Es ist von grundlegender Bedeutung, ein solides Verständnis der Grundlagen der Technologie zu haben, bevor man sich entscheidet, ob man ein neues Herstellungsverfahren einsetzt oder nicht. Das heißt, Sie müssen sich damit vertraut machen, was es ist, wie es funktioniert und welche verschiedenen Vorteile es bietet. In diesem Artikel werden die Grundlagen der Blechbearbeitung behandelt. Wir werden diese Methode der Metallherstellung beleuchten, die viele Anwendungen in verschiedenen Sektoren hat.
Was ist Blechbearbeitung?
Die Herstellung von Objekten und Strukturen aus flachen Blechen ist das, was wir meinen, wenn wir von Blechfertigung sprechen. Das Erstellen verschiedener Komponenten und Teile aus mehreren Blechen ist oft das Endziel der Prozesse, die zum Behandeln von Blechen verwendet werden. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, dieses Umformverfahren nicht als spezielles Fertigungsverfahren zu verstehen, sondern als eine Sammlung unterschiedlicher Techniken der Umformung.
Diese Prozesse arbeiten häufig zusammen, um die erforderliche Komponente erfolgreich zu generieren. Schneiden, Biegen, Stanzen, Stanzen, Schweißen und Veredeln sind die grundlegenden Prozesse Herstellung von Produkten aus Blech. In Kürze werden wir auf die Besonderheiten jeder dieser Methoden eingehen.
Die Herstellung unter Verwendung von Blech kann auf verschiedene Arten von Metall angewendet werden. Komponenten bestehend aus Aluminium, Stahl & rostfreier Stahl, Kupfer und Messing sind nur einige der Blechprodukte, die in unserem Werk hergestellt werden. Aufgrund der Prävalenz des Herstellungsprozesses ist es ziemlich unwahrscheinlich, dass Sie Ihren Tag verbringen, ohne mit einem aus Blech hergestellten Produkt zu interagieren. Sie können diese Dinge fast überall finden. Das können große Haushaltsgeräte oder kleinere Bauteile wie Halterungen oder Gehäuse sein.
Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Designprozess für Blech
Es ist üblich, dass Einzelpersonen die grundlegenden Verfahren bei der Herstellung von Blech nicht verstehen. Wenn wesentliche Informationen fehlen, kann es schwierig sein, Bedürfnisse und Erwartungen für ein Projekt auf der Grundlage der Realität zu formulieren. Verfahren zur Blechbearbeitung umfassen manchmal eine Reihe von Stufen, von denen jede die Teilnahme einer anderen Gruppe von Spezialisten und spezialisierter Ausrüstung erfordert.
Die folgenden Schritte bilden den gesamten Designprozess für die Metallfertigung:
Das Konzept
Jeder Schritt des Rapid Prototyping beginnt mit einem Konzept, und das Blechdesign ist nicht anders. Es beginnt mit grundlegenden Vorstellungen darüber, was Sie als Designer erreichen möchten. Sie können diese Ideen in einer vorläufigen Skizze festhalten, um realistische Kriterien für Ihr Projekt festzulegen. Es kann auch erforderlich sein, ein dreidimensionales Modell des gesuchten Blechbauteils zu erstellen. Das Modell enthält häufig Spezifikationen wie Wandstärken, Biegekrümmungen, Lochausrichtungen, Biegezugaben und mehr.
Erstellen von Konstruktionszeichnungen
Nachdem ein 3D-Modell fertiggestellt wurde, besteht der nächste Schritt im Herstellungsprozess darin, die erforderlichen Zeichnungen zu entwickeln. Das Erstellen von Blaupausen ist für Ingenieure unerlässlich, bevor mit der Arbeit begonnen werden kann. Anhand dieser Pläne werden die Anforderungen an die Bleche ermittelt, die für die Erstellung der ersten Zeichnungen benötigt werden.
Die Maschinenwerkstatt arbeitet nach den zur Verfügung gestellten Zeichnungen. Die Zeichnungen enthalten typischerweise alle für die Fertigung notwendigen Details, wie unter anderem die Materialauswahl und die Oberflächenveredelung.
Analyse der Herstellbarkeit
Neben entsprechenden Berechnungen werden die Zeichnungen gegengeprüft, ob sie den Voraussetzungen und Kriterien entsprechen. Die Befolgung eines DFM-Ansatzes hilft dabei, sich auf die Verfeinerung der Designs und die potenzielle Reduzierung der Teileanzahl zu konzentrieren. Eine solche Analyse empfiehlt die Standardisierung von Komponenten für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen.
Ingenieure werden auch ein besseres Verständnis dafür haben, wie man Designs erstellt, die einfach genug sind, um leicht gebaut zu werden. Sobald die Herstellbarkeitsstudie abgeschlossen ist, wird es ein fertiges Ladendesign mit eingehenden Berechnungen von Spannungen, Belastungsniveaus und Belastungsbeschränkungen geben. Anhand der dort zugänglichen Informationen wird über das Verfahren zur Blechfertigung entschieden.
Die Entwicklung eines Prototyps
Nach der Erstellung eines Blechkonstruktionsmodells durchlaufen die Ingenieure mehrere Arbeitsgänge, um die geometrische Integrität der Komponente zu bewahren. Schneiden, Biegen, Stanzen und Schweißen sind Beispiele für diese Prozesse. Das Aufbringen von Oberflächenbehandlungen auf den neu hergestellten Prototyp kann auch den ästhetischen Wert erhöhen. Es ist wichtig, jede dieser Phasen in der Sequenz abzuschließen. Angenommen, Sie eilen durch die Prozessschritte oder lassen einen davon aus. In diesem Fall kann die Qualität und Konsistenz des Endprodukts leiden.
Evaluation eines Prototyps
Nach der Entwicklung des Prototyps werden die Kunden ihn bewerten, um zu bestätigen, dass er ihren Anforderungen entspricht. Es ist möglich, dass die Tests auch den Einsatz solcher Komponenten in realistischen Umgebungen beinhalten. Darüber hinaus können die Eingaben der Benutzer zu den Produkten in den Überprüfungsprozess einbezogen werden.
Produktion im großen Stil
Damit ein Prototyp in die Serienfertigung gelangt, muss er zunächst eine Reihe von Tests durchlaufen und bestimmte Spezifikationen erfüllen.
Techniken für die Herstellung von Blech
Es ist wichtig, die verschiedenen verfügbaren Blechherstellungstechniken zu verstehen, um den Prozess der Bildung mehrerer Komponenten unter Verwendung von Blech vollständig zu verstehen. Die Verarbeitungsverfahren für Bleche machen die Umwandlung von zweidimensionalen Blechen in dreidimensionale, funktionale Teile. Die folgende Liste enthält die gängigsten Techniken zur Blechbearbeitung.
Schneiden
Das Schneiden wird oft als Anfangsstufe bei der Herstellung von Blechen durchgeführt. Zu diesem Prozess gehört auch das Schneiden des Blechs, wie aus dem Namen der Aktivität hervorgeht. Mit anderen Worten, der Herstellungsprozess beginnt mit einem rechteckigen Blech. Anschließend erfolgt der Zuschnitt des Materials gemäß dem vom Kunden vorgegebenen Bauteildesign. Das Schneiden von Blech kann auf verschiedene Arten erfolgen.
Zur Veranschaulichung ist eine Schere ein nützliches Werkzeug zum Durchtrennen von Blechen. Dies liegt daran, dass zum Schneiden Scherkräfte eingesetzt werden. Scheren, Stanzen und Stanzen sind die drei unterschiedlichen Ansätze zur Durchführung dieses Schneidens. Andererseits können Verarbeiter auch ohne Schere schneiden. Wenn es um Industrieprojekte geht, die präzises Schneiden und kürzere Vorlaufzeiten erfordern, ist dies die Methode, die am besten funktioniert.
Stempeln
Stanzen ist ein Kaltumformverfahren, bei dem flache Metallplatinen durch Pressen in verschiedene Formen gebracht werden. Das Verfahren erfordert die Verwendung eines Werkzeugs und einer Matrize, die beide, wenn sie einem Stoß ausgesetzt werden, die Form des Metalls durch Aufbringen von Scherdruck verändern.
Im Bereich der Blechbearbeitung ist Stanzen ein allgemeinerer Begriff. Es umfasst Biegen, Stanzen und Prägen sowie weitere Verfahren. Dazu gehört auch das Bördeln, bei dem das Blech so gewischt wird, dass Bördel entstehen.
Biegen
Das Biegen von Blechen ist ein weiterer wichtiger Schritt im Produktionsprozess. Wie der Name schon sagt, geht es bei diesem Verfahren um das Biegen der Bleche. Bleche werden von Metallherstellern gebogen, die eine Vielzahl von Maschinen und Werkzeugen verwenden, darunter Abkantpressen, Walzanlagen und andere Maschinen. Standardformen wie U-Bögen und V-Bögen werden durch die verwendeten Gerätesätze gebildet.
Biegen ist ein etwas schwieriger Vorgang, der einen Hersteller mit viel Know-how erfordert, auch wenn er für das ungeübte Auge recht einfach erscheinen mag. Hauptverantwortlich für dieses Phänomen ist das als „Rückfederung“ bekannte Phänomen, das auftritt, wenn ein gebogener Metallgegenstand versucht, in seine ursprüngliche flache Form zurückzukehren. Um dieses Problem bei der Blechherstellung zu lösen, müssen die Bediener das Bauteil überbiegen, damit der Rückfederungswinkel dem gewünschten Winkel entspricht.
Stanzen
Stanzen ist ein Verfahren zur Herstellung von Löchern in einem Metallblech. Dieser Ansatz verwendet eine Stempel-und-Matrize-Kombination (hergestellt aus einem Hartmetall). Die Materialien verwenden eine Scherkraft, um Löcher in das Metallblech zu stechen. Danach wird das durch das Loch erzeugte Abfallmaterial von der Matrize gesammelt. Das Einbringen einer Vertiefung in das Blech kann auch durch Stanzen erfolgen.
Schweißen
Einer der letzten Schritte in der Blechfertigung ist der Schweißprozess. Die grundlegende Funktion, viele Metallstücke zu einer Einheit zu verschmelzen, ist das „Blechschweißen“. Stabschweißen, WIG-Schweißen und MIG-Schweißen sind einige der vielen Schweißarten, die durchgeführt werden können.
Obwohl sich ihre Methoden voneinander unterscheiden, sind alle drei dazu bestimmt, Metallteile miteinander zu verbinden, indem die Kante des Bauteils erhitzt und dann Füllstoff hinzugefügt wird. Es schafft eine metallurgische Verbindung zwischen den Elementen, die sie sicherer verschmilzt. Schweißen ist nur dann erforderlich, wenn ein Produkt nicht aus einem, sondern aus zwei oder mehr Einzelteilen besteht.
Auswahl an Materialien für die Blechbearbeitung
Die Blechtechnik nutzt ein vielfältiges Sortiment an unterschiedlichen Werkstoffen. Es ist wichtig, die für Ihr Produkt am besten geeignete Entscheidung zu treffen, um die höchstmögliche Qualität zu gewährleisten.
Ihre Entscheidung sollte auf dem gewünschten Ergebnis und Ihren allgemeinen Erwartungen daran basieren. Im Folgenden finden Sie Beispiele für Blechmaterialien, die bei der Herstellung verwendet werden:
- Rostfreier Stahl: Sie haben einige verschiedene Optionen bezüglich der Art des verfügbaren Edelstahls. Sie können austenitischer rostfreier Stahl sein. Dies wären nichtmagnetische Metalle, die erhebliche Mengen an Nickel und Chrom enthalten. Aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Verformbarkeit finden sie weit verbreitete Verwendung. Andererseits hat ferritischer Edelstahl eine magnetische Eigenschaft. Sie funktionieren gut in Situationen, die keine strukturelle Unterstützung benötigen oder ästhetisch sind.
- Warmgewalzten Stahl: Stahl, der durch mehrere Walzvorgänge bei Temperaturen über 1700 Grad Fahrenheit entsteht, wird als warmgewalzter Stahl bezeichnet. Aufgrund ihrer Verformbarkeit lassen sich Stähle dieser Art leicht zu großen Stücken formen.
- Kaltgewalzter Stahl: Kaltgewalzter Stahl ist warmgewalzter Stahl, der weiterverarbeitet wurde. Sie haben eine höhere Toleranz und bieten insgesamt ein reibungsloseres Erlebnis.
- Vorbeschichteter Stahl: Materialien dieser Art werden auch als verzinktes Blech bezeichnet und tragen diesen Namen. Sie werden durch eine Beschichtung, die während der Herstellung aufgetragen wird, vor Rost geschützt. Aufgrund ihrer erhöhten Flexibilität ermöglichen sie auch Verarbeitungstechnologien, die für Bleche weniger arbeitsintensiv sind.
- Aluminium: Es ist ein weiteres Material, das häufig in Produktionsumgebungen verwendet wird. Es hat ein großartiges Verhältnis von Stärke zu Gewicht für etwas von seiner Größe. Darüber hinaus verfügt es über vielfältige Eigenschaften, die es ihm ermöglichen, die Voraussetzungen für verschiedene Anwendungen zu erfüllen.
- Kupfer u Messing: Da Messing weniger Zink enthält, ist die Bearbeitung von Messing einfacher. Kupfermetalle haben von Natur aus Oxidschichten, die als Schutzbarriere gegen Korrosion dienen. Beide Materialien eignen sich aufgrund ihrer optisch ansprechenden Optik für den Einsatz in architektonischen Objekten.
Auswahl der geeigneten Oberflächenbeschaffenheit für die Blechbearbeitung
Die Oberflächenveredelung ist ein weiterer entscheidender Schritt im Prozess der Herstellung maßgeschneiderter Bleche. Die Oberflächenbehandlungen des Metalls bieten ästhetische und realistische Vorteile.
Auf Bleche können verschiedene Oberflächenbehandlungen angewendet werden, einschließlich der folgenden:
- Sandstrahlen: Diese Technik beinhaltet die Verwendung von Hochgeschwindigkeitsprojektilen, um Sand oder andere Schleifmittel auf das Blech zu sprühen, um es zu glätten. Daher verleiht es dem Blech eine matte Textur, um es für die Beschichtung vorzubereiten.
- Polieren: Bei dieser Technik wird die Oberflächenschicht mit einem Tuchrad poliert, was letztendlich zu einem glänzenden Aussehen des Metalls führt.
- Pulverbeschichtung: Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Pulverfarbe direkt auf die Oberfläche der Metallkomponente gesprüht wird. Anschließend wird durch Einbrennen in einem Ofen eine verschleißfeste Beschichtung auf dem Element erzeugt.
- Eloxieren: Der Prozess des Eloxierens einer Komponente verleiht ihr eine hervorragende Rostbeständigkeit. Außerdem stärkt es sowohl die Härte als auch die Widerstandsfähigkeit der Oberfläche.
- Chemische Filme: Dies sind Beschichtungsarten, die für ihre hohe Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit bekannt sind. Das Ergebnis dieses Beschichtungsverfahrens ist eine goldglänzende Oberfläche, die sich bestens als Lackgrund eignet.
Auswirkungen des Designs auf die Blechherstellung
Bei der Modellierung einer Blechkomponente sind einige der wichtigsten Konstruktionsmerkmale zu berücksichtigen:
- Wandstärke: Die Aufrechterhaltung einer einheitlichen Dicke über jede Geometrie hinweg ist von größter Bedeutung. Zur Herstellung von Geometrien mit mehr als einer Wandstärke müssen Bleche unterschiedlicher Dicke verwendet werden. Daher kann das Ausrichten und Orientieren der Teile fehlerhafte Ergebnisse liefern oder mehr Zeit in Anspruch nehmen.
- Biegeradien: Der innere Biegeradius von Blechen muss auf einem Mindestwert gehalten werden, der der Materialstärke entspricht. Aus diesem Grund ist es weniger wahrscheinlich, dass Verzerrungen und Ungleichheiten in den endgültigen Komponenten auftreten. Die Wirtschaftlichkeit des Elements und die sachgerechte Ausrichtung werden durch gleichmäßige Biegeradien im gesamten Profil gewährleistet.
- Biegezugabe und -abzug: Die Biegezugabe ist die Materialmenge, die zu den tatsächlichen Längen der Teile hinzugefügt werden muss, um bei der Entwicklung eines flachen Designs zu helfen. Der Abzug ist das Gegenteil der Biegezugabe. Der Begriff „Knickabzug“ bezieht sich auf die Materialmenge, die von der Länge der Flansche abgezogen werden muss, um eine flache Bauweise zu erreichen.
- K-Faktor: Das Verhältnis der Dicke des Materials zur neutralen Achse wird als K-Faktor bezeichnet. Der K-Faktor wird im Blechprozess verwendet. Diese Anzahl variiert in Abhängigkeit von den unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der verwendeten Materialien und ihrer Dicke.
- Ausrichtung von Löchern und Schlitzen: Beide Elemente sind für sich genommen schon sehr wichtig. Es wird empfohlen, dass der Durchmesser aller Löcher oder Schlitze gleich der Dicke des Blechs ist. Außerdem müssen die Löcher angemessene Ränder zwischen sich haben. Sie sollten nicht so positioniert werden, dass sie zu nahe an den Rand des Materials kommen.
Säume, Kerben, Laschen, Spiralen, Rundungen und Senkungen sind einige der anderen Folgeeffekte, die berücksichtigt werden sollten.
Ein paar DFM-Tipps für die Blechbearbeitung
Um Komponenten effizienter und effektiver zu erstellen, ist es wichtig, einige nützliche Konstruktionsideen für die Blechfertigung zu kennen.
Beim Konstruieren mit Blech ist es wichtig, die Lochgrößen, Ausrichtung und Positionen genau zu beschreiben. Wenn die Lochgrößen kleiner als die Dicke des Blechs sind, kann der Polierprozess länger dauern, die Stempelbelastung kann höher sein und der Grat kann übermäßig sein. Aus diesem Grund sollten die Durchmesser der Löcher größer sein als die Dicke des Blechs.
Außerdem muss der Lochabstand mindestens doppelt so groß sein wie die Blechdicke. In Fällen, in denen ein Loch nahe am Rand angeordnet werden muss, muss der Abstand zwischen diesem Loch und dem Rand gleich der Dicke der Platte sein.
Blechkomponenten können unter Verwendung von Kragen und Biegeentlastungen um durchstochene Stellen herum verstärkt werden. Kornstrukturen sind ein weiterer Faktor, der berücksichtigt werden muss, um Brüche in Teilen mit Laschen oder Nasen zu vermeiden. Stollen sollten nicht parallel zur Maserung verlaufen. Dadurch kann die Oberfläche brechen. Stattdessen sollten sie senkrecht zur Faserrichtung oder etwas weniger als 45 Grad in diese Richtung ausgerichtet werden.
Die Spaltmaße zwischen Stempel und Matrize sollten relativ groß gehalten werden, um einen zu schnellen Verschleiß des Stempels zu vermeiden. Zusätzlich macht das Hinzufügen von Sicken zu Biegungen und Fasen zu Ecken das Material steifer. Auf diese Weise können Sie die Auswirkung des Rückfederungseffekts verringern. Beim Prägen über aufgeweitete Löcher kann ein Blechgegenstand ohne weitere Bearbeitung seine Ebenheit und Festigkeit behalten.
Blechbearbeitung
Etwas aus Blech herzustellen, verbindet Aspekte von Wissenschaft und Kunst. Aufgrund der Vielfalt an Feinheiten und Methoden ist die Zusammenarbeit mit einem qualifizierten Metallbauer bei jedem Auftrag unerlässlich. Da Sie über ein grundlegendes Verständnis der Blechkonstruktion verfügen, sollten Sie die restlichen Arbeiten an eine professionelle Firma auslagern.
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