Ein Gesenk ist ein formgebendes Werkzeug, das bei der Umformung von Metall eingesetzt wird. Beim Gesenkschmieden besteht es üblicherweise aus einem Ober- und einem Untergesenk. Die darin eingearbeiteten Formhohlräume, auch Gravuren genannt, bilden die Negativkontur des herzustellenden Schmiedeteils. Durch die Krafteinwirkung einer Presse oder eines Hammers wird das Ausgangsmaterial plastisch verformt und in die vorgegebene Kontur gedrückt. Gesenke ermöglichen die wiederholgenaue Herstellung komplexer Bauteilgeometrien.
Bedeutung bei Schmiedeteilen
Das Gesenk bestimmt wesentlich die Formgebung und Maßhaltigkeit eines Schmiedeteils. Seine Geometrie beeinflusst, wie sich der Werkstoff während der Umformung verteilt und ob die vorgesehenen Konturen vollständig ausgefüllt werden.
Bei der Konstruktion eines Gesenks müssen unter anderem Materialfluss, Umformkräfte, Formschrägen, Übergangsradien und die Lage der Trennebene berücksichtigt werden. Eine ungünstige Gestaltung kann zu unvollständig ausgefüllten Bereichen, Faltenbildung oder erhöhtem Werkzeugverschleiß führen.
Beim Gesenkschmieden mit Grat kann überschüssiger Werkstoff durch einen Spalt zwischen den Werkzeughälften austreten. Der entstehende Grat wird anschließend entfernt. Bei gratlosen Verfahren muss das Ausgangsvolumen besonders genau auf den Formhohlraum abgestimmt sein.
Die Herstellung eines Gesenks verursacht Werkzeugkosten, die bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung berücksichtigt werden müssen. Besonders bei wiederkehrenden Serien lassen sich diese Kosten auf eine größere Stückzahl verteilen. Die erreichbare Bauteilqualität hängt zusätzlich vom Werkstoff, den Umformbedingungen und der anschließenden Bearbeitung ab.
Aufbau und technische Eigenschaften
Gesenke für die Warmumformung werden häufig aus warmfesten Werkzeugstählen hergestellt. Sie müssen hohen mechanischen und thermischen Belastungen standhalten.
Wesentliche Einflussfaktoren sind:
- Gravurgeometrie: Bestimmt die Bauteilkontur und beeinflusst den Werkstofffluss.
- Trennebene: Legt fest, wo Ober- und Untergesenk zusammentreffen und gegebenenfalls Grat entsteht.
- Werkzeugwerkstoff: Beeinflusst Verschleißbeständigkeit, Warmfestigkeit und Standzeit.
- Umformtemperatur: Beeinflusst den Fließwiderstand des Werkstücks und die thermische Beanspruchung des Gesenks.
- Schmierung: Verringert abhängig vom Verfahren Reibung und Werkzeugverschleiß und unterstützt den Umformprozess.
Die Lebensdauer eines Gesenks hängt von seiner Konstruktion, den eingesetzten Werkstoffen und den jeweiligen Produktionsbedingungen ab.
Praxisbeispiel
Bei der Herstellung eines geschmiedeten Hebels wird ein erwärmter Stahlrohling zwischen Ober- und Untergesenk umgeformt. Die Gravuren bilden die Kontur des Hebels einschließlich seiner verdickten Funktionsbereiche ab.
Die Gesenkgeometrie muss so ausgelegt sein, dass der Werkstoff die vorgesehenen Bereiche ausreichend ausfüllt und keine unzulässigen Falten entstehen. Nach dem Schmieden werden gegebenenfalls der Grat entfernt und Funktionsflächen sowie Bohrungen spanend bearbeitet. So entsteht ein Schmiedeteil mit definierter Geometrie und den für den Einsatz erforderlichen Eigenschaften.