Vorsichtsmaßnahmen beim Schmieden von Superlegierungen

Optimale Temperaturregelung
Das Schmieden von Superlegierungen erfordert aufgrund ihres engen Warmumformbereichs ein präzises Temperaturmanagement. Sorgfältige Überlegungen sind unerlässlich, um die geeignete Schmiedetemperatur zu bestimmen und drastische Temperaturschwankungen während des Prozesses zu vermeiden. Um Risse durch ungleichmäßige Innentemperatur zu verhindern, ist es entscheidend, die Aufheizgeschwindigkeit der Legierung während des Schmiedens und Erhitzens genau zu kontrollieren. Nach dem Schmieden wird eine langsame Abkühlgeschwindigkeit empfohlen, um ein gleichmäßiges Gefüge zu gewährleisten.

Verformungskontrolle
Superlegierungen weisen bei hohen Temperaturen eine verringerte Plastizität auf, wodurch sie bei übermäßiger Verformung während des Schmiedens zu Sprödbrüchen neigen. Um dies zu verhindern, muss die Schmiedeverformung von Superlegierungen je nach Legierung auf 3 % bis 25 % begrenzt werden. Bei bestimmten Superlegierungen, bei denen die Korngröße ein kritischer Faktor ist, ist eine höhere Schmiedeverformung erforderlich, sollte aber dennoch in einem vernünftigen Rahmen bleiben. Niedrigere Erwärmungstemperaturen und höhere Verformungsgrade beim Endschmieden können die Ausbildung eines gleichmäßigen und feinen Korngefüges fördern.

Optimaler Schmiededruck
Aufgrund ihrer geringen Plastizität und hohen Festigkeit benötigen Superlegierungen einen erheblichen Schmiededruck für die Umformung. Daher empfiehlt es sich, für das Schmieden von Superlegierungen Anlagen mit höherer Presskraft einzusetzen. Zugfestigkeit und Streckgrenze sind entscheidende Indikatoren, die den erforderlichen Schmiededruck beeinflussen. Reicht die Anlagenkapazität für das Gesenkschmieden nicht aus, kann eine Erhöhung der Schmiedetemperatur den erforderlichen Schmiededruck reduzieren.

Berücksichtigung der Verformungsgeschwindigkeit
Warmumformprozesse weisen sowohl Kaltverfestigungs- als auch Rekristallisationseffekte auf, die die Materialeigenschaften unterschiedlich beeinflussen können. Das Ausbalancieren dieser Effekte ist beim Schmieden entscheidend, um die gewünschten Materialeigenschaften zu erzielen. Die Umformgeschwindigkeit spielt dabei eine Schlüsselrolle.

Bei sehr niedrigen Verformungsgeschwindigkeiten kompensiert die Rekristallisation die Kaltverfestigung, was zu einem plastischeren und weniger festen Material führt.
Höhere Verformungsgeschwindigkeiten behindern die Rekristallisation, was zu einem festeren, aber weniger plastischen Material führt.
Ein optimales Gleichgewicht wird typischerweise bei einer moderaten Verformungsgeschwindigkeit erreicht, bei der interne thermische Effekte die Rekristallisationsraten erhöhen und so Werkstoffe mit ausgewogenen Eigenschaften entstehen.

Bei Schmiedeprozessen wird im Allgemeinen eine moderate Umformgeschwindigkeit bevorzugt, während niedrigere Geschwindigkeiten für Warmwalzverfahren geeignet sind. Jede Geschwindigkeitswahl zielt darauf ab, stabile und gewünschte Materialeigenschaften zu erzielen.