Aluminium Schmieden und Fliesspressen - ein synoptischer Vergleich
von Dr.-Ing. Thomas Herlan, Dipl.- Ing. VDI
Aluminium Gesenkschmieden ist kein konkurrenzierendes Verfahren zu Fließpressen. Die wesentlichen Unterscheide werden in einer synoptischen Gegenüberstellung herausgearbeitet. Der Unterschied beginnt bei den Werkstoffen, bei der Umformtemperatur und bei den Umformpressen. Das Verfahren Schmieden arbeitet mit Temperaturen > 500 ° Grad C und eröffnet somit eine viel größere Formgebungsgestaltungsmöglichkeit. Allerdings arbeitet das Schmieden mit einem Werkstoffüberschuß von > 25 %. Das Fließpressen findet meistens bei Raumtemperatur statt, aber nicht mit Werkstoffüberschuss. Die Werkstück-Geometrien sind allerdings meistens axialsymmetrisch. Vor und Nachbehandlung unterscheiden sich erheblich, weil prozessbedingt.
1. Einleitung
Aluminium Schmieden und Fließpressen unterscheiden sich bei Werkstoff, Prozesstemperatur und bei den Maschinen. Alle Aspekte von der Rohteilherstellung bis über die Pressenzuführung, das eigentliche Umformen und die Nachbehandlung werden systematisch gegenübergestellt. Auch die Aspekte der Schmierung, Werkzeug Anfertigung und der Nachbehandlung werden erörtert.
2. Werkstoffe
Aluminium Werkstoffe zum Schmieden gehören in die Qualitäten der 5000er bis zu den 7000er Qualitäten. Meistens erfordern diese Werkstoffe eine integrierte Warmbehandlung nach dem Schmieden. Kaltfließpresswerkstoffe werden meistens nicht nachbehandelt, sind daher in den Werkstoffkennwerten den Schmiedewerkstoffen unterlegen, trotz Kaltverfestigung.
2.1 Rohrteilherstellung
Die Rohteile werden in beiden Fällen aus starangepresseten Rundmaterial. Verpackungsdosen werden auch Aluminium Bänder ausgestanzt. Für das Fließpressen werden diese Rohteile dann gleich oberflächenbehandelt, während für das Schmieden das Schmieren erst beim Schmiedeprozess stattfindet.
2.2 Umformung
Die Umformung erfolgt beim Schmieden bei Temperaturen > 500 ° Grad Celsius, beim Fließpressen meistens bei Raumtemperatur. Der Stadiengang beim Schmieden beginnt mit einer Massenvorverteiumng und erfolgt mindestens 2 stufig, mit anschließendem Abgraten. Beim Fließpressen wird meistens ein einstufiger Prozess angewendet, der axailsymmetrissche Geometrien erzeugt. Werkstückhandhabung erfolgen in beiden Fällen manuelle oder automatisiert.
2.3 Schmierung
Beim Gesenkschmieden werden die Gesenke gekühlt und Trennmittel verhindert Verschleiß und Adhäsion in den Hohlformen der Gravuren. Dazu werden Polymere oder wasserbasierte Trennmittel eingesetzt, die hitzebeständig sind. Beim Fließpressen werden die Rohteile bepudert vor dem Fließpressen. Es können auch
Oxalat-Schichten durch Tauchen und Fluten aufgebracht werden. Beim Fließpressen sind die immensen Oberflächenvergrößerungen und die hohe Werkstückerwärmung durch Umformung zu berücksichtigen.
3. Werkzeugkonzepte
Verfahrensbedingt werden zum Schmieden Gesenke durch HSC fräsen als Gesenk Blöcke verwendet. Kaltumformwerkzeuge sind meisten rotations-symmetrisch und aus mehreren Elementen gebaut.
Gesenkschmieden erfordert Abgratwerkzeuge um den Werkstoffüberlauf zu trennen, Fließpressen erzeugt Netscape Geometrien ohne Werkstoffüberlauf.
Üblicherweise sind Warmwerkzeuge Monoblock Werkzeuge und Fließpresswerkzeuge sind aus mehreren Elementen aufgebaut.
3.1 Werkzugwerlstoffe
Beim Gesenkschmieden werden Warmarbeitsstähle, beim Fließpressen Kaltarbeitsstähle, Schnellstähle und Hartmetalle oder gar keramische Einsätze verwendet. In beiden Technologien werden Oberflächen beschichtet, um die Lebensdauern zu vergrößern.
4. Zusammenfassung und Ausblick
Beide Verfahren stehen nicht in Konkurrenz zueinander.
Warmumformung bietet mit der anschließenden Warmbehandlung die besseren Gebrauchseigenschaften und die Möglichkeit Werktsoffkennwerte einzustellen.
Fließpressen ist hoch wirtschaftlich und entwickelt sich durch Verfahrenskombinationen zu einer Hoch-Technolgie. Spanende Nachbearbeitung der erzeugten Werkstücke erhöht die Fertigungstiefe in beiden Fällen.
