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Schmiedetechniken und Formgebung – Strecken beim Schmieden verstehen

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Schmiedetechniken und Formgebung – Strecken beim Schmieden verstehen

Kurzbeschreibung: Du untersuchst beim Schmieden das Strecken – in der Fachsystematik häufig auch Recken genannt. Im Mittelpunkt stehen Querschnittsänderung, Materialfluss, Prozessbeobachtung und sichere Entscheidungen in der Ausbildung.

Zielgruppe: Berufsausbildung Metalltechnik, Metallbau, Fertigungs- und Umformtechnik.

Lernziel: Du kannst erklären, warum ein Werkstück beim Strecken länger und im Querschnitt kleiner wird, den Materialfluss an Bildern und Videos beurteilen, eine einfache Volumenabschätzung durchführen und sicherheitsrelevante Situationen begründet bewerten.

Einleitung

Beim Strecken wird ein Werkstück durch Druck beziehungsweise Hammerschläge schrittweise so umgeformt, dass sein Querschnitt kleiner und seine Länge größer wird. Der Werkstoff wird dabei überwiegend in Längsrichtung verdrängt. Beim Freiformschmieden entsteht die Form durch die geführte Bewegung des Werkstücks zwischen einfachen Werkzeugflächen.

Für die Ausbildung ist wichtig: Strecken ist nicht nur „kräftig hämmern“. Entscheidend sind Lage des Werkstücks, Schlag- oder Druckrichtung, Werkzeugfläche, Temperatur, schrittweises Weiterführen und gegebenenfalls Kantieren oder Drehen.

Beobachtungsauftrag zum Bild: Erkennst Du Werkstück, Amboss, Schlagrichtung und den Bereich, in dem der Werkstoff ausweichen kann? Markiere auf einer Skizze, in welche Richtung Du den Materialfluss erwartest.

Lerneinheit 1: Was bedeutet Strecken?

Beim Strecken gilt als Grundidee:

Querschnitt ↓ – Länge ↑

Das Volumen des plastisch umgeformten Werkstoffs kann für einfache Abschätzungen näherungsweise als konstant betrachtet werden. In der realen Warmumformung treten jedoch Verluste, zum Beispiel durch Zunder und Abbrand, auf.

Bei einem annähernd gleichförmigen Abschnitt gilt als Lernmodell:

A₀ · l₀ ≈ A₁ · l₁

A steht für die Querschnittsfläche, l für die Länge.

Entscheidungsfrage: Welche Verfahrensdarstellung passt zum Ziel „länger und dünner“? Begründe Deine Wahl über die Richtung des Materialflusses und nicht nur über die sichtbare Endform.

Abgrenzung zu anderen Schmiedevorgängen

Strecken beziehungsweise Recken: Querschnitt wird kleiner, Länge nimmt zu.
Stauchen: Länge wird kleiner, Querschnitt nimmt zu.
Breiten: Werkstoff wird bevorzugt quer zur Längsrichtung verdrängt.
Absetzen: Ein Querschnittswechsel wird örtlich erzeugt.

Vergleichsauftrag: Das Bild zeigt eine andere Massenverteilung als beim Strecken. Entscheide, ob Material eher gesammelt oder in Längsrichtung verteilt wird. Nenne anschließend den Unterschied zum Strecken in einem Satz.

Lerneinheit 2: Materialfluss sehen

Beim Druck zwischen Werkzeug und Gegenlage kann der Werkstoff seitlich und längs ausweichen. Beim gezielten Strecken soll die Längsbewegung überwiegen. Dazu wird der Umformbereich schrittweise versetzt. Durch Kantieren oder Drehen lässt sich die Querschnittsform kontrollieren.

Beobachtungsauftrag: Beschreibe am Querschnitt, dass Schmieden nicht nur die Außenform betrifft. Unterscheide dabei sichtbar dargestellten Faser- beziehungsweise Werkstofffluss von der geometrischen Querschnittsänderung.

Was beeinflusst den Materialfluss?

Werkzeugkontakt: Kleine oder ballige Kontaktbereiche können eine stärkere örtliche Verformung erzeugen.
Werkstücklage: Die Orientierung entscheidet, in welche Richtung der Werkstoff bevorzugt ausweicht.
Kantieren: Wiederholtes Drehen kann helfen, einen gleichmäßigen Querschnitt aufzubauen.
Temperatur: Der Werkstoff muss sich im geeigneten betrieblichen Schmiedetemperaturbereich befinden; Werkstoffdaten und Betriebsanweisung sind maßgeblich.
Umformschritte: Gleichmäßiges Weiterführen vermindert starke örtliche Einschnürungen oder unkontrollierte Breitung.

Lerneinheit 3: Prozessvideos beobachten und entscheiden

Die Videos dienen der Prozessbeobachtung. Sie ersetzen keine praktische Unterweisung. Beobachte jeweils zuerst Werkzeugkontakt, Werkstücklage, Umformzone und Materialfluss.

Videoauftrag 1 – Drawing Out:

Notiere zwei sichtbare Hinweise darauf, dass das Werkstück länger und dünner wird.
Beobachte, wann das Werkstück gedreht oder neu positioniert wird.
Entscheide: Welche Handlung dient eher der Längenänderung und welche eher der Querschnittskontrolle?
Sicherheitscheck: Übernimm keine Handgriffe aus dem Video ungeprüft in die Werkstatt. Maßgeblich sind Unterweisung, Gefährdungsbeurteilung und Betriebsanweisung.

Videoauftrag 2 – Grundlagen des Streckens:

Beobachte die Folge aus Erwärmen, Umformen und erneutem Positionieren.
Halte an drei Stellen gedanklich an und prognostiziere die nächste Werkstückbewegung.
Begründe jeweils mit Materialfluss und gewünschter Querschnittsform.

Datei:Smithy- steel forging (2).webm

Videoauftrag 3 – freies Commons-Prozessvideo:

Erkenne den wiederholten Wechsel zwischen Erwärmen und Hämmern.
Entscheide, warum ein abgekühlter Abschnitt nicht einfach beliebig weiterbearbeitet werden sollte.
Beobachte mögliche Gefährdungen durch glühendes Material, Funken, Zunder und den Bereich der Feuerstelle.

Videoauftrag 4 – hydraulische Freiformschmiedepresse:

Vergleiche Druckumformung mit Hammerschlägen.
Beobachte, wie Werkstückposition und Werkzeugweg die Form beeinflussen.
Entscheide, welche zusätzlichen Gefährdungsbereiche eine kraftbetriebene Presse besitzt.
Das Video ist eine Maschinen- und Prozessdarstellung, keine Bedienunterweisung.

Lerneinheit 4: Ausbildungsfall

Auftrag: Ein Vierkantstab aus schmiedbarem Stahl besitzt im markierten Umformabschnitt zunächst einen Querschnitt von 20 mm × 20 mm und eine Länge von 100 mm. Dieser Abschnitt soll theoretisch auf etwa 16 mm × 16 mm gestreckt werden.

Ausgangsfläche: 20 mm × 20 mm = 400 mm²

Zielfläche: 16 mm × 16 mm = 256 mm²

Mit der vereinfachten Volumenannahme:

400 mm² · 100 mm ≈ 256 mm² · l₁

Daraus folgt:

l₁ ≈ 156 mm

Die Rechnung ist ein Planungsmodell. Beim realen Warmschmieden können Zunder, Abbrand, Übergänge und ungleichmäßige Formgebung Abweichungen verursachen.

Entscheidungsauftrag zum Ausbildungsfall

Du beobachtest nach mehreren Umformschritten: Die Höhe ist deutlich kleiner geworden, die Breite aber stark größer. Die Länge nimmt nur wenig zu.

Entscheidung: Der Materialfluss ist zu stark in die Breite gegangen. Für das Ziel „Strecken“ muss die weitere Prozessführung so angepasst werden, dass die Längsverdrängung wieder überwiegt und der Querschnitt kontrolliert wird.

Begründung: Nur kleiner zu werden reicht nicht. Strecken verlangt eine Querschnittsverminderung mit überwiegendem Materialfluss in Längsrichtung.

Gestufte Hilfen

Hilfe 1 – Begrifflich: Frage zuerst: Was soll kleiner werden, was soll größer werden?
Hilfe 2 – Geometrisch: Vergleiche A₀ und A₁. Wenn die Fläche sinkt und das Volumen näherungsweise gleich bleibt, muss die Länge zunehmen.
Hilfe 3 – Rechnerisch: Nutze A₀ · l₀ ≈ A₁ · l₁ und stelle nach l₁ um.
Hilfe 4 – Prozessbezogen: Beobachte nicht nur die Endmaße, sondern die Richtung, in die der Werkstoff zwischen zwei Umformschritten sichtbar ausweicht.

Lerneinheit 5: Sicherheit beim Schmieden

Wichtig: Praktische Demonstrationen nur fachlich angeleitet. Keine unbeaufsichtigten Versuche.

Beim Schmieden bestehen unter anderem Gefährdungen durch heiße Werkstoffe und Werkzeuge, Feuer, Funken, Zunder, Lärm, Quetschstellen, Rauch- und Abgase sowie Brandgefahren. Bei Schmiedeessen ist ein wirksamer Rauchabzug beziehungsweise eine geeignete Absaugung erforderlich. Brennbare Stoffe müssen aus gefährdeten Bereichen entfernt werden. Feuerlöscheinrichtungen und betriebliche Notfallmaßnahmen müssen bereitstehen.

Sicherheitsentscheidung: Eine praktische Übung beginnt erst, wenn eine fachkundige Person die Anlage freigegeben, die Unterweisung durchgeführt und die erforderliche persönliche Schutzausrüstung sowie die betrieblichen Schutzmaßnahmen kontrolliert hat.

Keine unbeaufsichtigten Versuche: Weder Esse noch Schmiedehammer, Presse oder glühendes Werkstück dürfen von Auszubildenden ohne die im Betrieb festgelegte fachliche Anleitung und Aufsicht benutzt werden.

Sicherheits-Check vor einer Demonstration

Gefährdungsbeurteilung und Betriebsanweisung sind bekannt.
Rauchabzug beziehungsweise Absaugung funktioniert.
Brennbare Stoffe befinden sich nicht im gefährdeten Bereich.
Augen-, Gehör-, Fuß- und weitere vorgeschriebene Schutzausrüstung sind vorhanden.
Zangen und Hilfswerkzeuge sind geeignet und in sicherem Zustand.
Heiße Ablagebereiche sind eindeutig gekennzeichnet.
Zuschauer halten den betrieblich festgelegten Sicherheitsabstand ein.
Feuerlöscheinrichtungen sind erreichbar.
Kraftbetriebene Hämmer und Pressen werden nur nach betrieblicher Freigabe und Unterweisung bedient.

Basis-, Anwendungs- und Transferaufgaben mit Feedback

Basis

Aufgabe: Erkläre „Strecken“ mit den Begriffen Querschnitt, Länge und Materialfluss. Feedback: Richtig ist Deine Erklärung, wenn sie alle drei Beziehungen enthält: Querschnitt kleiner, Länge größer, Werkstoff überwiegend längs verdrängt.
Aufgabe: Vergleiche Strecken und Stauchen. Feedback: Eine reine Aufzählung reicht nicht. Entscheidend ist die gegensätzliche Änderung von Länge und Querschnitt.

Anwendung

Aufgabe: Berechne für den Ausbildungsfall die theoretische Endlänge. Feedback: Etwa 156 mm ist plausibel, weil die Querschnittsfläche von 400 mm² auf 256 mm² sinkt. Eine Endlänge unter 100 mm würde dem Streckziel widersprechen.
Aufgabe: Ein Werkstück wird nach jedem Schlag breiter, aber kaum länger. Entscheide, ob der Prozess das Streckziel erreicht. Feedback: Nein. Die Querschnittsänderung allein genügt nicht; der Werkstofffluss muss überwiegend in Längsrichtung gelenkt werden.

Transfer

Aufgabe: Ein Rundstab soll zu einem längeren Abschnitt mit kleinerem Durchmesser vorgeformt werden. Übertrage das Prinzip ohne konkrete Hammeranweisung. Feedback: Gute Lösungen beschreiben Zielquerschnitt, Längsfluss, schrittweise Umformung, Kontrolle der Rundheit und sichere Prozessfreigabe.
Aufgabe: Beurteile, ob ein Online-Schmiedevideo als Arbeitsanweisung genutzt werden darf. Feedback: Nein. Ein Video kann Beobachtung und Verständnis unterstützen, ersetzt aber weder Gefährdungsbeurteilung noch Betriebsanweisung, Unterweisung und fachliche Aufsicht.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was kennzeichnet das Strecken beim Schmieden? (Der Querschnitt wird kleiner und die Länge größer) (!Der Querschnitt wird größer und die Länge kleiner) (!Nur die Oberfläche wird verändert) (!Das Werkstück wird ausschließlich gebogen)

In welche Richtung soll der Werkstoff beim Strecken überwiegend verdrängt werden? (In Längsrichtung) (!Nur nach oben) (!Nur in die Breite) (!Ausschließlich kreisförmig)

Welche vereinfachte Beziehung eignet sich für eine Volumenabschätzung? (Querschnittsfläche mal Länge bleibt näherungsweise gleich) (!Querschnittsfläche plus Länge bleibt gleich) (!Querschnittsfläche wird immer halbiert) (!Länge und Breite bleiben immer gleich)

Welche theoretische Endlänge ergibt sich im Ausbildungsfall ungefähr? (156 Millimeter) (!64 Millimeter) (!100 Millimeter) (!400 Millimeter)

Warum wird ein Werkstück beim Strecken häufig gedreht oder gekantet? (Um die Querschnittsform und den Materialfluss zu kontrollieren) (!Um den Werkstoff abzukühlen) (!Um Zunder vollständig zu vermeiden) (!Um die Masse zu vergrößern)

Was zeigt eine starke Breitenzunahme bei nur geringer Längenzunahme? (Der Materialfluss geht zu stark in die Breite) (!Das Streckziel ist automatisch erreicht) (!Das Werkstück besitzt kein Volumen mehr) (!Die Temperatur ist immer exakt richtig)

Welche Gefahr gehört ausdrücklich zur Arbeit an einer Schmiedeesse? (Brandgefahr durch heiße Bereiche und Funken) (!Nur Papierstaub) (!Nur Bildschirmblendung) (!Nur kalte Oberflächen)

Welche Maßnahme ist bei Rauch und Abgasen wesentlich? (Ein wirksamer Rauchabzug oder eine geeignete Absaugung) (!Fenster grundsätzlich geschlossen halten) (!Abgase absichtlich im Raum verteilen) (!Ohne Unterweisung weiterarbeiten)

Wann darf eine praktische Schmiededemonstration in der Ausbildung stattfinden? (Nur fachlich angeleitet und nach den betrieblichen Schutzvorgaben) (!Immer unbeaufsichtigt) (!Nur nach einem beliebigen Onlinevideo) (!Ohne persönliche Schutzausrüstung)

Was ist beim kraftbetriebenen Schmiedehammer besonders zu beachten? (Quetschbereich und sichere Bedienung nach Unterweisung) (!Werkstücke mit bloßen Händen halten) (!Schutzeinrichtungen übergehen) (!Mehrere Personen gleichzeitig am einzigen Bedienelement arbeiten lassen)

Memory

Strecken	Querschnitt verkleinern und Länge vergrößern
Stauchen	Länge verkleinern und Querschnitt vergrößern
Materialfluss	Richtung der Werkstoffverdrängung
Zunder	Oxidschicht auf heißem Stahl
Schmiedezange	Heißes Werkstück sicher halten
Absaugung	Rauch und Abgase erfassen
Kantieren	Werkstück zur Formkontrolle drehen
Freiformschmieden	Umformen zwischen einfachen Werkzeugflächen

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Längenzunahme	Strecken
Querschnittszunahme	Stauchen
Längsverdrängung	Materialfluss
Rauchgaserfassung	Absaugung
Formkontrolle	Kantieren

Kreuzworträtsel

Strecken	Wie heißt das Verlängern bei gleichzeitiger Querschnittsverminderung?
Zunder	Wie heißt die Oxidschicht auf erhitztem Stahl?
Amboss	Auf welchem Werkzeug wird beim Handschmieden häufig gearbeitet?
Absaugung	Welche Einrichtung erfasst Rauch und Abgase?
Querschnitt	Welche geometrische Größe wird beim Strecken kleiner?
Schmiedezange	Welches Werkzeug dient zum sicheren Halten heißer Werkstücke?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Skizze zum Strecken: Zeichne einen Vierkantstab vor und nach dem Strecken und markiere Querschnitt, Länge und erwarteten Materialfluss.
Bildanalyse Schmieden: Beschrifte auf einem der Kursbilder Werkstück, Werkzeug, Kontaktzone und mögliche Ausweichrichtungen.
Sicherheitskarte Schmiedewerkstatt: Gestalte eine Karte mit fünf Gefährdungen und jeweils einer passenden Schutzmaßnahme.
Begriffsvergleich: Erstelle eine kleine Gegenüberstellung von Strecken, Stauchen und Breiten.

Standard

Ausbildungsfall berechnen: Verändere im Kursfall den Zielquerschnitt und berechne die theoretische Endlänge.
Videoanalyse Materialfluss: Wähle eines der Prozessvideos und protokolliere fünf beobachtbare Umformschritte mit Begründung.
Prozessskizze: Erstelle eine Bildfolge aus sechs Skizzen vom Ausgangsquerschnitt bis zum gestreckten Abschnitt.
Unterweisungsgespräch: Führe mit Deiner Ausbilderin oder Deinem Ausbilder ein kurzes Fachgespräch zu heißen Werkstoffen, Abgasen und Brandgefahren.

Schwer

Fehleranalyse Strecken: Entwickle drei typische Fehlbilder, etwa starke Breitung oder ungleichmäßigen Querschnitt, und leite mögliche Prozessursachen ab.
Entscheidungsmatrix Schmiedeverfahren: Vergleiche Hammer, kraftbetriebenen Schmiedehammer und Presse hinsichtlich Materialflussbeobachtung, Formkontrolle und Gefährdungen.
Transfer auf Rundmaterial: Übertrage den Ausbildungsfall von einem Vierkant- auf einen Rundquerschnitt und begründe die geänderte Flächenberechnung.
OER-Lernmedium: Erstelle ein eigenes frei lizenziertes Schaubild zum Materialfluss beim Strecken und dokumentiere Quelle, Lizenz und Urheberangabe.

Lernkontrolle

Prozessbeurteilung: Ein Werkstück wird dünner, aber deutlich breiter und kaum länger. Erkläre, warum das Ergebnis das Streckziel noch nicht erfüllt.
Rechenmodell bewerten: Begründe, warum die Volumenkonstanz für die Planung nützlich ist, aber reale Schmiedeergebnisse davon abweichen können.
Sicherheitsentscheidung: In der Schmiedewerkstatt fällt der Rauchabzug aus. Begründe die richtige Reaktion und nenne die betroffenen Gefährdungen.
Transfer Freiformschmieden: Erkläre, warum Werkstückführung beim Freiformschmieden einen größeren Einfluss auf die Form hat als bei einem vollständig formgebundenen Gesenk.
Medienkritik: Beurteile ein Schmiedevideo danach, welche Aussagen Du daraus sicher beobachten kannst und welche betrieblichen Entscheidungen es nicht ersetzen darf.
Qualitätssicherung: Entwickle drei Prüfmerkmale, mit denen Du nach dem Strecken Form, Maß und Gleichmäßigkeit beurteilen würdest.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig:

Du definierst Strecken beziehungsweise Recken fachlich korrekt.
Du erklärst den Zusammenhang zwischen Querschnittsverminderung, Längenzunahme und Materialfluss.
Du nutzt A₀ · l₀ ≈ A₁ · l₁ für eine begründete Abschätzung.
Du interpretierst Bauteilbilder, Skizzen und Prozessbeobachtungen.
Du unterscheidest Strecken von Stauchen und Breiten.
Du erkennst heiße Werkstoffe, Feuer, Funken, Zunder, Rauch- und Abgase, Quetschbereiche und Brandgefahren als sicherheitsrelevant.
Du begründest, warum praktische Demonstrationen nur fachlich angeleitet und nie unbeaufsichtigt stattfinden.
Du kannst eine Prozessentscheidung mit Materialfluss, Maßziel und Arbeitssicherheit begründen.

Quellen- und Medienprüfung

Fachliche Quellen:

Industrieverbands Massivumformung: Massivumformung – kurz und bündig, Abschnitt Freiformen und Recken.
BGHM Arbeitsschutz Kompakt 118 – Schmiedeessen, Gefährdungen und Schutzmaßnahmen zu Feuer, Rauchgasen, heißen Werkstücken, Funken und Zunder.
BGHM Arbeitsschutz Kompakt 129 – Schmiedehammer, Quetsch-, Lärm-, Funken-, Zunder- und Verbrennungsgefahren sowie Schutzmaßnahmen.
BGHM Arbeitsschutz Kompakt 140 – Ambosse, ergonomische und sicherheitstechnische Hinweise.
Wikipedia – Freiformschmieden als ergänzende Übersicht.

Geprüfte freie Wikimedia-Commons-Medien:

Forging-fullering.svg – CC BY-SA 3.0 und GFDL.
Forging-edging.svg – CC BY-SA 3.0 und GFDL.
Forging Processes.png – CC BY-SA 4.0.
Cross section of forged mild steel.png – Public Domain laut Commons-Dateibeschreibung.
Blacksmith working.jpg – CC BY-SA 2.0.
Blacksmith at work02 less contrast.jpg – CC BY-SA 3.0 beziehungsweise GFDL.
4 artist blacksmith forging with power hammer.JPG – CC BY-SA 3.0 beziehungsweise GFDL.
Smithy- steel forging (2).webm – auf Commons als CC BY 3.0 dokumentiert und lizenzgeprüft.

YouTube-Medien: Die zusätzlich eingebetteten YouTube-Videos werden nur über den YouTube-Player eingebunden. Es wird keine freie Weiterverwendung behauptet; Rechte verbleiben bei den jeweiligen Rechteinhabern. Sie dienen hier ausschließlich der beobachtenden Prozessanalyse. Vor praktischer Umsetzung gelten betriebliche Unterweisung und Sicherheitsvorgaben.

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