlich beanspruchte Teil des Werkzeugs vor einer schnellen Abnutzung geschützt. Das Verfahren dient dem Zweck, die Standzeit der Werkzeuge zu verlängern und somit Rüstkosten und Werkzeugkosten einzusparen.

Das Aufpanzern der Werkzeuge erfolgt bei der Neuanfertigung und bei der Regeneration der Werkzeuge. Dadurch wird das Werkzeug verschleißfest / verschleißarm gemacht.

Die Werkzeuge werden meist mit Kobalt-Basis Material (ca. 60% Kobalt Anteil) aufgepanzert. Das Material ist auch bekannt als Stellite, wird allerdings auch unter anderen Bezeichnungen verarbeitet.

Ist Aufpanzern wirtschaftlich?

Original Verschleißteile sind teuer, Nachbauteile erreichen oft nicht die gewünschte Standzeit. In der Regel wird die Investition für Hateburmaschinen (Warmschmiedepressen) durch die über die Einsatzdauer nötige Verschleißteilbeschaffung zumindest noch einmal getätigt.
Durch das verschieben der Verschleißgrenzen mit Hilfe von Kobalt-Basis Werkstoffen, kann die Wirtschaftlichkeit von Umformmaschinen deutlich erhöht werden.

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Hateburmaschinen und ihre Werkzeuge / Verschleißteile

Zu den Verschleißteilen der Warmschmiedepressen gehören unter anderem:

  • Scherwerkzeuge
    • Warmabschermesser / Schmiedemesser
      • Flachmesser / bewegliches Messer / Schermesser
      • Festmesser
      • Messereinsätze (Schalen / Prismenmesser)
      • Rundschermesser
  • Stempel
  • Matrizen
  • Stempelfühler
  • Zangenschuhe
  • Halter
  • Führungsbuchsen
  • Druckstücke

Was sind Scherwerkzeuge?

Mittels Scherwerkzeuge wird Stangenmaterial in Mehrstufenpressen, innerhalb des Prozesses, abgeschert. Durch einen justierbaren Anschlag wird die Materiallänge bzw. die Menge für den weiteren Umformprozess eingestellt.
Das Festmesser ist in der Anlage fest verbaut, die Scherwirkung wird in der Folge durch den Hub des beweglichen Flachmessers erzeugt. Nachdem Schervorgang wird der Rohling durch das Flachmesser in die erste Operation des Umformprozess weiter transportiert. Der Scherprozess bildet somit einen Kernbereich des Umformprozesses in Mehrstufenpressen.

Beispielbild Alois Müller Schweißer

Welche Formen können diese Werkzeuge haben?

Die Messerform richtet sich nach der Form der zu bearbeitenden Werkstücke, des Maschinentyps in der die Werkzeuge Verwendung finden und des zu Schmiedenden Materials.

 

So finden sich kleinere Abmessungen von Schermessern in Hatebur AMP 20, AMP 30 und HM 35 Maschinen. Mittlere Abmessungen in AMP 40 und AMP 50 Maschinen. Und die größten Abmessungen in AMP 70 und HM 75 Maschinen.

Bei kleineren Maschinen kann zur Standzeit Erhöhung auf Hartmetalleinsätze zurückgegriffen werden, dies setzt einen „trockenen“ Scherprozess voraus. Durch Kühlwasser an den Schneiden werden die Messer stark beschädigt.

 

Bei größeren Maschinen werden sehr häufig stellitierte Einsätze verwendet, die Form kann dabei, je nach Auflagemöglichkeit und Haltertyps, zwischen einer Halbrunden Form und einer Prismen Form variieren. Die geringeren Anschaffungskosten der Einsätze, im Vergleich zu den konventionellen großen Messern, bieten die wirtschaftlichste Lösung im Bereich der Schermesser.

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Wo kommen Schmiedepressen und Hateburmaschinen zum Einsatz?

Warmschmiedepressen kommen unter anderem bei Unternehmen aus der Metallverarbeitenden Branche zum Einsatz, dazu gehören zum Beispiel:

  • Verarbeitenden Industrie
  • Automobilbranche
    • Hersteller
    • Zulieferer

Alois Müller ist Hersteller für Werkzeuge in der Kaltumformung und der Warmassivumformung, hier speziell für Hatebur Maschinen die Kernkompetenz liegt in der Herstellung wirtschaftlicher und verschleißarmer Werkzeuge, hauptsächlich Scherwerkzeuge.