Was ist heißes Arbeiten?
Unter Warmumformung versteht man das Erhitzen von Stahl oder anderen Metallen und das anschließende Walzen, Stanzen oder Hämmern in die gewünschten Formen. Das Erhitzen von Metallen über ihrem kritischen Punkt, an dem die Metallkristalle wie sehr dicke Flüssigkeiten fließen können, verringert die Beanspruchung und erleichtert das Rollen oder Formen. Metall, das heiß bearbeitet wird, kann weniger spröde sein oder weniger leicht reißen als Metalle, die kalt verarbeitet werden.
Metalle enthalten eine Kristallstruktur, eine zufällige Mischung von vielseitigen Kristallen, die mit Sandkörnern verglichen werden kann. Wenn die meisten Metalle Raumtemperatur haben, sind die Kristalle dicht zusammengepackt und das Metall wird als starr angesehen. Wenn das Metall über seine Kristallisationstemperatur erwärmt wird, die als kritischer Punkt bezeichnet wird, verlieren die Kristalle ihren Halt aneinander und das Metall fließt oder kann leicht geformt werden.
Das Kaltbearbeiten von Metallen bei Raumtemperatur erzeugt sehr zähe Metallteile, kann jedoch zu Spannungen im Metall führen, die zu Rissen oder zum Versagen führen können. Dies liegt daran, dass sich die Metallkristalle nicht umeinander bewegen können und in einen Zustand mit geringerer Spannung zurückkehren möchten. Das Kaltformen kann mit dem Strecken eines Gummibands verglichen werden, wobei die Kristalle unter Spannung stehen. Metalle können später in einem als Tempern bezeichneten Prozess erhitzt werden, bei dem das Metall auf eine hohe Temperatur erhitzt, dort gehalten und dann langsam abgekühlt wird, um Spannungen abzubauen. Das Warmumformen verhindert diese Beanspruchung und erleichtert die Handhabung des Metalls erheblich.
Wenn heiße Metalle gewalzt werden, gleiten die Metallkristalle aneinander vorbei und ändern ihre Form von kreisförmig zu lang und dünner. Diese Änderung kann das Metall in Richtung der Kristalle stärker machen, aber schwächer, wenn Kraft entgegen der Richtung aufgebracht wird. Gewalzte Metalle können geglüht werden, um einen Teil der ursprünglichen Kristallform wiederherzustellen, wodurch das Metall gestärkt wird.
Bei höheren Temperaturen entsteht ein duktiles Metall, das sich biegen kann oder weniger spröde ist. Die Duktilität kann für Teile, die eine hohe Schlagfestigkeit erfordern, wie Werkzeuge oder Klingen, ein Nachteil sein. Nach dem Warmbearbeiten kann getempert werden, indem erhitzt und anschließend in Wasser oder Öl schnell abgekühlt wird, um einen Teil der Zähigkeit des kaltbearbeiteten Metalls wiederherzustellen.
Ein Nachteil der Warmumformung ist die Temperatur, die erforderlich ist, um den kritischen Punkt einiger Metalle zu erreichen. Bei einigen hochfesten Stählen kann eine Erwärmung auf sehr hohe Temperaturen erforderlich sein, um ein Arbeiten ohne Metallspannungen zu ermöglichen. Diese Temperaturen können spezielle Werkzeugmaschinen erfordern, die in der Lage sind, ihre eigene Festigkeit und Zähigkeit beizubehalten, wenn sie den hohen Metalltemperaturen ausgesetzt werden. Dieses Gerät erfordert möglicherweise auch Hochtemperaturheizkreise auf Walzen oder Stanzteilen, um das Metall heiß zu halten und Kaltumformung zu verhindern.