Rohbearbeitung

Jedes Formteil, das bearbeitet werden muss, beginnt mit der Verarbeitung des Rohlings. Bei Formen gibt es vielfältige Rohlingsformen, deren Auswahl hauptsächlich von den Gebrauchsbedingungen und der Strukturform der Form abhängt – dies entspricht den gleichen Auswahlprinzipien für Rohlinge von normalen Maschinenteilen. Die Auswirkung der Seriengröße auf die Rohlingsauswahl ist für professionelle Formenhersteller von großer Bedeutung, während sie für Werkstätten, die Einzelstücke herstellen, weniger entscheidend ist.

Die häufigsten Rohlingsformen für Formteile sind Schmiedestücke, Profile und Gussstücke. Für Formteile, die hohe Belastbarkeitsanforderungen im Arbeitszustand haben oder als Schlüsselkomponenten der Form dienen und nicht sehr komplex strukturiert sind, ist die Verwendung von Schmiedrohlingen rationell. Für weniger wichtige Formteile mit einfacher Struktur eignen sich heißgewalzte Runde, Stahlplatten oder Profile als Rohlinge. Bei Einzelteilen mit komplexer Struktur, die nicht einfach auseinander genommen oder montiert werden können, oder bei massiven Serienfertigung sind Gussrohlinge die vernünftige Wahl. Diese Prinzipien sind nicht in allen Fällen unveränderlich; sie sollten anhand der spezifischen Produktionsbedingungen der eigenen Werkstatt und den technischen Anforderungen der Form umfassend abgewogen werden.

Die mechanischen Bearbeitungsverfahren für die Außenform von Formrohlingen werden normalerweise nach den geometrischen Merkmalen und Qualitätsanforderungen der Außenflächen ausgewählt. Rotationsflächen wie Zylinder- und Kegelflächen werden oft auf normalen Drehbänken bearbeitet, Flächen werden hauptsächlich mit Fräsen und Hobeln bearbeitet – lange und schmale Flächen werden mit Hobeln effektiver bearbeitet.

Bei der Bearbeitung von Formrohlingen ist die raue und unebene Außenfläche oft schwierig zu spannen. Daher muss bei der Auswahl der Spannfläche des Rohlings sowohl die Auswirkung auf die Bearbeitungsqualität als auch die Stabilität und Zuverlässigkeit der Spannung berücksichtigt werden.

Die Auswahl der Bearbeitungsmaschine für Rohlinge richtet sich hauptsächlich nach der Produktivität, der Maschinendynamik sowie der Steifigkeit und Stärke der Maschinenteile. Unter erfüllen dieser Bedingungen sollte die Maschine möglichst hoch Genauigkeitsstufe aufweisen, da bei der Bearbeitung der Rohlingsaußenform eine große Metallmenge abgetragen wird, und diese abzutragende Schicht oft eine höhere Härte aufweist.

Normalerweise sollte ein Rohling vor der mechanischen Bearbeitung einer geeigneten Wärmebehandlung unterzogen werden, insbesondere wenn es sich um einen Gussrohling handelt. Ohne vorheriges Glühen kann die ungleichmäßige Verteilung innerer Spannungen während der Gussformung zu erheblichen Verformungen nach der mechanischen Bearbeitung führen. Wenn diese Verformung größer als die Bearbeitungsspielraum der nachfolgenden Prozesse ist, entstehen nicht reparierbare Fehler, die den Rohling zu einem Defekt machen. Andererseits führt Glühen zu einer einheitlichen Gefügestruktur und einer Reduzierung der Härte, was sowohl die Materialeigenschaften verbessert als auch die spanende Bearbeitung erleichtert. In der Regel wird die Wärmebehandlung der Rohlinge von spezialisierten Herstellern durchgeführt, daher sollte bei der Bestellung der Rohlinge diese Forderung an den Lieferanten gestellt werden. Für einige Präzisionsformen oder Formen mit komplexer Struktur sollten nach der Außenformbearbeitung der Rohlinge zusätzliche Wärmebehandlungsprozesse eingeplant werden, um die inneren Spannungen, die durch das umfangreiche Spanen entstehen, zeitnah zu entspannen und die Ungleichmäßigkeit der inneren Spannungen zu verringern, um die Verformung der Teile auf ein Mindestmaß zu begrenzen.

Bei der mechanischen Bearbeitung von Rohlingen sollten außerdem die Werkzeuge richtig ausgewählt und geeignete Spanverfahren angewendet werden. Bei der Bearbeitung von Graugussrohlingen können Hartmetallwerkzeugmaterialien wie YG8, YG6, YG4 verwendet werden; für Legierstahlrohlinge eignen sich YT30, YT60, YT15 und YC3; für Stahl 45 sind YT15, YT30 und YT60 geeignet. Um die Lebensdauer der Werkzeuge zu gewährleisten, sollte die Schnitttiefe bei der ersten Passierschleife ausreichend groß gewählt werden, um die scharfe Schneide in die harte Randschicht des Rohlings einzuführen und zu verhindern, dass sie durch die harte Oberfläche abgewetzt oder beschädigt wird.

Schmiedestück-Rohlinge

Der Werkstoffzustand von Formteilrohlingen hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualität der Formbearbeitung und die Lebensdauer der Form. Insbesondere werden in den Arbeitsteilen von Formen häufig hochkohlig-chromhaltige Werkzeugstähle verwendet, die erhebliche metallurgische Mängel aufweisen, wie ein hoher Gehalt an eutektischem netzartigem Karbid. Dieses Karbid ist hart und spröde, ungleichmäßig verteilt, reduziert die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs, verschlechtert die Wärmebehandlungseigenschaften und verkürzt die Lebensdauer der Form. Nur durch Schmieden kann das eutektische netzartige Karbid zerbrochen, die Karbidverteilung homogenisiert, die Kornstruktur verfeinert und die mechanischen Eigenschaften voll ausgenutzt werden, um die Verarbeitbarkeit der Formteile und ihre Lebensdauer zu verbessern.

Zusammenfassend haben Schmieden folgende Hauptziele:

1.  Durch Schmieden wird eine rationale geometrische Form und ein geeigneter Bearbeitungsspielraum erzielt, wodurch Rohmaterial eingespart und die mechanische Bearbeitungsarbeit reduziert wird. Außerdem werden Defekte wie Porosität und Blasen in der Stange verbessert, die Dichte des Materials erhöht und eine gute spanbare Bearbeitbarkeit erreicht.

   
   

2. Durch Schmieden wird die unzureichende Karbidverteilung verbessert, sodass der Karbidsegregation ≤ 3 (nach GB/T 1299-2000, das die Eutektik-Karbid-Unregelmäßigkeit in 8 Stufen klassifiziert) beträgt. Dadurch werden Probleme wie häufige Risse bei der Wärmebehandlung, ungleichmäßige Härte, erhöhte Sprödigkeit, verminderte Schlagzähigkeit sowie Karbidanhäufungen oder netzartige Karbidverteilungen an den Formkanten vermindert, die zu Kantenbruchs, Brechen oder Abplatzungen führen können. Die Wärmebehandlungseigenschaften des Werkstoffs und die Lebensdauer der Form werden verbessert.

3. Die Faserverteilung im Rohling wird optimiert, um den Anforderungen verschiedener Formtypen gerecht zu werden und die Belastbarkeit der Formteile zu steigern. Zugleich sorgt eine rationale Faserverteilung dafür, dass die Härteverzerrungen der Formteile in allen Richtungen gleichmäßiger sind, was die mechanischen und Gebrauchseigenschaften verbessert.

Durch Schmieden und Vorbehandlung kann ein Gefügezustand erzielt werden, der die Anforderungen an die mechanische und Wärmebehandlungsbearbeitung erfüllt, wodurch die Verarbeitbarkeit der Formteile in diesen Prozessen verbessert wird.