Präzision erreichen: Sekundäre Bearbeitung von geschmiedeten Teilen

Zusammenfassung

Sekundäre Bearbeitungsschritte sind entscheidende Nachbearbeitungsprozesse nach dem Schmieden, wie Fräsen, Drehen und Schleifen. Sie verfeinern nahezu fertiggeformte Schmiedeteile, um enge Maßtoleranzen, hervorragende Oberflächenqualitäten und komplexe Geometrien zu erreichen, die allein durch Schmieden nicht möglich wären. Dieser hybride Ansatz kombiniert effektiv die inhärente Festigkeit eines geschmiedeten Bauteils mit der hohen Präzision der maschinellen Bearbeitung.

Definition der sekundären Bearbeitung im Kontext des Schmiedens

Im Maschinenbau wird der Schmiedeprozess dafür geschätzt, Teile mit außergewöhnlicher Festigkeit und Haltbarkeit herzustellen. Durch die Anwendung von Druckkräften auf ein Metallstück formt das Schmieden das Teil, während gleichzeitig die innere Kornstruktur verfeinert wird. Dies führt zu einer Komponente, die oft als „nahezu fertiggeformtes“ Schmiedeteil bezeichnet wird und der Endform bereits nahekommt, jedoch an der für viele Anwendungen erforderlichen Präzision fehlt. Hier kommen sekundäre Bearbeitungsverfahren für geschmiedete Teile ins Spiel.

Die sekundäre Bearbeitung ist ein subtraktives Verfahren, das nach der primären Schmiedeoperation durchgeführt wird. Dabei wird gezielt Material entfernt, um die Komponente exakt den vorgegebenen Spezifikationen anzupassen. Während das Schmieden die grundlegende Festigkeit liefert, sorgt die Bearbeitung für die endgültige Genauigkeit. Laut Princeton Industrial werden diese Operationen durchgeführt, um das physikalische Erscheinungsbild oder die Toleranzen eines Bauteils zu verbessern. Ohne diesen Schritt wären Merkmale wie Gewindebohrungen, glatte Fügeflächen und präzise Durchmesser bei einem geschmiedeten Bauteil nicht realisierbar.

Der Unterschied zwischen der primären Schmiede und der sekundären Bearbeitung ist grundlegend. Schmieden dient der Formgebung und der Verfestigung des Grundmaterials, während die Bearbeitung der Feinbearbeitung und Präzision dient. Das nahezu fertige Formteil aus der Schmiede fungiert als hochfestes Rohteil, wodurch die Menge an zu entfernendem Material in nachfolgenden Schritten minimiert wird – ein entscheidender Vorteil gegenüber der Bearbeitung eines Teils aus einem massiven Block Rohmaterial.

Gemeinsame Arten von Sekundärbearbeitung

Sobald ein Teil geschmiedet ist, können verschiedene Sekundärbearbeitung und Veredelungsabläufe durchgeführt werden, um das fertige Bauteil zu erzeugen. Die spezifischen Verfahren hängen von der Konstruktion, dem Material und den Anforderungen an die Endanwendung des Teils ab. Diese Verfahren reichen von Schneiden und Formen bis hin zu Oberflächenbehandlungen, die das Aussehen und die Langlebigkeit verbessern.

Hier sind einige der häufigsten Nebenarbeiten an geschmiedeten Teilen:

• Fräsen: Bei diesem Verfahren werden drehende Schneider verwendet, um Material aus einem Werkstück zu entfernen. Es wird verwendet, um flache Oberflächen, Schlitze, Taschen und andere komplexe dreidimensionale Merkmale auf einem geschmiedeten Teil zu erzeugen.
• Drehen: Beim Drehen dreht sich das Werkstück, während ein stationäres Schneidwerkzeug es formt. Dies ist ideal für die Herstellung von zylindrischen Teilen, Rillen und spitzen Oberflächen mit hoher Präzision.
• Bohrungen: Ein grundlegender Vorgang, das Bohren, erzeugt Löcher in dem geschmiedeten Teil. Diese Löcher können dann durch Berühren (zur Herstellung von Fäden) oder Reaming (zur Erreichung eines präzisen Durchmessers) weiter verfeinert werden.
• Schleifen: Bei der Schleifung wird ein Schleifrad verwendet, um sehr feine Oberflächenveredelungen und extrem enge Toleranzen zu erzielen. Es ist oft einer der letzten Schritte, um eine glatte, hochpräzise Oberfläche an kritischen Bereichen des Teils zu erzeugen.
• Schrotsprühen: Bei diesem Veredelungsprozess werden kleine Metallperlen gegen die Oberfläche geblasen, um Schmiedeflächen zu entfernen, das Teil zu reinigen und ein einheitliches mattes Finish zu erhalten.
• Verkleidung und Anodisierung: Um die Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit oder Ästhetik zu verbessern, können geschmiedete Teile mit anderen Metallen beschichtet werden (Beschichtung) oder ihre Oberfläche mit einer Oxidschicht verdicken lassen (Anodisierung, für Aluminium).

Die strategische Bedeutung: Warum geschmiedete Teile bearbeitet werden müssen

Die Entscheidung für ein kombiniertes Schmiede- und Bearbeitungsverfahren ist eine strategische, bei der die jeweiligen Vorteile beider Methoden gegeneinander abgewogen werden. Das Schmieden bietet durch die Ausrichtung des Gefügestrangs des Metalls entlang der Kontur des Bauteils eine unübertroffene Festigkeit und erzeugt ein Bauteil, das wesentlich widerstandsfähiger gegenüber Stoßbelastungen und Ermüdung ist als ein aus dem Block gefrästes Pendant. Das Schmiedeverfahren allein kann jedoch nicht die engen Toleranzen und komplexen Geometrien erreichen, die von der modernen Konstruktion gefordert werden.

Die sekundäre Bearbeitung schließt diese Lücke und bietet die erforderliche Präzision. Viele Komponenten erfordern Toleranzen im Mikrometerbereich, perfekt ebene Fügeflächen oder komplexe innere Geometrien – alles Bereiche, in denen die CNC-Bearbeitung zum Einsatz kommt. Indem Hersteller mit einem nahezu fertigen Schmiedeteil beginnen, verringern sie den erforderlichen Bearbeitungsaufwand, was Zeit spart, den Werkzeugverschleiß reduziert und Materialabfall minimiert. Für Branchen wie die Automobilindustrie, in denen Leistung entscheidend ist, sind spezialisierte Anbieter unverzichtbar. Beispielsweise konzentrieren sich Unternehmen wie Shaoyi Metal Technology auf hochwertiges Warmumformen für Automobilkomponenten und steuern den gesamten Prozess von der Formherstellung bis zum fertigen Bauteil, um sowohl Festigkeit als auch Präzision sicherzustellen.

Die Alternative, eine Komponente vollständig aus einem massiven Metallblock (Billet) zu bearbeiten, ist oft weniger effizient. Dabei wird die natürliche Kornstruktur des Materials durchtrennt, was die mechanische Festigkeit beeinträchtigen kann. Außerdem entsteht eine erhebliche Menge an Verschrottungsmaterial, was besonders bei teuren Legierungen sehr kostspielig sein kann.

Vorteile der Kombination von Schmieden mit nachgeschalteter Bearbeitung

Der hybride Ansatz des Schmiedens gefolgt von nachgeschalteter Bearbeitung bietet eine leistungsstarke Kombination aus Vorteilen, wodurch Bauteile entstehen, die sowohl in Bezug auf Leistung als auch häufig hinsichtlich der Gesamtkostenersparnis bei der Serienfertigung überlegen sind. Diese Methode nutzt das Beste aus beiden Verfahren, um anspruchsvolle Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

1. Verbesserte Stärke und Haltbarkeit

   Der primäre Vorteil ergibt sich bereits aus dem Schmiedeprozess selbst. Die verfeinerte, durchgängige Kornstruktur eines geschmiedeten Bauteils sorgt für außergewöhnliche Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit und Ermüdungsfestigkeit, die durch Gießen oder alleinige Zerspanung nicht erreicht werden können. Dadurch ist das fertige Bauteil unter extremen Belastungen zuverlässiger und langlebiger.

2. Hohe Präzision und geometrische Komplexität

   Während das Schmieden die starke Grundlage bildet, sorgt die sekundäre Bearbeitung für die endgültige Form und Passgenauigkeit. Dieser Schritt ermöglicht die Herstellung komplexer Merkmale, Gewindebohrungen und glatter Oberflächen mit Toleranzen von bis zu ±0,01 mm und stellt sicher, dass die Teile innerhalb komplexer Baugruppen korrekt funktionieren.

3. Verminderte Materialverschwendung und Kosten

   Wenn man mit einem nahezu fertigen Schmiedeteil beginnt, reduziert sich erheblich das Volumen an Material, das im Vergleich zum Einsatz eines massiven Blockes abgetragen werden muss. Dadurch werden nicht nur die Materialkosten gesenkt, sondern auch die Bearbeitungszeit sowie der Werkzeugverschleiß verringert, was zu einer höheren Effizienz bei Serienproduktionen führt.

4. Hervorragende Oberflächenbeschaffenheit

   Im Gegensatz zu Gussteilen, die unter innerer Porosität oder Hohlräumen leiden können, die sich während der Bearbeitung offenbaren, weisen geschmiedete Teile eine feste, homogene Struktur auf. Dies gewährleistet nach der Bearbeitung eine saubere, fehlerfreie Oberfläche, die entscheidend für die Leistungsfähigkeit sowie für nachfolgende Veredelungsprozesse wie das Eloxieren ist.

Häufig gestellte Fragen

1. Was ist ein Sekundärbearbeitungsprozess?

Ein sekundärer Bearbeitungsprozess ist jede Operation, die an einem Bauteil nach einem primären Formgebungsverfahren wie Schmieden oder Gießen durchgeführt wird. Ziel ist es, das Bauteil zu verfeinern, indem Material entfernt wird, um endgültige Abmessungen zu erreichen, präzise Merkmale hinzuzufügen oder die Oberflächenqualität zu verbessern.

2. Sind geschmiedete Teile stärker als maschinell bearbeitete Teile?

Ja, nahezu fertiggeformte Schmiedeteile sind in der Regel stärker als Teile, die aus einem massiven Block des gleichen Materials maschinell bearbeitet wurden. Der Schmiedeprozess richtet die innere Kornstruktur des Metalls entlang der Bauteilform aus, was die Festigkeit, Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit erheblich erhöht. Bei der maschinellen Bearbeitung werden diese Körner durchtrennt, was die endgültige Festigkeit des Bauteils beeinträchtigen kann.