Die Kosten geschmiedeter Scheiben hängen hauptsächlich von der Materialgüte, dem Durchmesser und der Dicke ab. Diese drei Spezifikationen beeinflussen das Rohlingsgewicht, den Schmiedeaufwand, die Pressenwahl, die Wärmebehandlung und den Materialabtrag bei der Bearbeitung.
Materialgüte-Überlegungen
Die Materialgüte beeinflusst sowohl den Wert des Rohlings als auch die Kosten für dessen Weiterverarbeitung zum fertigen Schmiedeteil. Kohlenstoffstahl, legierter Stahl, Edelstahl und Nickellegierungen können selbst bei identischen Scheibenabmessungen sehr unterschiedliche Produktionswege durchlaufen.
1. Rohmaterialkosten
Für eine frühzeitige Budgetplanung können die Materialkosten mit einem relativen Index anstatt mit einem festen Marktpreis verglichen werden.
| Materialart | Beispielhafter Kostenindex* | Relative Kosten |
| Kohlenstoffstahl | 1.0 | 100% |
| Cr-Mo-Legierungsstahl | 1,3–1,7 | 130–170 % |
| Edelstahl | 2,0–3,0 | 200–300 % |
| Nickelbasislegierung | 5,0–8,0 | 500–800 % |
Wenn der Materialanteil einer 100 kg schweren Kohlenstoffstahlscheibe 300 US-Dollar beträgt, würde ein Edelstahl mit einem Kostenindex von 2,5 den entsprechenden Metallwert auf etwa 750 US-Dollar festlegen. Die Differenz beträgt bereits 450 US-Dollar, bevor Schmieden, Prüfung und Bearbeitung berücksichtigt werden.
Bei einer Bestellung von 50 CDs beträgt die Differenz ungefähr 22.500 US-Dollar.
2. Schmiedbarkeit und Wärmebehandlung
Höherlegierte Werkstoffe weisen unter Umständen engere Verarbeitungstemperaturbereiche und eine geringere Schmiedeproduktivität auf. Anspruchsvollere Werkstoffsorten können zusätzliches Wiedererwärmen oder kontrollierte Abkühlen zwischen den Schmiedeschritten erfordern.
Mögliche Zusatzkosten sind:
- Zusätzliche Heizzyklen
- Längere Aufheizzeit
- Mehr Pressezeit
- Kontrollierte Kühlung
- Zusätzliche Wärmebehandlung
- Verbesserte Prozessüberwachung
Angenommen, ein zusätzlicher Ofenzyklus verursacht Kosten von 80–150 US-Dollar pro Disc für Ausrüstung, Energie und Handhabung. Bei 100 Discs entspricht dies zusätzlichen Verarbeitungskosten von ca. 8.000–15.000 US-Dollar.
Aus diesem Grund können zwei Güteklassen mit ähnlichen Endabmessungen dennoch sehr unterschiedliche Schmiedeangebote erhalten.
3. Bearbeitung und Prüfung
Die Werkstoffgüte beeinflusst die Kosten auch nach dem Schmieden. Hitzebeständige Edelstähle und Nickellegierungen erfordern unter Umständen niedrigere Schnittgeschwindigkeiten, mehr Werkzeuge und längere Bearbeitungszyklen.
| Material | Beispiel Bearbeitungszeit | Kosten: 90 $/Stunde |
| Kohlenstoffstahl | 30 Minuten | 45 $ |
| Edelstahl | 42 Minuten | 63 US-Dollar |
| Nickellegierung | 60 Minuten | 90 US-Dollar |
Ein Preisunterschied von 45 Dollar pro Teil summiert sich bei 200 Discs auf 9.000 Dollar.
Weitere Anforderungen können sein:
- Ultraschallprüfung
- Härteprüfung
- Zugversuch
- Aufprallprüfung
- Chemikalienzertifizierung
- Wärmebehandlungsprotokolle
Je nach Spezifikation und Probenahmeverfahren können diese Anforderungen zusätzliche Kosten von 100 bis über 500 US-Dollar pro Los oder Teil verursachen. Käufer sollten daher die genaue ASTM-, ASME-, EN- oder UNS-Güteklasse angeben, anstatt lediglich eine „legierte Stahlscheibe“ zu fordern.
Durchmesserüberlegungen
Der Durchmesser hat einen besonders starken Einfluss auf geschmiedete ScheibeDie Kosten steigen, weil das Gewicht mit dem Quadrat des Durchmessers zunimmt, während die Dicke unverändert bleibt.
Eine moderate Erhöhung des Außendurchmessers kann daher einen wesentlich größeren Anstieg des Metallverbrauchs und der Schmiedenachfrage zur Folge haben.
1. Der Durchmesser erhöht das Gewicht schnell.
Für Stahlscheiben mit einer konstanten Dicke von 60 mm:
| Fertige Größe | Ungefähres Gewicht | Steigerung gegenüber Ø500 |
| Ø500 × 60 mm | 92,5 kg | Ausgangswert |
| Ø550 × 60 mm | 111,9 kg | +21% |
| Ø600 × 60 mm | 133,2 kg | +44% |
| Ø700 × 60 mm | 181,3 kg | +96% |
Eine Erhöhung des Außendurchmessers von 500 mm auf 700 mm entspricht lediglich einer 40%igen Vergrößerung der Abmessungen, das theoretische Gewicht verdoppelt sich jedoch nahezu.
Bei einem Wert des verarbeiteten Materials von 4 $/kg entsprechen die zusätzlichen 88,8 kg etwa 355 $ pro Scheibe. Bei 100 Stück beträgt allein der Metallunterschied rund 35.500 $.
2. Größerer Durchmesser kann die Pressgröße verändern
Der Durchmesser beeinflusst auch den Verformungsbereich und die Auswahl der Schmiedeausrüstung. Sobald eine Scheibe den wirtschaftlichen Bereich einer einzelnen Presse überschreitet, benötigt der Lieferant möglicherweise eine größere Maschine, einen größeren Ofen oder einen größeren Manipulator.
Ein vereinfachter Kostenvergleich könnte folgendermaßen aussehen:
| Schmiederoute | Shop Rate | Pressezeit | Ungefähre Umrechnungskosten |
| Mittelpresse | 220 $/Std. | 0,8 Std. | 176 US-Dollar |
| Großpresse | 320 $/Std. | 0,9 Std. | 288 $ |
| Große Presse + Aufwärmen | 320 $/Std. + Heizung | 1,2 Std. | Ab 384 $ |
Der Wechsel zur nächsthöheren Geräteklasse kann zu Mehrkosten von 100 bis 200+ Dollar pro Scheibe führen, bevor das höhere Rohlingsgewicht überhaupt berücksichtigt wird.
Bei 100 Stück können dadurch zusätzliche Bearbeitungskosten von 10.000 bis 20.000 US-Dollar anfallen. Dies ist ein Grund, warum Käufer Außendurchmesser hinterfragen sollten, die lediglich als konservative Designmarge dienen.
3. Der OD-Zuschlag führt zu verstecktem Gewicht
Der fertige Durchmesser ist normalerweise kleiner als der Rohdurchmesser des geschmiedeten Produkts. Ein größerer Außendurchmesser ist erforderlich, um Zunder zu entfernen und eine ausreichende Nachbearbeitung zu gewährleisten.
Für eine 60 mm dicke Scheibe:
| Durchmesser | Ungefähres Gewicht | Zusätzliches Gewicht |
| Ø500 mm | 92,5 kg | — |
| Ø510 mm | 96,2 kg | +3,7 kg |
| Ø520 mm | 100,0 kg | +7,5 kg |
Bereits 20 mm zusätzlicher Außendurchmesser erhöhen das Gewicht um etwa 7,5 kg, bevor der Flächenzuschlag berücksichtigt wird.
Bei einem Legierungswert von 8 $/kg entspricht das etwa 60 $ pro Scheibe bzw. 6.000 $ bei einer Bestellung von 100 Stück. Dieser Aufschlag ist notwendig, aber zu hohe Lagerbestände bedeuten, dass man für Metall bezahlt, das letztendlich zu Bearbeitungsspänen wird.
Dickenüberlegungen
Die Dicke erhöht das Gewicht geschmiedeter Scheiben auf direktere Weise. Bei konstantem Durchmesser führt eine 25%ige Erhöhung der Dicke zu einer theoretischen Volumenzunahme von etwa 25%.
Der Kosteneffekt kann sich noch verstärken, wenn zusätzliche Schmiedearbeiten, Ofenzeiten und Bearbeitungszuschläge berücksichtigt werden.
1. Die Dicke trägt direkt zum Metallgehalt bei.
Für eine Stahlscheibe mit Ø 500 mm:
| Fertige Größe | Ungefähres Gewicht | Zunahme gegenüber 50 mm |
| Ø500 × 50 mm | 77,1 kg | Ausgangswert |
| Ø500 × 60 mm | 92,5 kg | +20% |
| Ø500 × 70 mm | 107,9 kg | +40% |
| Ø500 × 75 mm | 115,6 kg | +50% |
Eine Erhöhung der Dicke von 50 auf 75 mm führt zu einem Mehrgewicht von etwa 38,5 kg pro Scheibe.
Bei 100 Stück entspricht das etwa 3,85 Tonnen zusätzlichem Fertigmetall. Bei einem Wert des verarbeiteten Materials von 5 $/kg beträgt die Differenz rund 19.250 $, bevor zusätzliche Schmiedearbeiten berücksichtigt werden.
2. Dicke Scheiben erfordern mehr Schmiedearbeit
Für einen dickeren fertigen Querschnitt ist im Allgemeinen ein größerer Ausgangsrohling und eine stärkere Verformung beim Stauchen und Spreizen erforderlich.
Ein anschaulicher Schmiedevergleich:
| Fertige Dicke | Typische Pässe | Beispiel Presszeit |
| 50 mm | 3–4 | 30 Minuten |
| 70 mm | 4–5 | 40 Minuten |
| 90 mm | 5–6 | 50 Minuten |
Bei einem Presskostensatz von 250 US-Dollar pro Stunde erhöht eine Verlängerung der Presszeit von 30 auf 50 Minuten den Preis pro Disc um etwa 83 US-Dollar.
Bei 150 Stück entspricht das ungefähr 12.450 Dollar.
Die Wandstärke kann auch die Aufheiz- und Abkühlzeit verlängern. Bei kritischen Schmiedeteilen muss dennoch eine ausreichende Verformung erreicht werden, um die erforderliche innere Struktur und die mechanischen Eigenschaften zu erzielen.
3. Gesichtszulage kann teuer sein
Die Enddicke und die Rohdicke können erheblich voneinander abweichen, wenn beide Seiten nachbearbeitet werden müssen.
Eine fertige Stahlscheibe mit den Maßen Ø500 × 60 mm wiegt etwa 92,5 kg, während ein rohes Schmiedestück mit den Maßen Ø510 × 70 mm fast 112 kg wiegt.
Das entspricht einem Unterschied von fast 20 kg pro Teil bzw. einem zusätzlichen Gewicht von rund 21 %.
Für eine Bestellung von 100 Stück:
- Theoretisches Endgewicht: ca. 25 Tonnen
- Rohgewicht des Schmiedeteils: etwa 2 Tonnen
- Später entferntes Material: etwa 95 Tonnen
Bei einem Wert der verarbeiteten Legierung von 10 $/kg beläuft sich der Metallwert des zusätzlichen Materials vor Berücksichtigung der CNC-Bearbeitungskosten auf etwa 19.500 $.
Ziel ist es nicht, das Bearbeitungszugabe zu eliminieren. Vielmehr geht es darum, diese Zugabe im Einklang mit den tatsächlichen Maßmöglichkeiten des Schmiedeteils zu halten, anstatt einen unnötig großen Sicherheitszuschlag anzuwenden.
Ausgleich von Werkstoffgüte, Durchmesser und Dicke
Die drei Faktoren verstärken sich gegenseitig. Eine Kohlenstoffstahlscheibe mit den Maßen Ø 500 × 60 mm und einem Gewicht von etwa 92,5 kg hat eine ganz andere Kostenstruktur als eine Edelstahlscheibe mit den Maßen Ø 600 × 75 mm und einem Gewicht von etwa 166 kg.
Die zweite Scheibe enthält etwa 80 % mehr Metall, ihr Materialpreis kann jedoch zwei- bis dreimal so hoch sein. Größere Abmessungen können zudem den Pressaufwand, die Aufheizzeit, die Wärmebehandlung und die Bearbeitungsschritte erhöhen.
Bei der Kaufprüfung können die drei Faktoren in dieser Reihenfolge berücksichtigt werden:
- Materialgüte:bestätigen, dass der Legierungsgrad den tatsächlichen Betriebsanforderungen entspricht.
- Durchmesser:Entfernen Sie unnötigen Außendurchmesser und prüfen Sie, ob die Größe das Schmiedeteil in größere Maschinen drückt.
- Dicke:Die Materialstärke und die Planbearbeitungszugabe sind separat zu prüfen.
Ein niedriger Preis pro Kilogramm bedeutet nicht zwangsläufig niedrige Endkosten für Schmiedescheiben. Ein aussagekräftiger Angebotsvergleich berücksichtigt Materialgüte, Fertigdurchmesser, Fertigdicke, Rohschmiedemaße, Wärmebehandlung, Prüfung, Bearbeitungszustand und Bestellmenge.