Kaltumformung
Die Kaltumformung ist ein Hochgeschwindigkeits-Metallformverfahren, bei dem Draht auf Länge abgetrennt und bei Raumtemperatur durch aufeinanderfolgende Gesenkkavitäten geformt wird — ohne Materialabtrag.
Die Kaltumformung — auch Kaltschlagen oder Kaltschmieden genannt — ist ein Hochgeschwindigkeits-Metallformverfahren, bei dem Draht von der Spule bei Raumtemperatur präzise auf Länge abgetrennt und anschließend durch eine Folge von Werkzeug- und Gesenkkavitäten bewegt wird. Das Metall wird durch Druckkraft in die gewünschte Geometrie überführt, ohne dass Material abgetragen wird.
Der Prozess zwingt das Metall über seine Streckgrenze hinaus — den Punkt, an dem eine bleibende Verformung eintritt —, aber unterhalb seiner Zugfestigkeit, die zu einem Bruch führen würde. Das Ergebnis ist ein endkonturnahes oder endkonturgetreues Bauteil, das bei hoher Geschwindigkeit und ohne Materialverlust hergestellt wird.
Warum kein Material abgetragen wird
Im Gegensatz zur spanenden Bearbeitung — bei der Material abgetrennt wird, um die Form zu erreichen — erzielt die Kaltumformung die Geometrie ausschließlich durch plastische Verdrängung. Das Metall fließt aus Bereichen mit Überschuss in Bereiche mit Defizit innerhalb des Werkzeugs. Die Kornstruktur des Metalls folgt der Kontur des fertigen Bauteils und bleibt dabei durchgehend und ungebrochen. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass kaltumgeformte Teile eine überlegene Dauerfestigkeit und Zugfestigkeit im Vergleich zu gefrästen oder gedrehten Gegenstücken aufweisen.
Die drei grundlegenden Verfahren
Alle Kaltumformungsprozesse basieren auf Kombinationen von drei grundlegenden Umformverfahren:
Forward Extrusion — Cross-Section
Backward Extrusion — Cross-Section
Upset (Heading) — Cross-Section
Vom Draht zum fertigen Bauteil
Auf einem Mehrstufenpressautomaten werden alle drei Verfahren über mehrere Stationen kombiniert. Ein Drahtabschnitt tritt in Station 1 ein und wird automatisch durch jede weitere Station transportiert, wobei an jeder Stufe eine andere Umformoperation durchgeführt wird, bis an der letzten Station ein fertiges Bauteil austritt.
Wesentliche Vorteile
| Vorteil | Detail |
|---|---|
| Geschwindigkeit | Bis zu 370 Teile pro Minute bei der Manzoni-Baureihe MA |
| Materialeffizienz | Weniger als 2 % Abfall — gegenüber bis zu 40 % bei der spanenden Bearbeitung |
| Mechanische Festigkeit | Kaltverfestigung während der Umformung erhöht die Zugfestigkeit um 20–35 % |
| Oberflächenqualität | Kaltumgeformte Oberflächen sind sauber und präzise, oft ohne Nachbearbeitung |
| Maßhaltigkeit | Toleranzen von ±0,02 mm sind bei Produktionsgeschwindigkeit erreichbar |
Temperatur: Per Definition Raumtemperatur
Die Kaltumformung erfolgt bei oder nahe Raumtemperatur — dies unterscheidet sie von der Warmumformung (200–850 °C) und dem Warmschmieden (oberhalb der Rekristallisationstemperatur). Bei Raumtemperatur bleibt die Kornstruktur des Metalls erhalten, und die Kaltverfestigung tritt mit jedem Umformschritt fortschreitend ein.
Bei Werkstoffen mit begrenzter Duktilität bei Raumtemperatur — wie Titan, Inconel oder bestimmte Edelstahlqualitäten — kann ein Induktions-Vorwärmsystem in den Drahtzuführbereich integriert werden, um den Werkstoff vor der Umformsequenz auf eine kontrollierte Warmumformungstemperatur zu bringen.
Werkstoffe
Die Kaltumformung eignet sich für:
- Kohlenstoffstähle (am häufigsten — Verbindungselemente, Automobil)
- Legierungsstähle
- Edelstahl (mit geeignetem Werkzeug und Schmierung)
- Aluminiumlegierungen
- Kupfer und Messing
- Titan und Inconel (mit Induktionsvorwärmung)
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