Was ist Freiformschmieden?
Beim Schmieden wird Metall durch Krafteinwirkung geformt. Dies kann durchgeführt werden, während das Metall kalt oder heiß ist, jedoch nicht, wenn es geschmolzen ist. Das Gesenkschmieden erfolgt durch Aufprall eines Gesenks auf ein Werkstück, das auf einer stabilen Basis namens Amboss ruht. Da das Verfahren dem entspricht, wie Metall seit Jahrhunderten von Schmieden mit Hammer und Amboss geschmiedet wird, spricht man auch von Schmieden. Es unterscheidet sich vom Gesenkschmieden dadurch, dass das Werkstück nicht von den Gesenken umschlossen wird und die Gesenke selbst eher wie Werkzeuge mit einfachen Formen und Profilen sind, als dass sie geschlossenen Formen ähneln.
Freiformschmieden ist eine wichtige Technik für viele Arten der Herstellung. Es ermöglicht das Schruppen und Schlichten von Metallen, am häufigsten von Stahl und Stahllegierungen. Dazu ist eine seitlich offene Matrize erforderlich, damit sich das Werkstück beim Anschlagen in seitlicher Richtung frei bewegen kann. Diese Art der Konstruktion ermöglicht auch das Schmieden von sehr großen Werkstücken, die in einigen Fällen viele Tonnen wiegen und eine große Länge und Breite aufweisen. Einige Freiformschmieden können Teile mit einem Gewicht von bis zu 150 amerikanischen Tonnen (136 metrische Tonnen) und einer Länge von 80 oder mehr Fuß (24,4 m) aufnehmen.
Die beim Freiformschmieden verwendeten Gesenke haben eine einfache Form und sind an den Seiten offen, damit sich das Werkstück bewegen und über die Kanten des Gesenks und des darunter liegenden Ambosses hinausragen kann. Die Matrize wird von einer Maschine angetrieben, die bewirkt, dass sie sich auf das Werkstück absenkt, das auf einem Amboss oder einer anderen offenen Matrize aufliegt. Offene Formen sind typischerweise flach, können aber auch konvex oder konkav sein. Konkave Matrizen werden zum Abkanten verwendet, um die Kanten eines Werkstücks zu formen und definierte Kantenformen zu erzeugen. Konvexe Matrizen formen das Werkstück, indem sie es am Aufprallpunkt dünner machen.
Der Prozess des Freiformschmiedens dient vielen Zwecken, außer dem einfachen Formen des Metalls. Durch das Schmieden des Metalls wird die Körnung des Metalls ausgerichtet und verfeinert, wodurch die Festigkeit erhöht und die Porosität verringert wird. Dabei handelt es sich um Luftblasen, auch wenn diese zu klein sind, um mit bloßem Auge gesehen zu werden. Es verbessert auch die Fähigkeit des Metalls, auf die Bearbeitung zu reagieren. Geschmiedete Metallteile weisen gegenüber ähnlichen bearbeiteten oder gegossenen Teilen eine verbesserte Verschleißfestigkeit und andere mechanische Eigenschaften auf.
Fortgeschrittene Freiformschmiedetechniken sind in der Lage, auch bei großen Teilen und Produkten komplexe Formen zu erzeugen, zusätzlich zu einfacheren Formen wie Stangen, Barren und Runden. Während Stahl und verwandte Legierungen die häufigsten Themen beim Freiformschmieden sind, können auch andere Metalle wie Kupfer-, Nickel- und Titanlegierungen auf diese Weise geformt werden. Der Hauptnachteil des Freiformschmiedens besteht darin, dass das Werkstück während der Bearbeitung ständig bewegt werden muss, was komplexe mechanische Steuerungen oder erfahrene Bediener erfordert, während das Gesenkschmieden vollständig automatisiert werden kann und ein viel einfacherer Prozess ist.