Schmiede

Eine Schmiede ist eine Art Feuerstelle zum Erhitzen von Metallen oder der Arbeitsplatz ( Schmiede ), an dem sich eine solche Feuerstelle befindet. Der Schmied nutzt die Schmiede , um ein Metallstück auf eine Temperatur zu erhitzen, bei der es sich leichter schmieden lässt oder bei der keine Kaltverfestigung mehr eintritt. Das Metall (das sogenannte Werkstück) wird mit einer Zange zur und von der Schmiede transportiert. Die Zange dient auch dazu, das Werkstück auf dem Amboss der Schmiede zu halten, während der Schmied es mit einem Hammer bearbeitet. Manchmal, beispielsweise beim Härten von Stahl oder beim Abkühlen des Werkstücks, damit es mit bloßen Händen angefasst werden kann, wird das Werkstück in das Abschreckbecken gebracht , wo es in einem großen Wasserbecken schnell abgekühlt wird . Je nach Metallart kann jedoch auch eine Ölabschreckung oder ein Salzbad erforderlich sein; viele Metalle benötigen mehr als nur eine einfache Wasserhärtung. Das Abschreckbecken liefert außerdem Wasser, um das Feuer in der Schmiede zu regulieren.

Eine Schmiede verwendet typischerweise Steinkohle , Industriekoks oder Holzkohle als Brennstoff zum Erhitzen von Metall. Die Bauweise dieser Schmieden hat sich im Laufe der Zeit verändert, aber unabhängig davon, ob Kohle , Koks oder Holzkohle als Brennstoff verwendet wird , ist die Grundkonstruktion gleich geblieben. ^{[ 1 ]}

Eine Schmiede dieser Art ist im Wesentlichen eine Feuerstelle, die so konstruiert ist, dass ein Feuer so gesteuert werden kann, dass das eingebrachte Metall formbar gemacht oder andere metallurgische Effekte erzielt werden ( z. B. Härten , Glühen und Anlassen ). Das Schmiedefeuer in dieser Schmiede wird auf drei Arten gesteuert: ^{[ 2 ]} Luftmenge, Brennstoffmenge und Form des Brennstoffs/Feuers.

Im Laufe von Jahrtausenden des Schmiedens haben sich diese Vorrichtungen in der einen oder anderen Form zu den wesentlichen Merkmalen dieser Schmiedeart entwickelt: ^{[ 3 ]}

• Blasrohr – ein Rohr, durch das Luft in das Feuer gepresst werden kann
• Blasebalg oder Gebläse – ein Mittel, um Luft in die Düse zu pressen
• Feuerstelle – ein Ort, an dem das brennende Material über oder an der Düsenöffnung platziert werden kann. Traditionell wurden Feuerstellen aus Lehmziegeln ( Adobe ), gebrannten Ziegeln, Stein oder später aus Eisen errichtet.

Beim Betrieb wird Brennstoff in oder auf den Feuerraum gegeben und entzündet. Eine Luftzufuhr, beispielsweise durch einen Ventilator oder Blasebalg, führt dem Feuer durch die Blasform zusätzliche Luft zu. Durch die zusätzliche Luft verbrennt das Feuer den Brennstoff schneller und heißer (und sauberer – Rauch kann als entweichender Brennstoff betrachtet werden).

Ein Schmied reguliert Brennstoff und Luftzufuhr im Feuer, um die jeweilige Arbeit optimal ausführen zu können. Oftmals erfordert dies das Anpassen und Aufrechterhalten der Feuerform.

In einer typischen Kohleschmiede befindet sich der Feuerraum mittig in einer flachen Feuerstelle. Die Blasdüse mündet von unten in den Feuerraum. Im Betrieb bildet der Feuerraum einen heißen Kern aus brennendem Koks innerhalb und oberhalb des Feuerraums. Dieser Kern ist von einer Schicht aus heißem, aber noch nicht brennendem Koks umgeben. Um den unverbrannten Koks herum befindet sich eine Übergangsschicht aus Kohle, die durch die Hitze des Feuers zu Koks verkohlt. Das Ganze wird von einer ringförmigen oder hufeisenförmigen Schicht aus Rohkohle umschlossen, die üblicherweise feucht gehalten und dicht gepackt wird, um die Form des Feuerkerns zu erhalten und zu verhindern, dass die Kohle direkt verbrennt, sodass sie zuerst zu Koks „kocht“.

Wenn ein größeres Feuer benötigt wird, erhöht der Schmied die Luftzufuhr und verstärkt die Glut im Kern. Er kann in einer solchen Esse auch Länge und Breite des Feuers anpassen, um Werkstücke unterschiedlicher Form zu bearbeiten.

Der größte Unterschied zur eben beschriebenen Schmiede und dem offenen Feuer besteht in der „ Rückströmung “, bei der es keinen Feuerraum gibt und die Blasdüse horizontal von der Rückwand in den Feuerraum eintritt.

Koks und Holzkohle können in denselben Schmieden verbrannt werden, in denen auch Kohle verwendet wird. Da es jedoch nicht nötig ist, den Rohbrennstoff im Zentrum des Feuers umzuwandeln (wie bei Kohle), wird das Feuer anders gehandhabt.

Einzelne Schmiede und spezielle Anwendungsbereiche haben die Entwicklung einer Vielzahl von Schmieden dieser Art gefördert, von der oben beschriebenen Kohleschmiede bis hin zu einfacheren Konstruktionen, die lediglich aus einem Loch im Boden mit einem hineinführenden Rohr bestehen.

Eine Gasschmiede nutzt typischerweise Propan oder Erdgas als Brennstoff. Eine gängige, effiziente Bauart besteht aus einer zylindrischen Schmiedekammer und einem Brennerrohr, das rechtwinklig zum Korpus angebracht ist. Die Kammer ist üblicherweise mit feuerfesten Materialien wie harter, gießbarer Keramik oder einer weichen Keramik-Wärmedämmung (z. B. Mineralwolle ) ausgekleidet. Der Brenner mischt Brennstoff und Luft, die an der Spitze, die ein kurzes Stück in die Kammerauskleidung hineinragt, entzündet werden. Der Luftdruck und damit die Hitze kann durch ein Gebläse oder durch Ausnutzung des Venturi-Effekts erhöht werden .

Gasschmieden gibt es in verschiedenen Größen und Bauweisen, von großen Schmieden mit einem großen Brenner und Gebläse oder mehreren atmosphärischen Brennern bis hin zu Schmieden aus einer Kaffeedose, die mit einem einfachen, billigen Propangasbrenner betrieben werden. Eine kleine Schmiede lässt sich sogar aus einem einzigen weichen Schamottstein fertigen .

Der größte Vorteil einer Gasschmiede liegt in ihrer einfachen Bedienung, insbesondere für Anfänger. Im Vergleich zu Kohleschmieden ist eine Gasschmiede unkompliziert zu handhaben, und das Feuer ist sauber und gleichmäßig. Allerdings ist sie weniger vielseitig, da sich die Flamme nicht so formen lässt, dass sie auch große oder ungewöhnlich geformte Werkstücke bearbeiten kann. Auch das Erhitzen kleiner Werkstückabschnitte gestaltet sich schwierig. Ein weit verbreiteter Irrtum ist, dass Gasschmieden nicht genügend Hitze zum Schmiedeschweißen erzeugen können . Eine gut konstruierte Gasschmiede liefert jedoch ausreichend Hitze für jede Aufgabe.

Eine Feinschmiede ist eine wasserbetriebene Mühle, in der Roheisen zu Schmiedeeisen veredelt wird .

Der Amboss dient dem Schmied als Werkbank , an der das zu schmiedende Metall bearbeitet wird. Ambosse mögen klobig und schwer erscheinen, sind aber hochpräzise Werkzeuge, die sorgfältig auf die Bedürfnisse des Schmieds zugeschnitten sind. Sie bestehen aus Guss- oder Schmiedeeisen mit einer aufgeschweißten Werkzeugstahlfläche oder aus einem einzigen Stück Guss- oder Schmiedestahl. Manche Ambosse bestehen nur aus Gusseisen und haben keine Werkzeugstahlfläche. Diese sind keine echten Ambosse und für den Schmied ungeeignet, da sie zu weich sind. Ein gängiger Begriff für einen gusseisernen Amboss ist „ASO“ oder „Ambossförmiges Objekt“. Die Werkzeugstahlfläche eines Ambosses sorgt für den sogenannten Rückprall und ist zudem hart und widerstandsfähig gegen Dellen durch ungenaue Hammerschläge. Der Rückprall bedeutet, dass ein Teil der Kraft der Hammerschläge zurück in das Metall geleitet wird, wodurch mehr Material auf einmal abgetragen werden kann, als wenn kein Rückprall vorhanden wäre. Ein guter Amboss kann 50 bis 99 % der Energie in das Werkstück zurückübertragen. Die flache Oberseite, die sogenannte „Fläche“, ist hochglanzpoliert und hat üblicherweise zwei Löcher (je nach Ausführung auch mehr oder weniger). Das quadratische Loch wird als „Hardy-Loch“ bezeichnet; hier passt der Vierkantschaft des Hartwerkzeugs hinein. Es gibt viele verschiedene Arten von Hartwerkzeugen. Das kleinere Loch, das sogenannte „Pritchel-Loch“, dient als Stütze beim Stanzen von Löchern in heißem Metall oder zum Halten von Werkzeugen, die ähnlich wie das Hartwerkzeug eine 360-Grad-Drehung erfordern, beispielsweise ein Niederhalter, der zum Einsatz kommt, wenn die Schmiedezange ein Werkstück nicht ausreichend festhalten kann. An der Vorderseite des Ambosses befindet sich manchmal ein „Horn“, das zum Biegen, Ziehen von Stahl und für viele andere Arbeiten verwendet wird. Zwischen dem Horn und der Ambossfläche befindet sich oft eine kleine Fläche, die als „Stufe“ oder „Schneidtisch“ bezeichnet wird. Sie dient zum Schneiden von heißem oder kaltem Stahl mit Meißeln und Heißschneidwerkzeugen, ohne die Ambossfläche zu beschädigen. Spuren auf der Fläche übertragen sich auf die Arbeit des Schmieds und führen zu Unvollkommenheiten.

In einer Schmiedewerkstatt werden viele verschiedene Hammerarten verwendet, hier werden jedoch nur einige gängige genannt. Hämmer können je nach Art der auszuführenden Arbeit in Form und Gewicht von etwa 14 Gramm bis fast 14 Kilogramm variieren.

1. Handhammer - wird vom Schmied verwendet .
   • Kugelhammer
   • Kreuzschlaghammer
   • Geradschlaghammer
   • Rundhammer
2. Vorschlaghammer - wird vom Angreifer verwendet .

Meißel werden aus hochkohlenstoffhaltigem Stahl gefertigt . Ihre Schneide ist gehärtet und angelassen, während der Kopf weich bleibt, um beim Hämmern nicht zu brechen. Man unterscheidet zwischen Warm- und Kaltmeißeln. Kaltmeißel werden zum Bearbeiten kalter Metalle verwendet, Warmmeißel hingegen für heiße Metalle. Warmmeißel sind in der Regel dünner und können daher nicht durch Kaltmeißel ersetzt werden. Viele Schmiede gestalten Meißel mit einem einfachen, gedrehten Griff, der einem Hammer ähnelt. Dadurch können sie in größerem Abstand zum heißen Metall eingesetzt werden. Meißel sind sehr nützlich und weltweit verbreitet. ^{[ 4 ]}

Schmiede verwenden Zangen, um heiße Metalle sicher zu halten. Die Zangenmündungen werden vom Schmied individuell in verschiedenen Formen angefertigt, um sie an die jeweilige Metallform anzupassen . Es ist nicht ungewöhnlich, dass ein Schmied zwanzig oder mehr Zangenpaare besitzt; traditionell begann er bereits während seiner Lehrzeit mit dem Aufbau seiner Sammlung. Auf dem Markt sind verschiedene Arten von Zangen erhältlich: (1) Flachzange, (2) Niet- oder Ringzange, (3) geriffelte Zange mit gerader Öffnung, (4) Gad-Zange.

Hohlkehlwerkzeuge dienen zum Herstellen von Nuten oder Vertiefungen. Sie werden oft paarweise verwendet: Das untere Hohlkehlwerkzeug hat einen Vierkantschaft, der in die Öffnung des Ambosses passt, während das obere einen Griff besitzt. Das Werkstück wird auf das untere Hohlkehlwerkzeug gelegt, das obere daraufgesetzt und mit einem Hammer bearbeitet. Das obere Hohlkehlwerkzeug wird auch zum Abrunden von Ecken und zum Strecken oder Spreizen von Metall verwendet.

Das Vierkantwerkzeug ist ein Werkzeug mit einem Vierkantschaft, der in eine Vierkantaufnahme passt. Es gibt viele verschiedene Arten von Vierkantwerkzeugen, wie zum Beispiel das Heißschneidwerkzeug zum Schneiden von heißem Metall auf dem Amboss; das Hohlkehlwerkzeug zum Ausziehen von Metall und Herstellen von Nuten; Biegevorrichtungen – und viele weitere, die hier nicht alle aufgeführt werden können.

Ein Abschreckbecken ist üblicherweise ein großes, mit Wasser gefülltes Gefäß , das Schmiede zum Abschrecken von heißem Metall verwenden. Es dient hauptsächlich dazu, Werkstücke während des Schmiedeprozesses abzukühlen (um sie zu schützen oder ein Auslaufen des Metalls, beispielsweise durch Hammerschläge in der Nähe, zu verhindern), den Stahl zu härten, eine Kohle- oder Holzkohleschmiede zu befeuern und das Werkstück einfach schnell abzukühlen, um es leichter begutachten zu können. In der Messerschmiedekunst und Werkzeugherstellung wird der Begriff meist durch „Abschreckbecken“ ersetzt, da zum Abkühlen des Metalls Öl oder Sole verwendet wird. Der Begriff „Abschreckbecken“ leitet sich vermutlich vom lateinischen Wort „slake“ (löschen) ab, also vom Löschen der Hitze.

Das Gesenkschmieden ist ein Verfahren zur Formgebung von Metall in komplexe Formen, indem ein schwerer Hammer mit einer Matrize auf der Schlagfläche auf das Werkstück fallen gelassen wird. ^{[ 5 ]}

Das Werkstück wird in die Schmiede eingelegt. Durch den Schlag eines Hammers passt sich das erhitzte, sehr formbare Material der Form der Matrize und ihrer Kavitäten an. In der Regel wird nur eine Matrize benötigt, um das Teil vollständig zu formen. Der zusätzliche Raum zwischen den Matrizenhälften führt dazu, dass etwas Material seitlich austritt und Grat bildet . Dieser dient als Überdruckventil für den beim Schließen der Matrizenhälften entstehenden hohen Druck und wird später vom fertigen Teil entfernt.

Die beim Gesenkformverfahren eingesetzte Ausrüstung wird üblicherweise als Fallhammer bezeichnet . Dieser kann pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch angetrieben werden. Je nach Antriebsart, Masse des Stempels und Fallhöhe kann die Schlagkraft zwischen 5.000 und 193 Tonnen liegen. Die verwendeten Werkzeuge, Matrizen und Stempel, gibt es in vielen verschiedenen Formen, Größen und Materialien. Beispiele hierfür sind flache und V-förmige Matrizen für das Freiformschmieden sowie Einzel- oder Mehrfachmatrizen für das Gesenkschmieden. Die Konstruktion der Matrizen erfordert die Berücksichtigung vieler Aspekte. Sie müssen präzise ausgerichtet sein, so gestaltet sein, dass das Metall und der Grat optimal fließen und alle Nuten ausfüllen, und besondere Berücksichtigung finden bei der Stützung von Stegen und Rippen sowie der Lage der Trennlinie. Auch die Materialauswahl muss sorgfältig erfolgen. Bei der Materialauswahl spielen Faktoren wie Kosten, Härtbarkeit, Beständigkeit gegen hohe Drücke, Heißabrieb, Hitzerisse und ähnliches eine Rolle. Am häufigsten werden für Werkzeuge Kohlenstoffstahl und in einigen Fällen Nickelbasislegierungen verwendet.

Die am häufigsten beim Gesenkschmieden verwendeten Werkstoffe sind Aluminium, Kupfer, Nickel, Baustahl, Edelstahl und Magnesium. Baustahl ist die beste Wahl, während Magnesium im Allgemeinen als Gesenkschmiedewerkstoff weniger geeignet ist.

In verschiedenen Mythologien werden diverse Götter und Göttinnen mit der Schmiede in Verbindung gebracht, beispielsweise die irische Brigid , der westafrikanische Ogun , der griechische Hephaistos und der römische Vulkan . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}