Nach Zeichnung und Schablone maschinell schmieden - Schmied
Nach Zeichnung und Schablone maschinell schmieden - Schmied
Nach Zeichnung und Schablone maschinell schmieden - Schmied
Einleitung
Beim maschinellen Schmieden nach Zeichnung und Schablone überträgst Du technische Vorgaben in eine sichere, planbare und maßhaltige Fertigungsfolge. Du liest die technische Zeichnung, wählst Vormaterial, Schmiedemaschine, Einsätze und Hilfswerkzeuge aus, legst die Umformschritte fest und kontrollierst das Schmiedestück während und nach der Bearbeitung. Eine Schablone unterstützt Dich beim schnellen Vergleich von Konturen; verbindliche Maße und Toleranzen entnimmst Du der Zeichnung und prüfst sie mit geeigneten Mess- und Prüfmitteln.
Der Kurs richtet sich an Auszubildende in der Metalltechnik, besonders im Umfeld von Metallbau, Metallgestaltung und Schmiedetechnik. Im Ausbildungsrahmenplan für Metallbauer der Fachrichtung Metallgestaltung gehört dazu, Schmiedehämmer sicher zu handhaben, Einsätze auszuwählen und Werkstücke mit oder ohne Hilfswerkzeuge nach Zeichnung und Schablone auf Maß zu schmieden. Praktische Arbeiten an Schmiedemaschinen dürfen nur nach Unterweisung, mit betrieblicher Freigabe und unter fachkundiger Aufsicht erfolgen.
Lernziele
Nach diesem aiMOOC kannst Du einen Arbeitsauftrag fachgerecht auswerten, eine einfache Schmiedefolge planen, die Funktion von Schablonen und Lehren unterscheiden, typische Maschinen und Einsätze benennen, Umformvorgänge gezielt auswählen sowie Maß-, Form- und Oberflächenfehler beurteilen. Außerdem kannst Du zentrale Schutzmaßnahmen am Schmiedehammer begründen und eine Qualitätskontrolle dokumentieren.
Beruflicher Auftrag und Fachbegriffe
Schmieden ist ein Druckumformen von Metallen. Das Werkstück wird durch Druckkräfte zwischen Werkzeugen geformt. Beim Warm- beziehungsweise Warmschmieden wird der Werkstoff in einem für ihn geeigneten Temperaturbereich umgeformt. Die zulässige Temperatur richtet sich nach Werkstoff, Abmessung, Umformgrad und betrieblicher Arbeitsanweisung. Die Glühfarbe kann einen Hinweis geben, ersetzt aber bei qualitätskritischen Arbeiten keine geeignete Temperaturkontrolle.
Beim Freiformschmieden enthalten die Werkzeuge die vollständige Werkstückform nicht. Die Form entsteht durch gezieltes Führen, Drehen und Verschieben des Werkstücks sowie durch die Wahl von Schlagstärke, Hubzahl und Einsätzen. Beim Gesenkschmieden ist die Werkstückform ganz oder teilweise als Negativform im Gesenk enthalten. Für Einzelstücke und kleine Serien ist Freiformschmieden häufig flexibler; bei wiederkehrenden Teilen kann Gesenkschmieden eine hohe Wiederholgenauigkeit ermöglichen.
Zeichnung fachgerecht auswerten
Die technische Zeichnung ist die verbindliche Grundlage für die Fertigung. Prüfe vor Arbeitsbeginn mindestens Benennung und Zeichnungsnummer, Werkstoff, Ausgangsquerschnitt, Ansichten und Schnitte, Maße, Radien, Winkel, Toleranzen, Oberflächenangaben und besondere Hinweise. Beachte den Maßstab: Zahlenwerte der Bemaßung gelten unabhängig davon, wie groß die Darstellung auf Papier oder Bildschirm erscheint.
Für die Arbeitsplanung zerlegst Du die Zielgeometrie in herstellbare Abschnitte. Kennzeichne Funktionsflächen, Symmetrieachsen, Übergänge, Absätze, Biegeradien und Bereiche mit besonderer Maßforderung. Lege danach fest, welche Form durch Recken, Stauchen, Breiten, Absetzen, Biegen, Lochen, Kehlen oder Schlichten entsteht. Plane die Reihenfolge so, dass genügend Werkstoff an der richtigen Stelle vorhanden bleibt und bereits hergestellte Bereiche nicht unnötig zurückverformt werden.
Schablone, Lehre und Messmittel
Eine Schablone bildet meist eine Kontur, einen Radius, einen Winkel oder eine wiederkehrende Form ab. Du hältst sie an das sicher abgelegte Werkstück und erkennst schnell, wo noch Material verteilt oder die Form berichtigt werden muss. Die Schablone eignet sich besonders für den laufenden Konturvergleich, ersetzt aber nicht automatisch eine Maßprüfung.
Eine Lehre dient dem Prüfen einer festgelegten Form oder eines Grenzzustands. Ein Messmittel liefert dagegen einen Zahlenwert. Typische Messmittel sind Messschieber, Stahllineal, Winkelmesser und geeignete Längenmesszeuge. Für heiße Werkstücke werden betriebsgeeignete Heißmesszeuge, Stichmaße oder Schablonen verwendet. Endmaße werden nach Arbeitsunterlage kontrolliert; dabei ist zu beachten, ob die Zeichnung das kalte Fertigmaß oder ein ausdrücklich angegebenes Warmmaß fordert.
Vormaterial und Materialverteilung planen
Beim Schmieden bleibt das Werkstoffvolumen näherungsweise erhalten, während sich Länge und Querschnitt verändern. Zunderverlust, Grat, Beschnitt und gegebenenfalls spanende Nacharbeit müssen zusätzlich berücksichtigt werden. Deshalb bestimmst Du die Ausgangsabmessung nicht nur nach der größten Länge, sondern nach dem benötigten Volumen und der geplanten Werkstoffverteilung.
Recken oder Strecken verlängert das Werkstück und verringert den Querschnitt. Stauchen verkürzt es und vergrößert den Querschnitt. Breiten vergrößert vor allem die Breite. Absetzen erzeugt einen örtlich begrenzten Querschnittswechsel. Schlichten verbessert Form, Geradheit, Oberfläche und Maßnähe gegen Ende der Schmiedefolge. Große Umformungen werden zweckmäßig auf mehrere Erwärmungen und Arbeitsschritte verteilt.
Schmiedemaschinen und Einsätze
Ein Maschinenhammer gibt die Umformenergie durch schnelle Schläge ab. Zum handwerklichen und betrieblichen Freiformschmieden werden beispielsweise Lufthämmer und Federhämmer eingesetzt. Wichtige Bauteile sind Gestell, Bär, Führung, Ober- und Untersattel sowie die massive Abstützung der Schlagkräfte. Eine Schmiedepresse bringt ihre Kraft langsamer und über einen längeren Kontaktweg ein. Dadurch unterscheiden sich Werkstofffluss, Bedienung und geeignete Arbeitsfolgen von denen eines Hammers.
Zu den austauschbaren Einsätzen und Hilfswerkzeugen gehören je nach Maschine Flach- und Formsättel, Absetzer, Kehlen, Schlichter, Dorne, Abschrotwerkzeuge und Gesenke. Sie müssen zur Maschine, zum Werkstoff, zur Werkstückgröße und zum geplanten Umformschritt passen. Vor dem Einbau prüfst Du Sitzflächen, Befestigung und Zustand. Ein Wechsel erfolgt nur bei sicher stillgesetzter Maschine nach Betriebsanweisung.
Arbeitsvorbereitung
Eine fachgerechte Arbeitsvorbereitung verhindert Fehlteile, unnötige Erwärmungen und gefährliche Improvisationen.
- Arbeitsauftrag: Zeichnung, Stückzahl, Werkstoff, Toleranzen, Oberfläche und Prüfumfang klären.
- Vormaterial: Werkstoffidentität, Querschnitt, Zuschnittlänge und Oberflächenzustand prüfen.
- Arbeitsfolge: Erwärmungen, Umformschritte, Zwischenprüfungen und mögliche Nacharbeit festlegen.
- Werkzeugauswahl: Schmiedezange, Sättel, Einsätze, Schablonen, Lehren und Messmittel bereitstellen.
- Maschinensicherheit: Schutz- und Bedieneinrichtungen, Not-Halt, Fußbetätigung und Arbeitsraum nach Betriebsanweisung prüfen.
- Qualitätsplanung: Sollmaße, Prüfpunkte, zulässige Abweichungen und Dokumentation bestimmen.
Beispiel einer maschinellen Schmiedefolge
Angenommen, aus Vierkantmaterial soll nach Zeichnung ein Werkstück mit verjüngtem Ende, definiertem Absatz und gebogener Kontur entstehen. Zuerst vergleichst Du Material und Zuschnitt mit der Arbeitsunterlage. Danach erwärmst Du den vorgesehenen Bereich gleichmäßig. Unter Flachsätteln reckst Du das Ende schrittweise aus und drehst das Werkstück regelmäßig, damit Querschnitt und Faserverlauf gleichmäßig bleiben. Den Absatz stellst Du mit passenden Absetzwerkzeugen her. Anschließend schlichtest und richtest Du das Werkstück.
Nach einer Zwischenprüfung wird die Biegung über eine geeignete Vorrichtung oder Formhilfe hergestellt. Die Schablone zeigt die Konturabweichung, während definierte Maße mit geeigneten Prüfmitteln kontrolliert werden. Ist die Umformtemperatur zu niedrig, wird das Werkstück erneut fachgerecht erwärmt, statt mit steigender Schlagstärke weiterzuarbeiten. Nach dem letzten Schmiedegang lässt Du das Werkstück nach Vorgabe abkühlen, entfernst lose Zunderreste sicher und führst die Endprüfung am kalten Werkstück durch, sofern die Arbeitsunterlage nichts anderes bestimmt.
Prozessbeobachtung und Korrektur
Beobachte während des Schmiedens die Lage des Werkstücks, den Kontakt zwischen Werkstück und Sattel, die Gleichmäßigkeit der Umformung sowie die Veränderung von Querschnitt und Länge. Korrigiere frühzeitig und mit kleinen, kontrollierten Umformschritten. Ein schräg aufgelegtes Werkstück kann sich verdrehen, ein zu großer Einzelhub kann tiefe Eindrücke verursachen und eine ungeeignete Zange kann das sichere Führen verhindern.
Eine Schablone wird nur bei stillstehender Maschine und sicher abgelegtem Werkstück eingesetzt. Messungen im Gefahrenbereich zwischen Ober- und Unterwerkzeug sind unzulässig. Lege das heiße Werkstück so ab, dass niemand es unbeabsichtigt berührt oder darüber stolpert.
Maß-, Form- und Qualitätsprüfung
Die Qualitätskontrolle vergleicht das Ist-Ergebnis mit Zeichnung, Schablone und Arbeitsauftrag. Geprüft werden je nach Werkstück:
- Maßprüfung: Längen, Querschnitte, Absätze, Winkel, Radien und Lochlagen.
- Formprüfung: Geradheit, Symmetrie, Fluchtung, Kontur und Übergänge.
- Oberflächenprüfung: Risse, Falten, Überlappungen, tiefe Kerben, Druckstellen und übermäßiger Zunder.
- Werkstoffzustand: Hinweise auf Überhitzung, Verbrennung oder Schmieden unterhalb des zulässigen Temperaturbereichs.
- Dokumentation: Messwerte, Abweichungen, Nacharbeit, Ausschussgrund und Freigabe.
Eine Falte entsteht, wenn Werkstoff ungünstig umgelegt und anschließend eingeschmiedet wird. Ein Riss kann unter anderem durch unzulässige Temperatur, ungünstige Kerbwirkung, zu starke örtliche Umformung oder einen ungeeigneten Werkstoffzustand begünstigt werden. Solche Fehler dürfen nicht einfach überschmiedet oder verdeckt werden. Die weitere Behandlung richtet sich nach Prüfvorgabe und betrieblicher Entscheidung.
Arbeitssicherheit am Schmiedehammer
Maschinelles Schmieden verbindet hohe Kräfte, heiße Werkstücke, Zunderflug, Lärm und Quetschstellen. Deshalb haben Betriebsanweisung, Unterweisung und Herstellerangaben Vorrang. Arbeite nur an einer freigegebenen Maschine und nur in dem Umfang, für den Du unterwiesen bist.
- Persönliche Schutzausrüstung: Augen- und Gehörschutz, Sicherheitsschuhe und Schmiedeschürze nach betrieblicher Festlegung tragen.
- Gefahrenbereich: Hände, Messmittel und Schablonen aus dem Bereich zwischen Ober- und Unterwerkzeug fernhalten.
- Werkstückführung: Eine passende Schmiedezange verwenden und sicheren Griff vor jedem Hub prüfen.
- Bedienung: Unbeabsichtigte Fußbetätigung verhindern; bei einem einzelnen Bedienelement darf nicht gleichzeitig von mehreren Personen am Hammer gearbeitet werden.
- Werkzeugwechsel: Einsätze nur an sicher stillgesetzter Maschine und nach der festgelegten Sicherungsprozedur wechseln.
- Arbeitsumgebung: Brennbare Gegenstände entfernen, Zuschauer fernhalten und heiße Werkstücke gekennzeichnet beziehungsweise sicher ablegen.
- Störung: Bei ungewöhnlichen Geräuschen, lockeren Einsätzen, Fehlfunktion oder unsicherem Werkstückhalt sofort stoppen und die verantwortliche Fachkraft informieren.
Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten dürfen nur im festgelegten Verantwortungsbereich erfolgen. Eigenmächtige Veränderungen an Schutzeinrichtungen, Fußschaltern oder Steuerungen sind unzulässig.
Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit
Eine durchdachte Schmiedefolge spart Material, Energie und Maschinenzeit. Vermeide überlange Zuschnitte, unnötige Wiedererwärmungen und übermäßige Zunderbildung. Passe die Erwärmungszone an den tatsächlich umzuformenden Bereich an, soweit Ofen und Arbeitsanweisung dies zulassen. Ausschussursachen sollten nicht nur behoben, sondern dokumentiert und für die Verbesserung von Zuschnitt, Werkzeugwahl, Temperaturführung und Umformfolge genutzt werden.
Merksätze
- Zeichnung: Sie legt Geometrie, Maße, Toleranzen, Werkstoff und besondere Anforderungen fest.
- Schablone: Sie ermöglicht einen schnellen Konturvergleich, ersetzt aber keine vorgeschriebene Maßprüfung.
- Werkstofffluss: Recken verlängert und verjüngt; Stauchen verkürzt und verdickt.
- Temperaturführung: Der zulässige Schmiedebereich richtet sich nach Werkstoff und Arbeitsvorgabe.
- Maschinensicherheit: Werkzeugwechsel, Prüfung und Störungsbeseitigung erfolgen nur bei sicherem Stillstand.
- Qualität: Frühzeitige Zwischenprüfungen sind wirtschaftlicher als späte umfangreiche Nacharbeit.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welche Unterlage ist für Maße und Toleranzen des Schmiedestücks verbindlich? (Die technische Zeichnung) (!Die Glühfarbe) (!Die Zangenlänge) (!Die Maschinenfarbe)
Wozu dient eine Schablone beim Schmieden hauptsächlich? (Zum schnellen Vergleich einer Kontur) (!Zum Messen der Werkstoffhärte) (!Zum Ermitteln der Ofenleistung) (!Zum Schmieren des Gesenks)
Was kennzeichnet das Freiformschmieden? (Die vollständige Werkstückform ist nicht im Werkzeug enthalten) (!Das Werkstück wird ausschließlich kalt bearbeitet) (!Das Werkstück wird nur spanend bearbeitet) (!Das Werkstück bleibt während der Bearbeitung unbewegt)
Welche Wirkung hat Recken auf ein Werkstück? (Die Länge nimmt zu und der Querschnitt nimmt ab) (!Die Länge nimmt ab und der Querschnitt nimmt zu) (!Nur die Werkstofffarbe ändert sich) (!Das Werkstück wird ohne Formänderung gehärtet)
Welche Wirkung hat Stauchen auf ein Werkstück? (Die Länge nimmt ab und der Querschnitt nimmt zu) (!Die Länge nimmt zu und der Querschnitt nimmt ab) (!Das Werkstück wird ausschließlich gebogen) (!Der Werkstoff wird vollständig getrennt)
Was ist vor dem Wechsel eines Maschineneinsatzes erforderlich? (Die Maschine sicher stillsetzen) (!Den Hammer schneller laufen lassen) (!Das Werkstück im Gefahrenbereich ablegen) (!Den Fußschalter dauerhaft betätigen)
Warum werden Zwischenprüfungen während der Schmiedefolge durchgeführt? (Abweichungen sollen früh erkannt und korrigiert werden) (!Die Zeichnung soll ersetzt werden) (!Die Erwärmung soll grundsätzlich entfallen) (!Die Maschine soll ohne Bedienperson weiterlaufen)
Welches Prüfmittel liefert einen Zahlenwert für eine Werkstückbreite? (Ein Messschieber) (!Eine reine Konturschablone) (!Eine Schmiedezange) (!Ein Flachsattel)
Was ist eine Falte am Schmiedestück? (Ein ungünstig umgelegter und eingeschmiedeter Werkstoffbereich) (!Eine vorgeschriebene Maßlinie) (!Eine sichere Ablage für heiße Teile) (!Ein Bauteil des Fußschalters)
Was ist beim Prüfen eines heißen Schmiedestücks besonders wichtig? (Die Prüfung erfolgt außerhalb des Gefahrenbereichs mit geeigneten Mitteln) (!Die Hand wird zwischen die Sättel geführt) (!Die Schablone wird während des Hubs angelegt) (!Das Werkstück wird ohne Zange festgehalten)
Memory
| Technische Zeichnung | Verbindliche Maße und Toleranzen |
| Schablone | Schneller Konturvergleich |
| Recken | Verlängern bei kleinerem Querschnitt |
| Stauchen | Verkürzen bei größerem Querschnitt |
| Absetzen | Örtlicher Querschnittswechsel |
| Schlichten | Form und Oberfläche verbessern |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Arbeitsschritt |
|---|---|
| Arbeitsauftrag analysieren | Zeichnung, Werkstoff und Prüfvorgaben klären |
| Vormaterial vorbereiten | Querschnitt, Zuschnitt und Werkstoffidentität prüfen |
| Werkzeug auswählen | Zange, Sättel, Einsätze und Schablone bereitstellen |
| Maschinell umformen | Geplante Schmiedefolge kontrolliert ausführen |
| Qualität dokumentieren | Maße, Kontur, Fehler und Freigabe festhalten |
Kreuzworträtsel
| Lufthammer | Welche Schmiedemaschine arbeitet mit schnellen maschinellen Schlägen und wird oft zum Freiformschmieden eingesetzt? |
| Schablone | Womit wird eine Werkstückkontur schnell verglichen? |
| Recken | Wie heißt das Verlängern eines Werkstücks bei abnehmendem Querschnitt? |
| Stauchen | Wie heißt das Verkürzen eines Werkstücks bei zunehmendem Querschnitt? |
| Gesenk | Welches Formwerkzeug enthält die Werkstückform ganz oder teilweise als Negativ? |
| Messschieber | Welches Messmittel eignet sich für Außen-, Innen- und Tiefenmaße? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Fachbegriffe: Erstelle eine beschriftete Skizze mit Recken, Stauchen, Absetzen und Schlichten und zeige jeweils die Veränderung von Länge und Querschnitt.
- Zeichnungsanalyse: Markiere in einer einfachen Werkzeichnung alle Angaben, die Du vor dem Schmieden prüfen musst.
- Schablonenvergleich: Entwirf aus Karton eine Konturschablone für einen einfachen Haken und beschreibe ihre Grenzen als Prüfmittel.
- Arbeitssicherheit: Gestalte ein Warnplakat mit fünf begründeten Regeln für den Arbeitsplatz am Schmiedehammer.
Standard
- Arbeitsplan: Entwickle für ein Werkstück mit Spitze und Absatz eine Schmiedefolge mit Erwärmungen, Werkzeugen und Zwischenprüfungen.
- Materialbedarf: Vergleiche zwei mögliche Vormaterialquerschnitte und begründe, welcher für ein vorgegebenes Schmiedestück günstiger ist.
- Qualitätsprüfung: Erstelle ein Prüfprotokoll für Länge, Querschnitt, Geradheit, Kontur und Oberfläche eines Schmiedestücks.
- Fehleranalyse: Fotografiere oder skizziere typische Formfehler und ordne jedem Fehler eine mögliche Ursache sowie eine vorbeugende Maßnahme zu.
Schwer
- Prozessoptimierung: Untersuche eine vorhandene Schmiedefolge und entwickle eine Variante mit weniger Wiedererwärmungen und geringerer Nacharbeit.
- Versuchsplanung: Plane einen betreuten Werkstattversuch, in dem Du den Einfluss verschiedener Drehfolgen auf die Gleichmäßigkeit eines ausgeschmiedeten Vierkants vergleichst.
- Fachinterview: Befrage eine erfahrene Fachkraft zu Werkzeugwahl, Temperaturführung und Zwischenprüfung am Maschinenhammer und werte die Aussagen fachlich aus.
- Lernvideo: Produziere in einer freigegebenen Lernumgebung ein Video, das Zeichnungsanalyse, Arbeitsplanung, Sicherheitsprüfung und Qualitätskontrolle erklärt, ohne gefährliche Bedienhandlungen nachzustellen.
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Lernkontrolle
- Arbeitsplanung: Ein Werkstück ist nach dem Recken zu lang und am Absatz zu dünn. Analysiere die wahrscheinlich ungünstige Werkstoffverteilung und entwickle eine verbesserte Schmiedefolge.
- Zeichnung und Schablone: Begründe anhand eines Beispiels, warum eine passende Konturschablone eine Maßprüfung mit Messmitteln nicht vollständig ersetzt.
- Maschinenauswahl: Vergleiche Maschinenhammer und Schmiedepresse für ein großes, dickwandiges Werkstück und leite Kriterien für eine begründete Auswahl ab.
- Qualitätsabweichung: Ein Werkstück ist maßhaltig, zeigt aber eine eingeschmiedete Falte. Bewerte die Freigabefähigkeit und beschreibe das weitere Vorgehen.
- Sicherheitsanalyse: Beurteile eine Situation, in der eine zweite Person das Werkstück hält, während nur die erste Person den Fußschalter bedient. Entwickle eine sichere Alternative.
- Nachhaltigkeit: Erkläre, wie Zuschnitt, Erwärmungsstrategie, Zwischenprüfung und Werkzeugwahl gemeinsam Material- und Energieverbrauch beeinflussen.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema sind wichtig:
- Ein fachlich richtiger Arbeitsplan auf Grundlage einer technischen Zeichnung.
- Eine begründete Auswahl von Vormaterial, Maschine, Einsätzen, Zange und Prüfmitteln.
- Die sichere Beschreibung der Vorbereitung, Bedienung, Zwischenprüfung und Stillsetzung.
- Die korrekte Anwendung der Fachbegriffe Recken, Stauchen, Breiten, Absetzen und Schlichten.
- Ein Prüfprotokoll mit Sollwerten, Istwerten, Konturbewertung und dokumentierten Abweichungen.
- Eine reflektierte Fehleranalyse mit Ursache, Auswirkung und vorbeugender Maßnahme.
- Ein Nachweis, dass betriebliche Sicherheitsregeln, Unterweisung und Verantwortungsgrenzen verstanden wurden.
OERs zum Thema
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