Freiformschmieden

Charakterisierung Freiformschmieden

Freiformschmieden - inkrementelles Schmiedeverfahren für große Bauteile

Freiformgeschmiedete Welle bei der Wärmebehandlung. Quelle: Saarschmiede Freiformschmiede

Das Freiformschmieden umfasst eine Reihe von verschiedenen Umformverfahren, bei denen die Werkstückform nicht aus der Werkzeugform resultiert, sondern durch wiederholtes, lokales Umformen mit geometrisch einfachen, in der Regel relativ zum Werkstück bewegten, Werkzeugen inkrementell (d.h. schrittweise) erzeugt wird. Meist handelt es sich dabei um die Warmmassivumformung sehr großer Bauteile des Maschinen- und Anlagenbaus oder um die Nachverdichtung gegossener Rohteile. Freiformschmieden kommt auch dort zum Einsatz, wo formgebende Werkzeuge nicht wirtschaftlich sind. Für besondere Bauteilformen kommen beispielsweise auch Rundknetverfahren in der Kaltumformung großer Stückzahlen zum Einsatz.

Freiformschmieden: Typische Branchen und Produkte

Freiformgeschmiedete Welle. Quelle: Saarschmiede Freiformschmiede

Die unterschiedlichsten Freiformverfahren kommen in einer Vielzahl von Branchen bei sehr unterschiedlichen Produkten zum Einsatz. Ein großes Anwendungsgebiet ist die Halbzeugherstellung aus gegossenen Rohlingen. Häufig stehen dabei die gezielte Einstellung von Materialeigenschaften und das Schließen gussbedingter Poren und Lunker im Mittelpunkt. Eine weitere typische Anwendung des Freiformschmiedens ist die endkonturnahe Herstellung von Großbauteilen des Maschinen- und Anlagenbaus, beispielsweise von Wellen, Kurbelwellen, Scheiben, Ringen, Schalen und Behältern. Reaktordruckbehälter sind ein prominentes Beispiel für durch Freiformschmieden hergestellte anspruchsvolle, sicherheitsrelevante Bauteile aus Sonderwerkstoffen. Im Fahrzeugbau kommen Freiformschiedeverfahren zur Herstellung von (Hohl-)Wellen und anderen Motor- und Antriebstrangskomponenten zum Einsatz.

Trends und Entwicklungen

Wohin geht die Entwicklung beim Freiformschmieden?

Der Trend zu immer höherer Produktvielfalt und damit immer kleineren Stückzahlen kombiniert mit stetig kürzeren Entwicklungszeiten begünstigt die Freiformschmiedeverfahren, da die Notwendigkeit von teuren und zeitaufwendig herzustellenden formgebenden Werkzeugen entfällt. Die Umformsimulation begünstigt diesen Trend, da sie die oftmals erfahrungsbasiert erfolgende Auslegung von Freiformschmiedeprozessen unterstützt und dabei hilft, die Anzahl zeit- und kostenintensiver Probeschmiedungen zu minimieren.

Die energieeffiziente Herstellung von Halbzeugen und Großbauteilen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dazu ist es notwendig die Anzahl der Aufheizvorgänge zu minimieren und die vorhandene Wärme möglichst gut zu nutzen, wobei Schmiede- und Wärmebehandlungsoperationen ganzheitlich betrachtet werden müssen. Die Simulation unterstützt die Auslegung optimierter Stichpläne und kann die minimal notwendigen Aufheizdauern ermitteln.

Aus dem Trend zum Leichtbau resultieren die immer stärkere Ausnutzung der Belastungsgrenzen des Werkstoffs und der verstärkte Einsatz von in der Verarbeitung anspruchsvollen Sonderwerkstoffen. Insbesondere bei der Halbzeugherstellung erfordert dies die absolut fehlerfreie, homogene Einstellung der geforderten Werkstoffeigenschaften, wobei die Prozessgrenzen des Werkstoffes, z.B. die zulässigen Temperaturbereiche, nicht verlassen werden dürfen. In der Simulation können die mit dem Freiformschmieden einhergehenden Änderungen der lokalen Werkstoffeigenschaften bereits bei der Prozessauslegung gezielt berücksichtigt werden.

Typische Aufgabenstellungen beim Freiformschmieden

Radialschmieden Quelle: SMS Meer

Bei der Auslegung von Freiformschmiedeprozessen ist der Stichplan einschließlich möglicher Zwischenerwärmungen so auszulegen, dass die geforderte Endgeometrie und die geforderten Werkstoffeigenschaften mit möglichst geringem Aufwand erreicht werden. Hochleistungswerkstoffe wie Titan- und Nickelbasislegierungen können dabei nur in einem engen Temperaturbereich geschmiedet werden.

Sie wollen...

  • die Anzahl der Hübe, Stiche und Hitzen minimieren?
  • die "Temperaturfenster" für eine erfolgreiche Umformung einhalten?
  • alle Poren und Lunker des gegossenen Rohlings schließen?
  • die resultierenden Werkstoffeigenschaften im Voraus kennen?
  • Schmiedefehler wie Fischmaulbildung vermeiden?
  • die Leistungsgrenzen Ihrer Schmiedeanlage einhalten?

... dann ist unsere Lösung zur Simulation von Freiformschmiedeprozessen für Sie das richtige.

 

Literatur- und Videotipps

Herstellung einer Generatorwelle bei Saarschmiede GmbH, Völklingen

(N24)

zum Video

Unsere Lösung für das Freiformschmieden

Abb. Steuerung einer Reckschmiedepresse (Quelle: SMS Meer)
Steuerung einer Reckschmiedepresse (Quelle: SMS Meer)

Das Modul Freiformschmieden in Simufact Forming

Mit dem Anwendungsmodul Simufact Forming Open Die Forging stellen wir Ihnen eine speziell auf das Anwendungsfeld Freiformschmieden hin optimierte Softwarelösung zur Verfügung. Basierend auf anwendungsnah vorgegebenen Stichplänen erfolgt für eine Vielzahl von Freiformschmiedevarianten eine vollautomatische Regelung des simulierten Prozesses, einschließlich der Ermittlung der jeweils notwendigen Anzahl an Hüben.

Ihr Prozess wird von keiner der vordefinierten Varianten erfasst? Mit etwas Programmierung – die wir gerne als Customizing für Sie übernehmen – kann nahezu jeder Prozess mit seiner spezifischen Regelung simuliert werden, also auch Ihrer.

Freiformschmiedepresse (Quelle: SMS Meer)
Freiformschmiedepresse (Quelle: SMS Meer)

Nutzen Sie die Vorteile von Simufact Forming für die Simulation Ihrer Freiformschmiedeprozesse:

  • kürzere Entwicklungszeiten
  • umfassendes Prozessverständnis
  • höhere Prozessstabilität und -qualität
  • Vorhersage der Bauteileigenschaften
  • höhere Maschinennutzung
  • Erweiterung der Produktpalette
  • optimale Abstimmung der einzelnen Prozessschritte
  • weniger Ausschuss
  • Vermeidung von Schmiedefehlern
  • die in die Simulation integrierte Prozessregelung ermöglicht die Verarbeitung von fertigungsnahen Stichplänen ohne vorherige Kenntnis der daraus resultierenden Schläge bzw. Hübe und Positionen

 

Für eine funktionale Betrachtung von Simufact Forming Open Die Forging lesen Sie bitte unsere Produktbeschreibung:

Simufact Forming Open Die Forging