SMEDDEN VERSUS GIETEN

Smeden

Smeden is een vervormingsproces waarbij een knuppel of voorvorm wordt gemanipuleerd (gestampt, geperst, gehamerd, enz.) en onder druk wordt gevormd.

Veel metalen kunnen worden gesmeed, waaronder koolstofstaal, roestvrij staal en staallegeringen, hoewel verschillen in samenstelling en eigenschappen van invloed zullen zijn op welk smeedproces wordt gebruikt. Er zijn veel smeedprocessen, waaronder, maar niet beperkt tot, heet smeden, koud smeden, warm smeden, stempelsmeedwerk en perssmeedwerk. U kunt onze blogpost bekijkenhiervoor meer informatie over de verschillende smeedmethoden.

Ongeacht de specifieke methode die wordt gebruikt, wordt bij het smeden geen materiaal toegevoegd of verwijderd, dus de resulterende vorm heeft hetzelfde gewicht en volume als de knuppel totdat het onderdeel van de plaat wordt afgesneden.

Voordelen van smeden

Een van de grootste voordelen van smeden is het effect ervan op de legeringsstructuur. Alle metalen zijn samengesteld uit korrels, en de manier waarop ze in elkaar grijpen is een belangrijke factor in hun sterkte en ductiliteit. Een metalen plano manipuleren door smedenrekt dit graan uit in richtingen loodrecht op de plaats waar de kracht wordt uitgeoefend. Dit vergroot de sterkte, soms dramatisch, ten opzichte van de oorspronkelijke staat.

Een tweede voordeel van vervorming is een dramatische vermindering van interne defecten zoals porositeit en legeringssegmentatie.

Andere voordelen van smeden zijn onder meer:

• Snelheid:Smeden gaat snel vergeleken met gieten (vooral bij bestellingen met een hoog volume), zelfs als de plano's moeten worden voorverwarmd.
• Laag schroottarief:Zodra het gereedschap is ontwikkeld, is elk gesmeed onderdeel identiek, zonder de typische gebreken van een gietstuk.
• Consistente eigenschappen:Mechanische eigenschappen zijn consistenter na warmtebehandeling dan het geval is voor gegoten of machinaal bewerkte onderdelen.

Uitdagingen smeden

Smeden is niet zonder beperkingen. Er zijn twee primaire beperkingen:

• Groottelimieten: Smeden heeft enkele gewichts- en lengtebeperkingen, variërend op basis van de apparatuur die tijdens het proces wordt gebruikt. Over het algemeen kan het smeedproces geen erg grote componenten produceren, zoals gieten.
• Materiaalbeperkingen:Hoewel de meeste metalen kunnen worden gesmeed, kan het type verwarmingsproces dat voor de plano's wordt gebruikt, het smeden van sommige legeringen voorkomen.

Gieten

Bij gieten wordt metaal gesmolten, in een holte in de vorm van het laatste onderdeel gegoten en gestold. Holtes kunnen worden geproduceerd als eenmalige mallen of als permanente mallen. Zand- en investeringsgieten zijn vervangbare vormgietprocessen, terwijl zwaartekracht- en spuitgieten gebruik maken van permanente mallen. Mallen hebben kanalen nodig waar het metaal in de holte van het onderdeel kan stromen, en ‘stijgbuizen’ die als reservoirs fungeren terwijl het metaal samentrekt tijdens het afkoelen.

Interne holtes worden gemaakt met kernen; de kernen worden in de mal geplaatst voordat het metaal wordt gegoten. Nadat het metaal is gestold, wordt de holte uit elkaar gebroken terwijl het laatste onderdeel uit de mal wordt losgelaten.

Alle soorten gietstukken produceren bijna-netvormige vormdelen, hoewel het reproduceerbare detailniveau en de hoeveelheid metaal die moet worden weggewerkt afhankelijk zijn van het gebruikte proces. Zandgieten is het minst nauwkeurig, terwijl vooral precisiegieten fijne details en gladde oppervlakteafwerkingen mogelijk maakt.

Elk metaal kan worden gegoten, maar oxidatie kan een probleem zijn. Dit wordt aangepakt door middel van vacuümsmelten en gieten, wat de complexiteit van de benodigde apparatuur vergroot.

Voordelen van casten

Gietprocessen hebben veel veelzijdigheid. De belangrijkste voordelen zijn:

• Materiële mogelijkheden:Gieten werkt met alle soorten metaal, hoewel sommige voorzorgsmaatregelen tegen oxidatie nodig hebben.
• Lagere gereedschapskosten:Vervangbare vormmethoden, met name zandgieten, hebben lage gereedschapskosten, waardoor ze voordelig zijn voor kleine bestellingen.
• Grootte mogelijkheden: Gieten kan worden gebruikt om zeer grote onderdelen te maken. Gietstukken met een gewicht van duizenden, zelfs tienduizenden ponden zijn mogelijk.
• Kan complexe geometrieën reproduceren:Investeringsgieten is in dit opzicht bijzonder goed, omdat er geen diepgangshoeken voor nodig zijn.

Casting-uitdagingen

Er zijn veel situaties en soorten onderdelen waarvoor gieten niet optimaal is.

Bijzondere problemen zijn onder meer:

• Doorlooptijden:Gieten heeft langere doorlooptijden vanwege de noodzaak om gereedschappen te produceren en te testen (vooral bij investerings- en permanent gieten).
• Langere productietijden:Het proces is complex en tijdrovend, vooral voor vervangbare matrijsprocessen.
• Porositeit:Porositeit is over het algemeen onvermijdelijk bij gietstukken, wat resulteert in interne defecten die het onderdeel verzwakken.
• Insluitsels en oxiden:Insluitingen en oxiden in het gesmolten metaal resulteren in defecten in het uiteindelijke onderdeel.
• Krimp:Krimp tijdens het stollen kan scheuren veroorzaken.
• Slecht materiaalgebruik : Er is doorgaans meer materiaalverspilling bij het gieten dan bij het smeden. Runner- en stijgleidingmateriaal kan soms worden teruggewonnen ten koste van extra verwarming.

Hoe u de beste methode kiest

Het selecteren van een metaalvormproces vereist een evaluatie van de toepassing.

1. Welk type materiaal is vereist voor uw toepassing?
2. Hoe complex is de geometrie van het onderdeel?
3. Hoeveel componenten heb je nodig?
4. Welke mechanische eigenschappen zijn vereist in het uiteindelijke onderdeel?
5. Wat is je budget?
6. Is een specifieke oppervlakteafwerking vereist?

Smeden is over het algemeen kosteneffectiever, minder verspillend en sneller dan gieten, produceert sterkere componenten en is ideaal voor bestellingen van kleine en grote volumes. Smeedstukken hebben doorgaans de voorkeur voor toepassingen die een hoge slijtvastheid vereisen of voor componenten die naar verwachting goed presteren in stressvolle omgevingen. Smeden is echter mogelijk niet de beste optie voor extreem grote, complexe componenten of als de toepassing het gebruik van materiaal vereist dat niet kan worden gesmeed.

Algemene toepassingen voor gesmede onderdelen zijn onder meer auto-onderdelen zoals drijfstangen en krukassen, onderdelen voor krachtoverbrenging zoals kroonwielen en rondsels, en onderdelen voor maritieme, defensie-, bosbouw- en mijnbouwtoepassingen.

Ter vergelijking: gietprocessen, vooral investeringsgieten, zijn ideaal voor het produceren van lichtgewicht, complexe, dunwandige onderdelen met een uitzonderlijke oppervlakteafwerking en zwaardere componenten die meer dan 100 pond wegen. Maar defecten komen vaker voor bij gietstukken dan bij smeedstukken, en het proces van het maken van gereedschappen duurt over het algemeen langer.

Gietprocessen worden vaak gebruikt om motorblokken, zuigers, pijpen, kleppen en andere componenten te produceren voor lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en industriële toepassingen.