Was ist SCHMIEDEN?
Jetzt wird hier auf der ganzen Webseite ständig über das "SCHMIEDEN" geschrieben. Da stellt sich doch der/die ein oder andere die Frage, was Schmieden eigentlich ist, oder?
Könnte jetzt anfangen hier wie ein Buch zu labern und würde nur gut geschriebene Artikel und Bücher wiederholen.
Mit dem folgenden Link will ich dies mal umgehen. Der Wikipedia-Artikel bietet eine sehr gute Übersicht zur Frage:
Hast den Bericht über das Schmieden auf Wikipedia durchgelesen? Ja, Nein, egal, ich werde trotzdem noch ein paar Anmerkungen machen!
In dem Bericht wird ein Aspekt nicht beleuchtet, nämlich, warum auch noch in der heutigen Zeit geschmiedet wird?
Oftmals werden Handwerkstechniken einfach vergessen, weil diese durch bessere Verarbeitungsmethoden ersetzt wurden. Richtig ist, dass es viele Techniken beim Schmieden gibt, die nicht mehr geläufig sind, aber das Schmieden an sich ist auch in unserem industriellen Zeitalter eine unverzichtbare Verarbeitungsmethode.
Schmieden ermöglicht es die Eigenschaften eines Metalls sehr positiv und gezielt zu verbessern. Du findest geschmiedete Bauteile in der Formel 1, in der Luft- und Raumfahrt, im Schiffs- und Motorenbau und vielen Bereichen mehr.
Jetzt bauen wir ja keine Düsentriebwerksschaufeln, deshalb will ich die Hauptvorteile am Messerbau erläutern.
Grob gesagt ist ein Metallblock einem Baumstamm nicht so fern im Aufbau.
Auch im Metall finden wir Strukturen, die sich den Holzfasern im Baumstamm ähneln. Geschickterweise benutzt man in der Werkstoffkunde gleich den anschaulichen Begriff "FASSERN".
Im Bild 1.1 siehst du ein aus einem Blech ausgeschnittenes Messer. Die Fasern verlaufen parallel zueinander.
Im Bereich der Angel und der Spitze werden die FASERN unterbrochen und/oder abgeschnitten.
Das Bild 1.2 zeigt ein geschmiedetes Messer. Du siehst, dass die Fasern der Form folgend im Werkstück verlaufen. Sie verdichten sich in der Spitze und der Angel.
Der Vorteil des geschmiedeten Messers liegt auf der Hand, es ist an den durch die Form geschwächten Stellen (Spitze und scharfkantig abgesetzte Angel), durch die "Faserverdichtung (Gefügeverdichtung)" verstärkt. Bei Belastung hält die Spitze und die Angel viel höheren Kräften stand.
Rechts siehst Bilder von Gewindegängen an Schrauben.
Links wurde das Gewinde gerollt (Verformung fast identisch, wie beim Schmieden) und rechts wurde das Gewinde geschnitten.
Beim geschnittenen Gewinde hat der ungünstige Faserverlauf die Folge, dass bei einer Beanspruchung die einzelnen Schichten (helle und dunkle Streifen) aufeinander zu gleiten beginnen - das Gewinde schert ab.
Betrachtest das Bild links, leuchtet dir glaub ohne viel Erklärung ein, dass hier die Schichten nicht aufeinander gleiten können.
Das der "FASERVERLAUF" durch das Schmieden positiv beeinflusst und damit die Festigkeit erhöht werden kann, haben wir ja oben gesehen.
Die positive Wirkung des Schmiedens wirkt sich aber noch eine Größenordnung kleiner aus.
Metallatome ordnen sich in Kristallen. Diese Kristalle wachsen, wie bei Edelsteinen, nicht ins Unendliche. Die einzelnen Kristalle werden im Metall als "KÖRNER" bezeichnet. Sie bilden zum benachbarten Korn "KORNGRENZEN", welche in den Bildern 2 und 3 die schwarzen, unregelmäßigen Linien darstellen. Ein Verbund von Körnern nennt man GEFÜGE!
Stelle dir ein Glas gefüllt mit Sandkörnern vor. Ungefähr so ist Metall aufgebaut, nur ohne die Luft zwischen den (Sand-)Körnern.
Im Bild 2 siehst ein Metall mit normalen Körnern im Gefüge. Diese groben Körner bieten keinen sehr großen Wiederstand, wenn man die Körner zueinander verschiebt (Ein Messer/Schwert wird verbogen bis zum Bruch, als Beispiel).
Wird das Metall geschmiedet, dann verändert sich das Metallgefüge (Bild 3), es wird feinkörniger! Diese feinen Körner bieten einen sehr viel höheren Wiederstand und Zusammenhalt - das Metall wird fester und zäher.
Kurz noch als Zusammenfassung der Begriffe, geordnet nach der Größenordnung:
Metallatom - Korn - Gefüge - Faser- Metallblock (Außenform der Werkstücks)
Du siehst, durch das Schmieden (Hämmern) wir die Struktur des Metalls und dessen Eigenschaften bis auf Korngröße positiv beeinflusst!
Du dringst also mit einem Hammerschlag fast bis zum Atom vor.
Ein Schreiner tut sich da mit seiner Säge recht schwer tiefgreifend auf die Struktur des Baumstammes Einfluss zu nehmen, er muss sein Werkstück dem Rohstoff Baum anpassen.
Der Schmied hingegen kann vielmehr den Werkstoff bis in den inneren Aufbau "gestalten". Er kann den Werkstoff an die Erfordernisse des Werkstückes anpassen!
Wenn du jetzt noch das Schweißen, Härten, Weichglühen, Anlaßen, etc. , halt die "Wärmebehandlungen für Metalle" dazu nimmst, dann ist der Schmied der Herr über die Atome!
SCHMIEDEN ist eine hochtechnische und hochkomplexe Verarbeitungsweise von Metall, die auch in Zukunft unverzichtbar sein wird.
PS:
Viele Strukturen in geschmiedeten Werkstücken sind noch nicht gänzlich erforscht und bergen Rätsel. So ist z.B. die Absonderung von Arsen an den Korngrenzen bei einigen Damastarten gänzlich ein Rätsel. Die positiven Eigenschaften die hierdurch hervorgerufen werden sind toll, lassen sich aber nur mit bestimmten Damastfertigungsprozessen erzielen. Warum das so ist, weiß noch keiner!
Industriell kann die Methode nicht eingesetzt werden, aber der Schmied, der kann es! :-)
MOOCit-Frage
Was ist Schmieden?
"Schmieden ist das schlagartige spanlose Druckumformen von Metallen durch mehrere bis viele Werkzeugschläge zwischen zwei Werkzeugen unter örtlicher Änderung der Querschnittsform."