Werkstücke strecken, breiten und schlichten - Schmied 2
Werkstücke strecken, breiten und schlichten - Schmied 2
Einleitung
Werkstücke strecken, breiten und schlichten - Schmied behandelt drei zentrale Arbeitsgänge des manuellen Freiformschmiedens. Du lernst, wie sich der Werkstofffluss durch Hammerform, Schlagrichtung, Werkstücklage und Schmiedetemperatur steuern lässt. Der Lernkurs richtet sich an Auszubildende im Schmiedehandwerk und in der Metallgestaltung.
Beim Schmieden wird ein metallisches Werkstück durch Druckkräfte plastisch umgeformt. Beim handwerklichen Freiformschmieden geschieht dies überwiegend zwischen Schmiedehammer und Amboss. Das Volumen bleibt – abgesehen von Zunder- und Abbrandverlusten – näherungsweise erhalten. Wird ein Werkstück länger, muss sein Querschnitt kleiner werden; wird es breiter, nimmt meist seine Dicke ab.
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Glühendes Metall wird zwischen Hammer und Amboss plastisch umgeformt.
Lernziele
Nach der Bearbeitung dieses aiMOOCs kannst Du:
- Strecken: den Arbeitsgang fachlich erklären, den Materialfluss vorausplanen und ein Werkstück kontrolliert verlängern.
- Breiten: ein Werkstück gezielt verbreitern, ohne Dicke, Kanten und Ebenheit aus dem Blick zu verlieren.
- Schlichten: Oberflächen, Kanten und Querschnitte durch leichte, überlappende Schläge fertig bearbeiten.
- Werkzeugauswahl: Hammerbahn, Finne, Schlichthammer, Ambossbahn, Zange und Messmittel passend einsetzen.
- Qualitätssicherung: Maße, Form, Oberfläche und typische Schmiedefehler beurteilen.
- Arbeitsschutz: Gefährdungen durch Hitze, Funken, Zunder, Lärm, Schlagwerkzeuge und heiße Werkstücke beherrschen.
Fachliche Grundlagen
Schmiedegerechter Werkstoffzustand
Stahl lässt sich nur in einem für die jeweilige Stahlsorte geeigneten Temperaturbereich sicher und wirtschaftlich warm umformen. Die genaue Schmiedetemperatur hängt vom Werkstoff, vom Querschnitt und vom Arbeitsgang ab. Farbvergleiche sind nur bei geeigneter Beleuchtung sinnvoll und ersetzen keine Werkstoffangabe oder betriebliche Arbeitsanweisung.
Ein zu kaltes Werkstück verlangt hohe Umformkräfte und kann Risse entwickeln. Ein überhitztes oder bereits verbranntes Werkstück kann durch starken Zunder, grobes Gefüge und bleibende Werkstoffschädigung unbrauchbar werden. Deshalb planst Du kurze Arbeitsfolgen pro Hitze, beobachtest den Werkstoffzustand und wärmst rechtzeitig nach.
Die Glühfarbe liefert nur zusammen mit Werkstoffkenntnis und geeigneter Beleuchtung einen brauchbaren Hinweis.
Werkzeuge und Wirkflächen
- Amboss: Die Ambossbahn bildet die Gegenfläche. Kanten, Horn, Vierkantloch und Rundloch werden je nach Arbeitsgang gezielt genutzt.
- Schmiedehammer: Die Bahn dient zum flächigen Formen und Glätten. Die Finne oder eine ballige Bahn konzentriert die Kraft und fördert einen gerichteten Materialfluss.
- Schlichthammer: Eine große, saubere Wirkfläche unterstützt die Endbearbeitung. Beim Arbeiten mit einem Hilfshammer setzt eine Person das Werkzeug, während eine zweite Person mit dem Zuschlaghammer schlägt.
- Schmiedezange: Sie muss zum Querschnitt passen und das Werkstück sicher halten, ohne unkontrolliertes Verdrehen zuzulassen.
- Messmittel: Schmiedezirkel, Lehren, Stahllineal und Richtkante helfen bei der Kontrolle. Empfindliche Präzisionsmessmittel gehören nicht an glühende Oberflächen.
- Schmiedebürste: Lose Zunderschichten werden vor dem Schlichten entfernt, damit sie nicht in die Oberfläche eingeschlagen werden.
Unterschiedliche Hammerformen erzeugen unterschiedliche Druckverteilungen und damit unterschiedlichen Werkstofffluss.
Materialfluss verstehen
Der Werkstoff fließt bevorzugt aus dem Bereich hoher Druckspannung in freie Richtungen. Eine schmale Wirkfläche dringt stärker ein und verdrängt den Werkstoff gezielter als eine breite, ebene Bahn. Bei der Finne erfolgt der Hauptfluss überwiegend quer zur Längsrichtung der Finne.
| Arbeitsgang | Hauptziel | Typische Formänderung | Fachlicher Schwerpunkt |
|---|---|---|---|
| Strecken oder Recken | Werkstück verlängern | Länge nimmt zu, Querschnitt nimmt ab | Schlagreihen, Drehen, Maßkontrolle |
| Breiten | Werkstück verbreitern | Breite nimmt zu, Dicke nimmt ab | Materialfluss quer zur Werkstücklängsachse |
| Schlichten | Endform und Oberfläche verbessern | Nur geringe Formänderung | leichte, überlappende Schläge und saubere Wirkflächen |
Werkstücke strecken
Beim Strecken, auch Recken genannt, wird ein Werkstück verlängert. Gleichzeitig verkleinert sich sein Querschnitt. Das Verfahren ist beispielsweise beim Ausschmieden einer Spitze, eines Schafts, einer Angel oder eines langgestreckten Zwischenstücks notwendig.
Soll der Werkstoff mit der Finne in Längsrichtung fließen, wird die Finne quer zur Werkstücklängsachse geführt. Du setzt gleichmäßige, überlappende Schläge in geordneten Reihen. Danach wird das Werkstück gedreht und erneut bearbeitet. Das regelmäßige Drehen unterstützt einen symmetrischen Querschnitt und verhindert, dass nur eine Seite ausdünnt.
- Streckfolge planen: Ausgangsmaß, Sollmaß, Streckzone und Übergänge festlegen.
- Erwärmen: Nur den benötigten Bereich auf geeignete Schmiedetemperatur bringen.
- Vorrecken: Mit Finne oder balliger Bahn Material in Längsrichtung treiben.
- Drehen: Das Werkstück kontrolliert um 90 Grad drehen und die gegenüberliegenden Flächen bearbeiten.
- Einebnen: Entstandene Riefen mit der Hammerbahn überlappend einebnen.
- Prüfen: Länge, Querschnitt, Geradheit und Übergänge kontrollieren.
- Nachwärmen: Vor zu starkem Temperaturabfall erneut erwärmen.
Beim Strecken müssen Schlagfolge, Werkstückdrehung und Temperatur zusammenpassen.
Typische Fehler beim Strecken
- Keiliger Querschnitt: Eine Seite wurde stärker ausgeschmiedet als die gegenüberliegende.
- Schlangenlinie: Unsymmetrische Schläge oder falsches Auflegen haben das Werkstück gekrümmt.
- Absätze und Einschnürungen: Schlagreihen überlappten nicht ausreichend oder der Übergang wurde zu stark bearbeitet.
- Verdrehung: Die Zange hielt nicht fluchtend oder das Werkstück wurde beim Drehen versetzt.
- Risse: Der Werkstoff war ungeeignet, zu kalt, vorgeschädigt oder wurde mit zu großer lokaler Umformung belastet.
- Tiefe Hammermarken: Zu scharfe Werkzeugkanten, verschmutzte Bahnen oder unkontrollierte Schläge haben Kerben erzeugt.
Werkstücke breiten
Beim Breiten wird die Werkstückbreite vergrößert. Dabei nimmt vor allem die Dicke ab; je nach Auflage und Werkzeug kann sich das Werkstück zusätzlich etwas verlängern. Breiten wird etwa beim Ausschmieden eines Blattes, einer Lasche, eines Beschlags oder eines flachen Endes eingesetzt.
Mit einer Finne wird der Werkstoff gezielt in Querrichtung getrieben. Da der Materialfluss überwiegend quer zur Finne verläuft, wird die Finne zum Breiten annähernd parallel zur Werkstücklängsachse geführt. Die einzelnen Schlagbahnen müssen sich überdecken. Anschließend werden Riefen mit der Hammerbahn eingeebnet.
- Breitenzone markieren: Den Bereich und die gewünschte Endkontur festlegen.
- Mittig beginnen: Material kontrolliert von der Mitte zu den Rändern verteilen.
- Dicke überwachen: Nicht nur die Breite, sondern auch die verbleibende Dicke prüfen.
- Kanten führen: Ausbeulungen, dünne Randzonen und Falten frühzeitig korrigieren.
- Zwischenschlichten: Riefen einebnen, bevor sie sich bei weiterer Umformung vertiefen.
- Schablone verwenden: Endkontur, Symmetrie und Übergänge regelmäßig vergleichen.
Beim Breiten ist die gleichmäßige Dicke ebenso wichtig wie das Breitenmaß.
Typische Fehler beim Breiten
- Zu dünne Ränder: Der Rand wurde zu häufig oder mit zu hoher lokaler Druckwirkung getroffen.
- Unsymmetrische Kontur: Schlagzahl, Schlagstärke oder Werkstücklage unterschieden sich auf beiden Seiten.
- Welligkeit: Material wurde ungleich verteilt oder ohne ausreichende Zwischenkorrektur weiter ausgeschmiedet.
- Faltenbildung: Werkstoff staute sich lokal, statt sauber in die gewünschte Richtung zu fließen.
- Verlorene Ebenheit: Das Werkstück lag nicht voll auf der Ambossbahn oder wurde durch schräges Schlagen verworfen.
Werkstücke schlichten
Schlichten ist beim Schmieden die Fein- und Endbearbeitung eines noch ausreichend warmen Werkstücks. Leichte, flächige und überlappende Schläge verbessern Oberfläche, Ebenheit, Kantenverlauf und Maßhaltigkeit. Das Schmiedeschlichten ist ein umformender Arbeitsgang und darf nicht mit dem spanenden Schlichten beim Drehen oder Fräsen verwechselt werden.
Vor dem Schlichten werden Ambossbahn und Hammerbahn kontrolliert sowie lose Zunderschichten entfernt. Eine saubere, leicht ballige Hammerbahn verhindert scharfkantige Abdrücke. Bei größeren Flächen kann ein Schlichthammer oder Setzhammer eingesetzt werden. Die Schläge erfolgen rhythmisch, mit geringer Schlagenergie und vollständiger Überdeckung.
- Oberfläche vorbereiten: Zunder abbürsten und Wirkflächen sauber halten.
- Endkontur sichern: Vor dem Glätten prüfen, ob Querschnitt und Maße bereits nahe am Soll liegen.
- Leicht schlagen: Nicht mehr grob umformen, sondern Erhebungen gezielt einebnen.
- Überlappend arbeiten: Jede Schlagspur wird teilweise von der nächsten überdeckt.
- Richten: Ebenheit, Geradheit und Kantenverlauf auf der Ambossbahn kontrollieren.
- Endprüfung: Maße, Symmetrie, Oberfläche, Übergänge und Fehlerfreiheit beurteilen.
Auch beim maschinellen Freiformschmieden folgen Recken und Schlichten dem Prinzip von grober zu feiner Umformung.
Zusammenhang der drei Arbeitsgänge
In der Praxis werden Strecken, Breiten und Schlichten selten vollständig getrennt. Ein Werkstück kann zuerst gestreckt, anschließend lokal gebreitet und während der gesamten Bearbeitung zwischengeschlichtet werden. Die sinnvolle Reihenfolge lautet meist:
- Grobformen: Mit konzentrierter Druckwirkung schnell Material verlagern.
- Zwischenprüfen: Maße, Achsen, Dicke und Übergänge kontrollieren.
- Feinformen: Schlagenergie verringern und Kontur genauer ausarbeiten.
- Schlichten: Oberfläche und Geometrie mit leichten, überlappenden Schlägen fertigstellen.
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Arbeitsplanung für ein Übungswerkstück
Als Übungswerkstück eignet sich ein Flachstab mit einer gestreckten Zone, einem gebreiteten Ende und einer geschlichteten Oberfläche. Die Ausführung erfolgt ausschließlich in einer ausgestatteten Schmiede unter Anleitung einer fachkundigen Person.
- Arbeitsauftrag klären: Zeichnung, Ausgangsmaterial, Werkstoff, Sollmaße und Toleranzen lesen.
- Gefährdungen beurteilen: Persönliche Schutzausrüstung, sichere Wege, Löschmittel, Zangenwahl und Zuschauerabstand festlegen.
- Werkzeuge bereitstellen: Hammer, Zange, Schmiedebürste, Lehren, Schmiedezirkel und gegebenenfalls Schlichthammer prüfen.
- Erwärmungsfolge planen: Nur die jeweils zu bearbeitende Zone erwärmen und unnötigen Abbrand vermeiden.
- Strecken: Länge schrittweise erzeugen und den Querschnitt regelmäßig prüfen.
- Breiten: Material symmetrisch verteilen und die Restdicke sichern.
- Schlichten: Zunder entfernen, Flächen einebnen und Kanten sauber ausarbeiten.
- Prüfen und dokumentieren: Istmaße, Abweichungen, Fehler, Ursachen und Verbesserungen festhalten.
Qualität eines guten Werkstücks
Ein fachgerecht bearbeitetes Werkstück besitzt die geforderten Maße und eine nachvollziehbare Form. Querschnitte ändern sich gleichmäßig, Übergänge sind fließend oder bewusst scharf abgesetzt, Kanten sind nicht unbeabsichtigt ausgedünnt, und die Oberfläche weist keine tiefen Schlagmarken, Zundereinschlüsse, Falten oder Risse auf. Die Beurteilung berücksichtigt außerdem, ob material- und zeitsparend gearbeitet wurde.
Arbeitsschutz
Schmiedearbeiten dürfen in der Ausbildung nur nach Unterweisung, mit geeigneter Ausrüstung und unter fachkundiger Aufsicht durchgeführt werden.
- Persönliche Schutzausrüstung: Schutzbrille, Gehörschutz, Sicherheitsschuhe und geeignete Schmiedeschürze nach betrieblicher Festlegung tragen.
- Kleidung: Eng anliegende, hitzegeeignete Kleidung verwenden; synthetische, leicht schmelzende Stoffe vermeiden.
- Zangenhaltung: Das heiße Werkstück sicher fassen und Hände aus Schlag- und Quetschbereichen halten.
- Hammerprüfung: Fester Stielsitz, unbeschädigter Stiel und gratfreie Schlagflächen sind Voraussetzung.
- Heiße Werkstücke: Ablageplätze kennzeichnen; auch dunkel erscheinender Stahl kann noch schwere Verbrennungen verursachen.
- Zunder und Funken: Augen schützen, Arbeitsbereich freihalten und brennbare Stoffe entfernen.
- Zusammenarbeit: Bei Vorschmied und Zuschläger gelten eindeutige Kommandos, abgestimmter Rhythmus und sichere Standpositionen.
- Betriebsanweisung: Werkstoffdaten, Maschinenregeln, Absaugung, Brandschutz und Erste Hilfe des Ausbildungsbetriebs haben Vorrang.
Quellen und weiterführende Informationen
- Schmieden: Überblick über Verfahren, Werkstoffe, Freiform- und Gesenkschmieden.
- Schmiedehammer: Aufbau, Hammerformen und Hilfshämmer.
- BGHM – Ambosse: Hinweise für sicheres Arbeiten am Amboss.
- BGHM – Schmiedehammer: Schutzmaßnahmen beim Arbeiten mit Schmiedehämmern.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welche Formänderung kennzeichnet das Strecken? (Die Länge nimmt zu und der Querschnitt nimmt ab) (!Die Länge nimmt ab und der Querschnitt nimmt zu) (!Nur die Oberfläche wird poliert) (!Das Werkstück wird ohne Formänderung erwärmt)
Was ist das Hauptziel des Breitens? (Die Breite gezielt zu vergrößern) (!Die Werkstücklänge vollständig zu beseitigen) (!Den Werkstoff spanend abzutragen) (!Das Werkstück abzuschrecken)
Wozu dient das Schlichten beim Schmieden? (Zur Verbesserung von Oberfläche und Endgeometrie) (!Zum Aufschmelzen des Werkstücks) (!Zum Bohren eines Lochs) (!Zum chemischen Entzundern)
In welche Richtung fließt der Werkstoff bei einem Finnenschlag hauptsächlich? (Quer zur Längsrichtung der Finne) (!Nur senkrecht nach unten) (!Ausschließlich in Richtung des Hammerstiels) (!Ohne erkennbare Vorzugsrichtung)
Wie wird die Finne beim Strecken typischerweise zur Werkstücklängsachse geführt? (Quer zur Werkstücklängsachse) (!Ausschließlich senkrecht nach oben) (!Ohne Kontakt zum Werkstück) (!Nur am kalten Werkstück)
Warum wird ein Werkstück beim Strecken regelmäßig gedreht? (Damit der Querschnitt möglichst gleichmäßig bleibt) (!Damit es schneller abkühlt) (!Damit mehr Zunder entsteht) (!Damit die Zange nicht benötigt wird)
Warum wird loser Zunder vor dem Schlichten entfernt? (Damit er nicht in die Oberfläche eingeschlagen wird) (!Damit der Stahl sofort gehärtet wird) (!Damit das Werkstück schwerer wird) (!Damit die Hammerbahn scharfkantig wird)
Welche Schlagweise ist für das Schlichten geeignet? (Leichte und überlappende Schläge) (!Ungezielte Schläge mit maximaler Kraft) (!Schläge nur auf eine einzige Stelle) (!Schläge mit beschädigter Hammerbahn)
Welche Gefahr besteht bei zu kaltem Schmieden? (Erhöhte Umformkräfte und Rissgefahr) (!Der Stahl wird flüssig) (!Der Amboss verliert sofort seine Masse) (!Das Werkstück verzundert überhaupt nicht mehr)
Welche Aussage zur Volumenänderung beim Schmieden ist fachlich richtig? (Das Volumen bleibt abgesehen von Verlusten näherungsweise erhalten) (!Das Volumen verdoppelt sich bei jedem Schlag) (!Das Volumen verschwindet beim Breiten) (!Das Volumen hängt nur von der Hammerfarbe ab)
Memory
| Strecken | Verlängern bei kleiner werdendem Querschnitt |
| Breiten | Vergrößern der Breite bei meist kleiner werdender Dicke |
| Schlichten | Feinbearbeiten von Oberfläche und Endform |
| Finne | Schmale Wirkfläche für gerichteten Materialfluss |
| Hammerbahn | Flächige Wirkfläche zum Formen und Einebnen |
| Zunder | Oxidschicht auf der heißen Stahloberfläche |
| Schmiedezirkel | Messmittel zur Kontrolle von Abständen und Querschnitten |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Wirkung oder Zweck |
|---|---|
| Strecken | Werkstück verlängern und Querschnitt verkleinern |
| Breiten | Werkstück verbreitern und Dicke verringern |
| Schlichten | Oberfläche und Geometrie feinbearbeiten |
| Zunder entfernen | Eingeschlagene Oxidteilchen vermeiden |
| Werkstück drehen | Gleichmäßigen Querschnitt unterstützen |
...
Kreuzworträtsel
| Strecken | Welcher Arbeitsgang verlängert ein Werkstück bei kleiner werdendem Querschnitt? |
| Breiten | Welcher Arbeitsgang vergrößert die Werkstückbreite? |
| Amboss | Welche massive Unterlage bildet die Gegenfläche zum Hammer? |
| Finne | Wie heißt die schmale Wirkfläche am Hammer? |
| Zunder | Wie heißt die Oxidschicht auf heißem Stahl? |
| Schlichten | Wie heißt die Feinbearbeitung durch leichte überlappende Hammerschläge? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Fachwortkarten: Erstelle Karten zu Strecken, Breiten, Schlichten, Bahn, Finne, Zunder und Schmiedezirkel. Ergänze jeweils Definition, Werkzeug und typische Fehler.
- Materialflussskizze: Zeichne für Strecken und Breiten Pfeile ein, die den erwarteten Werkstofffluss bei einem Finnenschlag darstellen.
- Werkzeugcheck: Untersuche unter Aufsicht drei Schmiedehämmer und beschreibe Bahnform, Finne, Stielzustand und geeignete Verwendung.
- Videobeobachtung: Wähle eine eingebettete Schmiedesequenz und protokolliere Werkstücklage, Schlagrichtung, Drehen und Zwischenkontrolle.
Standard
- Übungsstück planen: Entwickle eine Arbeitsfolge für einen Flachstab mit gestreckter Zone, gebreitetem Ende und geschlichteter Fläche.
- Maßkontrolle: Lege geeignete Prüfstellen fest und begründe, ob Schmiedezirkel, Lehre, Richtkante oder Stahllineal verwendet werden.
- Fehleranalyse: Fotografiere mit Erlaubnis ein fehlerhaftes Übungsstück und ordne jede Abweichung einer wahrscheinlichen Ursache sowie einer Korrekturmaßnahme zu.
- Erklärvideo: Produziere ein kurzes Ausbildungsvideo, das den Unterschied zwischen Grobformen und Schlichten sicher und fachsprachlich erklärt.
Schwer
- Prozessoptimierung: Vergleiche zwei mögliche Schlagfolgen für dasselbe Werkstück und bewerte Zeitbedarf, Wärmenutzung, Zunderverlust und Maßhaltigkeit.
- Qualitätsbericht: Erstelle einen Prüfbericht mit Sollmaßen, Istmaßen, Toleranzen, Oberflächenbeurteilung und Freigabeentscheidung.
- Handhammer und Maschinenhammer: Untersuche, wie sich Umformgeschwindigkeit, Schlagenergie, Werkzeugführung und Sicherheitsabstand auf den Arbeitsprozess auswirken.
- Betriebserkundung: Führe ein Interview mit einer Fachkraft über Strecken, Breiten und Schlichten und dokumentiere mindestens drei betriebliche Qualitätsregeln.
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Lernkontrolle
- Arbeitsfolge begründen: Für ein Werkstück mit langem Schaft und breiter Lasche sollst Du eine Fertigungsreihenfolge entwickeln. Begründe Werkzeug, Schlagrichtung, Drehfolge und Zeitpunkt des Schlichtens.
- Fehlerbild übertragen: Ein Werkstück ist nach dem Strecken gekrümmt, an einer Seite dünner und tief eingekerbt. Leite aus jedem Fehler eine wahrscheinliche Ursache und eine konkrete Verbesserung ab.
- Materialerhaltung anwenden: Erkläre ohne exakte Berechnung, warum ein verlängertes Werkstück bei annähernd gleichem Volumen einen kleineren Querschnitt besitzen muss.
- Qualität entscheiden: Beurteile anhand einer selbst erstellten Prüfliste, ob ein Übungsstück nachgearbeitet, freigegeben oder ausgesondert werden sollte.
- Sicherheitsfall analysieren: Bei einer Schmiedearbeit liegt ein heißes Werkstück unmarkiert auf einem gemeinsamen Arbeitstisch. Entwickle Sofortmaßnahmen und vorbeugende Regeln.
- Verfahren vergleichen: Vergleiche das Schlichten mit der Hammerbahn und das Schlichten mit einem aufgesetzten Schlichthammer hinsichtlich Führung, Teamarbeit, Oberfläche und Gefährdung.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema sind folgende Leistungen wichtig:
- Fachgespräch: Du erklärst Werkstofffluss, Strecken, Breiten, Schlichten und den Einfluss der Wirkflächen korrekt.
- Arbeitsplanung: Du erstellst eine sichere und wirtschaftliche Reihenfolge mit Werkzeug-, Wärme- und Prüfplanung.
- Praktische Ausführung: Du fertigst unter Aufsicht ein Übungswerkstück mit gleichmäßigem Querschnitt, kontrollierter Breite und geschlichteter Oberfläche.
- Maß- und Sichtprüfung: Du dokumentierst Soll- und Istzustand sowie Abweichungen nachvollziehbar.
- Fehlerreflexion: Du benennst Ursachen eigener Abweichungen und leitest wirksame Verbesserungen ab.
- Arbeitsschutz: Du hältst Unterweisung, Schutzausrüstung, sichere Werkzeugführung, Ablage heißer Teile und betriebliche Regeln konsequent ein.
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