Er zijn verschillende methoden om een bepaald onderdeel te produceren. Elk heeft zijn eigen reeks voor- en nadelen. Enkele van de belangrijke factoren die van invloed zijn op de selectie van een proces zijn onder meer:
- Hoeveelheid van het benodigde materiaal
- Ontwerp van het onderdeel
- Toleranties vereist
- Metaalspecificatie
- Oppervlakteafwerking vereist
- Gereedschapskosten
- Economie van machinale bewerking versus proceskosten
- Leveringsvereisten
Smeden
Smeden is een productieproces waarbij metaal door plastische vervorming onder grote druk wordt gevormd tot onderdelen met een hoge sterkte. Smeden of koudvormen zijn metaalvormprocessen. Er is geen sprake van smelten en daaruit voortvloeiende stolling. Plastische vervorming veroorzaakt een toename van het aantal dislocaties, wat resulteert in een hogere toestand van interne spanning. Rekverharding wordt inderdaad toegeschreven aan de interactie van dislocaties met andere dislocaties en andere barrières (zoals korrelgrenzen). Tegelijkertijd verandert de vorm van primaire kristallen (dendrieten) na plastische bewerking van het metaal. Dendrieten worden uitgerekt in de richting van de metaalstroom en vormen zo vezels met verhoogde sterkte in de stroomrichting.
We kunnen warm werken onderscheiden van koud werken. Heet werken wordt uitgevoerd boven de herkristallisatietemperatuur; eronder wordt koud-gewerkt. Bij warm werken worden vervormingsverhardingen en een vervormde korrelstructuur zeer snel geëlimineerd door de vorming van nieuwe spanningsvrije korrels als resultaat van herkristallisatie. Snelle diffusie bij hoge werktemperaturen helpt bij het homogeniseren van de voorvorm. De initiële porositeit kan ook aanzienlijk worden verminderd en uiteindelijk volledig genezen.
Metallurgische verschijnselen zoals spanningsharding en herkristallisatie zijn belangrijk omdat deze veranderingen in de structuur resulteren in een toename van de ductiliteit en taaiheid ten opzichte van de gegoten toestand.
Gieten
Het gietproces bestaat uit het gieten of injecteren van gesmolten metaal in een mal met daarin een holte met de gewenste vorm van het gietstuk. Metaalgietprocessen kunnen worden geclassificeerd op basis van het type mal of op basis van de druk die wordt gebruikt om de mal met vloeibaar metaal te vullen. Gieten is een stollingsproces. Daarom kan de microstructuur fijn worden afgestemd, zoals korrelstructuur, fasetransformaties en neerslag. Defecten zoals krimpporositeit, scheuren en segregatie zijn echter ook nauw verbonden met stolling. Deze defecten kunnen leiden tot lagere mechanische eigenschappen. Vaak is een daaropvolgende warmtebehandeling nodig om de restspanningen te verminderen en de mechanische eigenschappen te optimaliseren.
Sterkte van smeden:
- Goede mechanische eigenschappen (vloeigrens, ductiliteit, taaiheid)
- Betrouwbaarheid (gebruikt voor kritieke onderdelen)
- Geen behandeling met vloeibaar metaal
Zwakte van smeden:
- Defecten
- Ronden
- Sterf niet ingevuld
- Matrijsfout
- Leidingen
- Vorm beperkt wanneer ondersnijdingen of uitgeboorde secties vereist zijn
- Totale kosten zijn doorgaans hoger dan die van casten
- Vaak zijn meerdere stappen vereist
Sterkte van gieten:
- Grote en complexe onderdelen
- Hoge productiesnelheid
- Ontwerpflexibiliteit
Zwakte van gieten:
- Defecten
- Krimpporositeit
- Metaalprojecties
- Barsten, hete scheuren, koude sluitingen
- Ronden, oxiden
- Misruns, onvoldoende volume
- Insluitsels
- Vereist nauwkeurige procescontrole en inspecties (porositeit kan optreden)
Typische investeringsgietcomponenten:
Typische precisie-smeedcomponenten:
Een belangrijk ding om in gedachten te houden is dat de kwaliteit van de materialen en de warmtebehandeling in sommige gevallen een belangrijker factor kunnen zijn dan gieten versus smeden.
