Ich habe es immer genossen, einem Schmied bei der Arbeit zuzusehen. Es ist eine Kunstform und ein faszinierender Prozess, ihnen dabei zuzusehen, wie sie glühendes Metall aus der Schmiede ziehen und dann ein paar Minuten später durch geschicktes Hämmern und Formen einen Alltagsgegenstand entstehen lassen. Es ist einfach faszinierend, vom Geruch des Feuers über das glühende Metall bis hin zum rhythmischen Klirren des Hammers.
Früher fertigte ein Schmied Werkzeuge, Hufeisen, Wagenteile, landwirtschaftliche Geräte und alles Mögliche aus Metall an. Doch als das Automobil aufkam und den Bedarf an Automechanikern und speziellen Autowerkzeugen schuf, hatte die industrielle Revolution die Welt bereits verändert. Sie hatte Maschinen und Verfahren entwickelt, die Handarbeit minimierten und die Produktion von Produkten steigerten. Und das ist nicht das Einzige, was sich geändert hat.
Die Werkzeuge von heute sind so konstruiert, dass sie Belastungen standhalten, die weit über denen von vor Jahren liegen, und als Autotechniker verlassen wir uns darauf. Die heutige Fertigungswelt ist weit entfernt von Hammer und Amboss und ein faszinierendes Thema, das die Entwicklung von Wissenschaft und Technologie zu einem dynamischen Prozess zusammenführt.
Schraubenschlüssel gehören zu unseren am häufigsten verwendeten Werkzeugen und können einiges aushalten. Daher dachte ich, es wäre der perfekte Zeitpunkt, um aus erster Hand einen Blick auf ihre Herstellung zu werfen. Hier ist ein Überblick.
Die einzelnen Unternehmen haben ihre eigenen Formeln und Verfahren, aber die wesentlichen Schritte des Prozesses sind im Allgemeinen dieselben. Alles beginnt mit dem Material.
Die meisten Schraubenschlüssel werden aus legiertem Stahl hergestellt, genauer gesagt aus Chrom-Vanadium-Stahl 6140. Der Grund dafür ist, dass Chrom-Vanadium 6140 ein bewährtes Material für Produkte ist, die sowohl Festigkeit als auch Haltbarkeit erfordern. Obwohl diese beiden Aspekte auf den ersten Blick ein und dasselbe zu sein scheinen, handelt es sich um zwei verschiedene Dinge.
Festigkeit ist die Eigenschaft eines Materials, das einer erheblichen Kraft standhalten kann, und Haltbarkeit ist die Eigenschaft, das Material kann dieser Kraft immer wieder standhalten.
„Wenn Sie eine Legierung auswählen, aus der Sie ein Werkzeug herstellen möchten, müssen Sie an die Endverwendung denken. Das Material, aus dem Sie einen Hammer herstellen, unterscheidet sich von dem Material, aus dem Sie einen Schraubenschlüssel herstellen möchten.“sagte Paul Dean, VP of Operations, Gray Tools.„Sie wählen ein Material aus, das die Eigenschaften aufweist, die das Endwerkzeug erfordert. Ein Schraubenschlüssel muss stark sein, damit er sich nicht verformt, und er muss haltbar sein, damit er sich nicht abnutzt. Chrom-Vanadium ist ein weit verbreitetes Material, aber wir alle verwenden es aufgrund seiner weit verbreiteten Eigenschaften.“
Da Schraubenschlüsselhersteller Materialien in großen Mengen erhalten, beispielsweise lange Stahlstangen, werden diese Stangen im Vorproduktionsprozess auf bestimmte Größen zugeschnitten und anschließend häufig sandgestrahlt, um alle Verunreinigungen zu entfernen, die den Produktionsprozess beeinträchtigen könnten. Der Knüppel, zu diesem Zeitpunkt nur ein Stück Metall, wird dann bis nahe an seine Schmelztemperatur erhitzt.
Anschließend wird es gesenkgeschmiedet, ein Verfahren, bei dem der heiße Knüppel zu einem Rohling geformt wird. Der Rohling gibt Ihnen die gewünschte Form, aber nicht unbedingt alle benötigten Abmessungen. Bei der Herstellung von Schraubenschlüsseln können mehrere Größen aus demselben Schmiedestück hergestellt werden. Der Schmiedeprozess besteht oft nur aus einem Schritt, manchmal sind jedoch je nach Konfiguration des Schraubenschlüssels mehrere Schritte erforderlich, und einige Hersteller verwenden während Teilen des Schmiedevorgangs eine Stickstoffatmosphäre, um die Reinheit des Stahls vor dem umgebenden Sauerstoff zu schützen, der Verbrennungen und Schlacke verursachen könnte.
Die Schmiedestücke kühlen von selbst schnell ab, werden dann aber zum nächsten Glühschritt weitergeleitet. Glühen ist eine Form der Wärmebehandlung, bei der die physikalischen Eigenschaften des Metalls verändert werden, um es für die Endbearbeitungsschritte weicher zu machen.
Als nächstes folgt das Räumen, ein spezielles Bearbeitungsverfahren, das die gängigste Methode zum Anpassen der Größe der offenen und geschlossenen Enden der Schraubenschlüssel ist. Eine Räumnadel ist ein Metallbearbeitungswerkzeug mit einer Reihe von Zähnen, deren Größe in kleinen Schritten zunimmt. Das gezogene Räumen ist das gängigste Verfahren für Schraubenschlüssel, bei dem die Räumnadel durchgezogen wird, bis Sie die gewünschte Größe erhalten.
Jetzt ist es an der Zeit, den Schraubenschlüssel zu stempeln, was die Größe, die Teilenummer und den Firmennamen einschließt. Dies geschieht normalerweise auf einer Stanzpresse. Nach dem Schmieden wird ein Schraubenschlüssel geglüht, sodass er so weich ist, dass Material entfernt und gestanzt werden kann. Nach dem Stanzen muss das Metall jedoch aus molekularer Sicht nicht mehr bewegt oder geformt werden.
Nun geht es weiter mit der Wärmebehandlung. Alle Schraubenschlüssel werden wärmebehandelt, um die von amerikanischen und internationalen Prüfgesellschaften festgelegten Härtestandards zu erfüllen. Die Mindest- und Höchsthärtegrade sind sehr spezifisch. Ein Schraubenschlüssel darf nicht zu weich sein, da er sich sonst während des Gebrauchs abrunden könnte, und nicht zu hart, da er sonst spröde wird. Der Wärmebehandlungsprozess, ein kritischer und sehr wissenschaftlicher Teil der Herstellung, wird oft mit Abschrecken und Anlassen kombiniert.
Ein Beispiel hierfür ist die Wärmebehandlung, bei der der Schraubenschlüssel erhitzt wird und die Aufnahme von Kohlenstoff in die Oberflächenschicht ermöglicht wird. Anschließend folgt ein Abkühlungsprozess namens Abschrecken, bei dem der Schraubenschlüssel in erhitztes Öl getaucht wird, um die Abkühlungszeit präzise zu steuern. Beim Anlassen handelt es sich dann um einen unmittelbar anschließenden Erwärmungs- und Abkühlungsprozess mit unterschiedlichen Parametern. Die Wärmebehandlung stärkt den Schraubenschlüssel, das Anlassen verhindert, dass er zu spröde wird.
Viele halten die Wärmebehandlung für den kompliziertesten Teil des Herstellungsprozesses. „Für jedes Material gibt es ein anderes Rezept für die Wärmebehandlung“, sagt Dean. „Sie sagen Ihrem Wärmebehandler, um welches Material es sich handelt und welche Härte er erreichen möchte, und er erstellt eine Kurve. Das eigentliche Problem ist, dass Sie es nicht zu schnell abkühlen dürfen, da das Metall sonst Delaminationen oder Mikrorisse aufweisen könnte. Normalerweise wird dies in heißerem Öl durchgeführt, um die Abkühlung zu verlangsamen.“
Der Wärmebehandlungsprozess kann Stunden dauern und es handelt sich um eine sehr spezielle Formel, die schwer richtig umzusetzen sein kann, sodass immer eine akzeptable Abweichung besteht. Nachdem die Schraubenschlüssel wärmebehandelt wurden, werden sie mit einem Härteprüfgerät überprüft, um sicherzustellen, dass sie innerhalb der erforderlichen Toleranz liegen.
