Kaltumformung

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Kaltumformung bezeichnet das Umformen von Metallen bei einer Temperatur deutlich unterhalb der Rekristallisationstemperatur.

Da sich während einer plastischen Verformung die Versetzungsdichte im Metall erhöht (auf bis zu 10^{12}m^{-2}), steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sich Versetzungen bei ihrer Bewegung treffen und dadurch gegenseitig behindern. Entsprechend ist zur Weiterverformung eine größere Spannung notwendig, was sich in einer Zunahme von Dehngrenze und Härte bemerkbar macht. Man bezeichnet dieses Verhalten auch als Kaltverfestigung.

Die erhöhte Versetzungsdichte führt auch zu einer Erhöhung der im Kristall gespeicherten Energie.

Bringt man ein kaltverfestigtes Metall lange genug in einen Temperaturbereich, in dem die Gitterfehler ausheilen können, baut sich die Kaltverfestigung durch Spannungsrelaxation und Rekristallisation wieder ab.

Siehe hierzu auch Spannungsarmglühen, Rekristallisationsglühen.

Vergleich mit Warmumformen[Bearbeiten]

Kaltumformen[Bearbeiten]

Warmumformen[Bearbeiten]

  • Arbeitstemperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur
  • Große Umformbarkeit der Werkstoffe
  • Geringe Umformkräfte
  • Geringe Änderung von Festigkeit und Bruchdehnung am umgeformten Werkstoff

Folgen[Bearbeiten]

Die durch Kaltumformung (Kaltwalzen, Tiefziehen, Biegen, Dengeln oder auch Hämmern und Kugelstrahlen) hervorgerufenen Versetzungen und Eigenspannungen führen neben der Erhöhung der Härte und der Streckgrenze auch zu veränderten elektrischen und magnetischen Eigenschaften: die elektrische Leitfähigkeit und die Anfangspermeabilität verringern sich, und bei Stahl kann eine Dauermagnetisierung entstehen. Auf diese Weise können sich überlastete Werkzeuge (z.B. Spiralbohrer) spontan magnetisieren.

Durch das Kaltumformen wird das Gefüge des verwendeten Werkstoffes derart in Mitleidenschaft gezogen, dass z. B. die schweißtechnische Bearbeitung dieses Bauteiles nicht mehr sichergestellt werden kann. Weichglühen kann durch Versetzungsabbau die Schweißeignung wiederherstellen.

Kaltverfestigung ist oft erwünscht und erhöht z.B. die Standzeit einer Sense durch Dengeln. Gezielt eingebrachte oberflächliche Druckspannungen führen beim Kugelstrahlen zu einer hohen Härte und verbesserten Dauerfestigkeit, da Zugspannungen in das darunterliegende Material verlagert werden und sich so keine Anrisse bilden können.

Die Kaltverfestigung ist speziell bei Kupfer sehr ausgeprägt. Kupferdraht und -rohre werden hart, halbhart oder weich angeboten. Der Draht wird in mehreren Stufen kalt gezogen und ist anschließend kaltverfestigt (hart). Er wird meist geglüht weiterverarbeitet oder ausgeliefert. Die harten Rohre kann der Installateur durch Erwärmung mit der Gasflamme lokal wieder erweichen. Beim Biegen verfestigen sie sich erneut.

Kaltfließpressen [1][Bearbeiten]

Das Kaltfließpressen (Fließpressen) ist ein Fertigungsverfahren, welches alternativ zum Drehen eingesetzt wird. Die Bauteile können oftmals ohne weitere Nachbearbeitung verbaut werden (net shape). Wo dies nicht möglich ist, ist zumindest die Fertigung eines Rohlings möglich, der nur noch mit geringer Nacharbeit zu einem einbaufertigen Bauteil (near net shape) hergestellt wird. Das Ausgangsmaterial ist in der Regel ein geometrisch einfaches Halbzeug (Draht oder Stab), welches in einer Presse in mehreren Umformstufen bis zum fertigen Bauteil geformt wird. Die Geometrie der Kaltfließpressteile ist meist rotationssymmetrisch, es können aber auch komplexe und exzentrische Bauteile hergestellt werden. Durch die ausgezeichnete Materialausnutzung ist das Verfahren vor allem im mittleren und hohen Stückzahlenbereich wirtschaftlich attraktiv.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Kaltfließpressen: Produkt- und Prozessbeschreibung (Online)