Wie wirkt sich die Verformungsgeschwindigkeit auf die Schmiedbarkeit von Metallen aus?

Beim Metallschmieden handelt es sich um einen Herstellungsprozess, bei dem äußere Kräfte zur Umformung von Metallen eingesetzt werden. Es wird häufig in Branchen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im Baugewerbe eingesetzt. Im SchmiedeprozessVerformungsgeschwindigkeitist ein entscheidender Faktor, der sich direkt auf die Plastizität, Mikrostruktur und Qualität des Endprodukts auswirkt. Wie beeinflusst also die Verformungsgeschwindigkeit die Schmiedbarkeit von Metallen? Dieser Artikel befasst sich mit diesem faszinierenden Thema.

Was ist Verformungsgeschwindigkeit?

Unter Verformungsgeschwindigkeit versteht man die Geschwindigkeit, mit der ein Metall beim Schmieden seine Form ändert. Vereinfacht ausgedrückt ist es die Geschwindigkeit, mit der äußere Kräfte ausgeübt werden, um das Metall zu verformen. Die Verformungsgeschwindigkeit wird typischerweise als Dehnungsrate ausgedrückt, also als Betrag der Dehnung, die pro Zeiteinheit auftritt.

Wie wirkt sich die Verformungsgeschwindigkeit auf die Schmiedbarkeit aus?

1. Plastizität: Ein Schub oder eine Barriere

• Bei niedrigeren Verformungsgeschwindigkeiten haben die Körner im Metall mehr Zeit, sich neu anzuordnen und eine Versetzungsbewegung durchzuführen, was zu einer gleichmäßigeren Verformung und einer verbesserten Plastizität führt.
• Bei höheren Verformungsgeschwindigkeiten können sich die Körner nicht schnell genug anpassen, was zu einer lokalen Spannungskonzentration und möglicherweise zu Rissen oder Brüchen führt, wodurch die Plastizität verringert wird.

2. Temperatureffekte und thermische Erweichung

• Beim Warmschmieden verbessert sich die Fließfähigkeit des Metalls mit steigender Temperatur. Wenn die Verformungsgeschwindigkeit langsam ist, hat die bei der Verformung erzeugte Wärme genügend Zeit, sich abzuleiten, was eine gleichmäßigere Temperaturverteilung ermöglicht.
• Wenn die Verformungsgeschwindigkeit zu hoch ist, können die lokalen Temperaturen schnell ansteigen, was zu einer „thermischen Erweichung“ führt. In solchen Fällen können sich örtlich begrenzte Bereiche des Metalls übermäßig verformen oder Defekte entwickeln.

3.Entwicklung der Mikrostruktur

• Die Verformungsgeschwindigkeit beeinflusst die Kornfeinung. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten erfolgt die dynamische Rekristallisation gründlicher, wodurch gleichmäßige und feine Körner entstehen und dadurch die mechanischen Eigenschaften des Schmiedeteils verbessert werden.
• Wenn die Verformungsgeschwindigkeit zu hoch ist, kann der Rekristallisationsprozess hinter der Verformung zurückbleiben, was zu einer Kornvergröberung und einer verminderten mikrostrukturellen Leistung führt.

4. Kaltverfestigung und dynamische Erholung

• Niedrigere Verformungsgeschwindigkeiten erleichtern die dynamische Erholung, reduzieren die Auswirkungen der Kaltverfestigung und machen den Schmiedeprozess reibungsloser.
• Höhere Verformungsgeschwindigkeiten können zu einer erheblichen Kaltverfestigung führen, die die Festigkeit des Materials erhöhen kann, aber auch das Schmieden schwieriger macht.

Wie wählt man die richtige Verformungsgeschwindigkeit?

In der Praxis erfordert die Auswahl der geeigneten Verformungsgeschwindigkeit die Abwägung von Materialeigenschaften, Schmiedeprozessen und Produktanforderungen. Hier einige Vorschläge:

1.Geringe Verformungsgeschwindigkeit

• Geeignet für Materialien mit hoher Plastizität und geringer Kaltverfestigung wie reines Aluminium oder Weichstahl.
• Ideal zum Schmieden komplex geformter Teile, um eine bessere Kontrolle des Metallflusses zu gewährleisten.

2. Hohe Verformungsgeschwindigkeit

• Wird häufig für hochfeste legierte Stähle und Titanlegierungen verwendet.
• Geeignet für Prozesse, die eine schnelle Formgebung erfordern, wie z. B. hocheffiziente industrielle Produktionslinien.

3.Dynamisches Gleichgewicht

• Kombinieren Sie den Verformungswiderstand des Materials mit den Temperaturbedingungen, um eine optimale Verformungsgeschwindigkeit auszuwählen und so ein Gleichgewicht zwischen Schmiedeeffizienz und Produktqualität zu erreichen.