Wie bereits früher geschildert (LINK), zählt das Schmieden von Stahl zu den ältesten und bedeutendsten Errungenschaften der Menschheit. Ohne diese Technologie würden viele zentrale Entwicklungen unserer modernen Welt, von Energie- und Chemieanlagen über Wasserstoff- und Kältetechnik bis hin zu Autos und auch Waffen aller Art, schlichtweg nicht existieren. Seit über 3000 Jahren wird diese Technik genutzt und hat sich insbesondere in den letzten Jahrhunderten zu einer Vielzahl spezialisierter Verfahren weiterentwickelt. In diesem Beitrag widmen wir uns den beiden grundlegendsten Schmiedeverfahren: Hammer- und Pressenschmieden.

Dieser Beitrag basiert im Wesentlichen auf einem englischsprachigen Artikel aus dem Blog des Autors: drop-forge.com.

Warum wird Gesenkschmieden im Englischen „Drop Forge“ genannt?

Der Begriff stammt aus historischen Praktiken, bei denen Matrizenhälften (die „Gesenke") mit Gewicht versehen, angehoben und dann auf das Werkstück fallen gelassen wurden. Heute umfasst das Gesenkschmieden zwei Hauptmethoden: das Hammerschmieden und das Pressschmieden, die sich hauptsächlich durch die Art der angewandten Kraft zur Umformung des Metalls unterscheiden. Zusätzlich gibt es weitere Verfahren wie das Walzen und das Freiformschmieden, die beide weitgehend ohne Gesenke auskommen.

Hammerschmieden

Beim Hammerschmieden wird das Ausgangsmaterial durch wiederholte Schläge in die Gesenkform geschlagen. Jeder Schlag fügt dem Schmiedeteil Energie hinzu, wodurch das Material in die Hohlräume der Form verteilt wird, bis diese vollständig ausgefüllt sind. Diese Methode umfasst oft nur einen Umformschritt mit einem Satz Werkzeugen (den Gesenken), der je nach Bedarf wiederholt wird, bis das Material die Form der Gesenke vollständig angenommen hat. Physikalisch basiert das Hammereschmieden auf der „Energieaddition“ durch mehrere Schläge, was es besonders geeignet für Fälle macht, in denen eine erhebliche Energiemenge erforderlich ist, um das Material zu transformieren – etwa bei der Formung von „flachen“ Objekten wie Ronden oder Flanschen.

„Der Hammerprozess lässt sich einfach wie folgt zusammenfassen: Das Material wird solange geschlagen, bis es die gewünschte Form annimmt.“

Pressschmieden
„Pressenschmieden“ wendet eine kontinuierliche, kontrollierte Kraft über einen bestimmten Hub an. Im Gegensatz zum Hammerschmieden, bei dem die Energie in diskreten Schlägen zugeführt wird, nutzt das Pressenschmieden eine gleichmäßige Anwendung von Kraft, wobei die Energie das Produkt aus der aufgebrachten Kraft und dem Weg ist, um die Deformation zu erzielen. Dies ermöglicht eine präzise Kontrolle über den Materialfluss und ist besonders geeignet für Komponenten, die mehrere Umformschritte erfordern. Beim Pressenschmieden fließt das Metall vorhersehbar innerhalb der Gesenke, was es vorteilhaft für komplexe Geometrien macht.

„Die Formungsenergie im Pressenschmieden ist das Wegintegral der Presskraft über den Hub der Presse.“

Kombination von Press- und Hammerumformung

Bei der KB Schmiedetechnik GmbH in Westdeutschland werden beide Verfahren sogar kombiniert: In einigen Fällen wird das Schmiedestück zunächst mit einer Presse vorgestaucht und vorgeformt, um anschließend durch Hammerumformung fertiggestellt zu werden. Ein Beispiel dafür ist ein geschmiedeter Haken.

Autor: Dipl.-Math. Thomas Henneke (GF von KB)

Die KB Schmiedetechnik GmbH ist eine Gesenkschmiede in Westdeutschland – zwischen Ruhrgebiet und Sauerland gelegen – mit ca. 100 Mitarbeitern, eigener Wärmebehandlung und CNC-Zerspanung, eigenem Werkzeugbau und Prüflabor, spezialisiert auf Kleinserien sicherheitsrelevanter Schmiedestücke aus sämtlichen Stahlsorten – incl. Edelstahl, Duplex und Titanlegierungen, zertifiziert bis 130Kg Rohteilgewicht.

KB bietet Lösungen für viele kritische Anwendungen, darunter aggressive Medien, hohen Druck und extreme Temperaturen – etwa in der Kryotechnik und Wasserstofftechnik, bei Flüssigsalzanwendungen in Solarthermie und anderen thermischen Kraftwerken. Darüber hinaus liefert KB Komponenten für Chemie- und Windkraftanlagen. Auf dieser Basis kann KB heute in allen Bereichen der Energiegewinnung als Zulieferer tätig sein – von Kohleverstromung und Petrochemie bis hin zur Kernenergie. Auch in Zukunftstechnologien wie Wasserstofftechnik, Elektrolyseuren, Windkraft und Solarthermalkraftwerken ist KB aktiv.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf umfassenden Schmiede-Simulationen, die dazu dienen, die Machbarkeit und den „Faserverlauf" (engl.: grain-flow forging) von Schmiedeteilen zu analysieren. Dadurch wird eine überlegene Stabilität der Bauteile im Vergleich zu Guss- oder Vollzerspanungsverfahren sichergestellt. Dies ist von entscheidender Bedeutung für mechanische Teile, die hohen Belastungen standhalten müssen, wie Ketten, Anschlagmittel und Haken.

Gesenkschmiedeteile - für alles, was stabil, sicher und dicht sein muss!

Zu den Kunden von KB zählen führende Namen aus den Industrien: Energie, Chemie, Lebensmittel, Landmaschinen, Windkraft, Petrochemie, Bergbau, Nutzfahrzeuge, Bus- und Bahntechnik sowie Umwelttechnik.