Blechbearbeitung bezieht sich auf eine Reihe von Verarbeitungstechniken, die auf Metallbleche (in der Regel weniger als 6 mm dick) angewendet werden, um sie in Werkstücke mit spezifischen Formen und Funktionen zu verwandeln. Aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften, der einfachen Verarbeitung und der Kosteneffizienz wird Blech in verschiedenen Bereichen wie Maschinenbau, Automobilbau, Haushaltsgeräte und elektronische Geräte weit verbreitet eingesetzt. Die Hauptverarbeitungsmethoden für Blech umfassen Schneiden, Biegen, Strecken, Formen, Schweißen und Oberflächenbehandlung. Dieser Artikel wird diese Blechbearbeitungsmethoden im Detail besprechen.
Schneidprozess
Schneiden bezieht sich auf den Prozess des Schneidens und Trennens von Rohmaterialien gemäß den Verarbeitungsanforderungen und markiert den ersten Schritt in der Blechbearbeitung. Abhängig von der Schneidmethode kann es in konventionelles Scheren, CNC-Stanzen, Scheren und Laserschneiden unterteilt werden.
Konventionelles Scheren
Konventionelles Scheren verwendet eine Stanzmaschine und Matrizen, um das Blech zu scheren. Diese Methode zeichnet sich durch schnelle Verarbeitungsgeschwindigkeit und hohe Effizienz aus und ist daher für die Massenproduktion geeignet. Aufgrund der hohen Kosten für die Herstellung von Matrizen ist das konventionelle Scheren jedoch nicht für Kleinserien- oder Mehrsortenproduktion geeignet.
CNC-Stanzen
CNC-Stanzen verwendet eine CNC-Revolverstanze, um das Blech zu bearbeiten. Im Gegensatz zum konventionellen Scheren erfordert das CNC-Stanzen keine komplexen Matrizen; es muss nur der Werkzeugbewegungspfad durch Programmierung gesteuert werden, um verschiedene Schnittformen zu erreichen. CNC-Stanzen ist für Klein- bis Mittelserien- und Mehrsortenproduktion geeignet.
Verarbeitungsbereich für CNC-Stanzen
• Kaltgewalzter Stahl, warmgewalzter Stahl: Dicke ≤ 3,0 mm
• Aluminiumblech: Dicke ≤ 4,0 mm
• Edelstahlblech: Dicke ≤ 2,0 mm
• Maximale Blechgröße: 1250 mm x 4000 mm
Die Vorteile des CNC-Stanzens umfassen hohe Flexibilität und hohe Verarbeitungsgenauigkeit, insbesondere für komplex geformte Werkstücke. Aufgrund der begrenzten Werkzeuglebensdauer kann jedoch die Verarbeitung dicker Bleche eingeschränkt sein.
Laserschneiden
Laserschneiden verwendet einen Hochleistungslaserstrahl, um Materialien zu schneiden. Im Vergleich zum mechanischen Schneiden bietet das Laserschneiden hohe Präzision, schnelle Geschwindigkeit und glatte Schnitte. Abhängig von der Art des Lasers können Laserschneidmaschinen in YAG-Festkörperlaserschneider, CO2-Laserschneider und Faserlaserschneider unterteilt werden.
YAG-Festkörperlaserschneider
YAG-Festkörperlaserschneider sind aufgrund ihrer niedrigen Kosten und guten Stabilität beliebt, aber ihre Energieeffizienz ist relativ gering. YAG-Laser haben typischerweise eine Ausgangsleistung von weniger als 600 W und werden hauptsächlich zum Bohren, Punktschweißen und Schneiden von Materialien mit einer Dicke von weniger als 8 mm verwendet. Ihr Hauptvorteil ist die Fähigkeit, Nichteisenmetalle wie Aluminium und Kupfer zu schneiden, die mit anderen Laserschneidern schwer zu verarbeiten sind, aber sie haben eine langsamere Schneidgeschwindigkeit und können keine nichtmetallischen Materialien schneiden.
CO2-Laserschneider
CO2-Laserschneider haben typischerweise eine Ausgangsleistung zwischen 2000 W und 4000 W, was es ihnen ermöglicht, Kohlenstoffstahl bis zu 20 mm dick, Edelstahl bis zu 10 mm dick und Aluminiumlegierungen bis zu 8 mm dick stabil zu schneiden. Darüber hinaus können sie nichtmetallische Materialien wie Holz, Acryl, PP und Glas schneiden. Der Hauptnachteil von CO2-Laserschneidern sind ihre hohen Betriebskosten, der hohe Gasverbrauch während des Schneidens und die Schwierigkeit, hochreflektierende Materialien wie Aluminium und Kupfer zu schneiden.
Faserlaser-Schneider
Faserlaser-Schneider übertragen Laserlicht durch optische Fasern, mit einer Leistung typischerweise zwischen 1000 W und 6000 W. Ihre Hauptvorteile umfassen niedrigen Energieverbrauch, einfache Wartung und schnelle Schneidgeschwindigkeiten. Die Wartungskosten für Zubehör und Verbrauchsmaterialien sind jedoch relativ hoch, und es gibt einige Schwierigkeiten beim Schneiden von hochreflektierenden Materialien wie Aluminium und Kupfer.
Die maximale Blechgröße für das Laserschneiden beträgt in der Regel 1500 mm x 4000 mm, mit einem minimalen Verarbeitungslochdurchmesser von ≥1T.
Blechbiegen
Biegen ist ein kritischer Prozess in der Blechbearbeitung, bei dem eine Biegemaschine verwendet wird, um den Winkel des Blechs zu ändern und es in die gewünschte geometrische Form zu bringen. Zu den gängigen Biegeformen gehören L-förmig, Z-förmig, U-förmig, stumpfe Winkel, spitze Winkel, tote Kanten und Kerben.
Der Schlüssel zum Biegeprozess besteht darin, den Biegewinkel und die Form genau zu kontrollieren und gleichzeitig Risse oder Beschädigungen zu vermeiden. Moderne Biegeausrüstungen verwenden häufig CNC-Technologie, die es ermöglicht, komplexe Biegeoperationen automatisiert gemäß der Programmierung durchzuführen. Für dickere oder hochfeste Materialien können mehrere Biegeoperationen oder spezielle Werkzeugkonstruktionen erforderlich sein.
Streckprozess
Das Strecken beinhaltet das Anwenden von Spannung auf das Blech, um es in die gewünschte Form zu dehnen, ohne es zu brechen. Dieser Prozess wird häufig verwendet, um tiefgezogene Blechteile herzustellen, wie z. B. Karosserieteile und Gehäuse von Haushaltsgeräten.
Der Schlüssel zum Streckprozess besteht darin, die Streckgeschwindigkeit und das Werkzeugdesign zu kontrollieren, um Materialbruch oder übermäßige Verformung zu verhindern. Um die Qualität des Streckprozesses zu verbessern, werden häufig Schmiermittel auf die Materialoberfläche aufgetragen, um Reibung und Spannungen während des Streckens zu reduzieren.
Formprozess
Formen bezieht sich auf den Prozess, Blech durch Pressen, Walzen oder andere Methoden in eine spezifische Form zu bringen. Zu den gängigen Formverfahren gehören Stanzen, Walzformen und Hydroumformen. Formverfahren werden typischerweise zur Herstellung von komplex geformten Teilen wie Autoreifen und Metallrohren verwendet.
Der Umformprozess zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, komplex geformte Teile schnell in Serie zu produzieren, erfordert jedoch hohe Präzision bei der Gestaltung und Herstellung von Werkzeugen. Zusätzlich kann es während des Umformens zu Rückfederungen kommen, die bei der Konstruktion kompensiert werden müssen.
Schweißverfahren
Schweißen ist ein Verfahren zum Verbinden von Metallwerkstücken durch Anwendung von Wärme oder Druck. Gängige Schweißmethoden in der Blechbearbeitung umfassen Schmelzschweißen, Festkörper-Schweißen und Hartlöten.
Schmelzschweißen
Schmelzschweißen umfasst das Erhitzen des Schweißmaterials bis zum Schmelzzustand, in dem es sich mit dem Grundmaterial verbindet. Gängige Schmelzschweißmethoden umfassen Lichtbogenschweißen, Gasschutzschweißen und Laserschweißen.
Festkörper-Schweißen
Festkörper-Schweißen verbindet Werkstücke, indem ihre Oberflächen durch Druck oder Reibung zusammengefügt werden, ohne das Schweißmaterial zu schmelzen. Gängige Festkörper-Schweißmethoden umfassen Reibschweißen, Sprengschweißen und Diffusionsschweißen.
Hartlöten
Hartlöten verwendet ein Füllmaterial mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als die Grundmaterialien, um diese zu verbinden. Das Füllmaterial schmilzt während des Schweißprozesses, während die Grundmaterialien fest bleiben, und das Füllmaterial füllt die Verbindung durch Kapillarwirkung, wodurch die Werkstücke verbunden werden. Hartlöten eignet sich zum Verbinden von unterschiedlichen Materialien oder dünnen Teilen.
Oberflächenbehandlung
Oberflächenbehandlung bezieht sich auf die Bearbeitung von Blechoberflächen zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, Ästhetik und Verschleißfestigkeit. Gängige Oberflächenbehandlungsmethoden umfassen Sprühen, Pulverbeschichtung, Galvanisieren und Anodisieren.
Sprühen
Beim Sprühen wird Sprühausrüstung verwendet, um eine Beschichtung gleichmäßig auf die Metalloberfläche aufzutragen, die durch Backen oder natürliches Trocknen einen Schutzfilm bildet. Sprühen kann das Aussehen des Werkstücks verbessern und seine Korrosionsbeständigkeit erhöhen.
Pulverbeschichtung
Die Pulverbeschichtung umfasst das elektrostatische Auftragen von Harzmaterial auf die Metalloberfläche, das dann durch hohe Temperaturen miteinander verschmolzen wird, um eine Schutzschicht zu bilden. Pulverbeschichtung hat hervorragende dekorative Effekte und Korrosionsbeständigkeit und wird häufig in Gehäusen von Haushaltsgeräten und Autoteilen verwendet.
Galvanisieren
Galvanisieren verwendet Elektrolyse, um eine Metallschicht oder Legierung auf der Werkstückoberfläche abzusetzen, wodurch die Korrosionsbeständigkeit und Härte verbessert werden. Gängige Galvanisierungsprozesse umfassen Zinkbeschichtung, Nickelbeschichtung und Chrombeschichtung.
Anodisieren
Das Anodisieren ist ein Oberflächenbehandlungsverfahren für Aluminium, bei dem durch elektrochemische Reaktionen eine dichte Oxidschicht auf der Aluminiumoberfläche erzeugt wird. Anodisieren erhöht nicht nur die Oberflächenhärte und Korrosionsbeständigkeit von Aluminium, sondern ermöglicht auch eine ästhetische Verbesserung durch Färbung.
Montage
Die Montage umfasst das Zusammenfügen von bearbeiteten Blechteilen zu einem vollständigen Produkt unter Verwendung von Schrauben, Nieten, Schweißen oder anderen Methoden. Die Qualität des Montageprozesses beeinflusst direkt die Leistung und das Erscheinungsbild des Endprodukts, daher sind strenge Qualitätskontrollen und Inspektionen während der Montage erforderlich.
Qualitätskontrolle und Inspektion
Qualitätskontrolle und Inspektion durchziehen den gesamten Blechbearbeitungsprozess. Um sicherzustellen, dass jeder Bearbeitungsschritt den Designanforderungen entspricht, wird typischerweise eine Reihe von Inspektionsgeräten und -methoden verwendet, wie Koordinatenmessmaschinen (CMM), Laserscanner und Ultraschall-Fehlerdetektoren.
Branchenanwendungen und Entwicklungstrends
Die Anwendung der Blechbearbeitung erstreckt sich über zahlreiche Branchen, jede mit ihren eigenen Anforderungen und Herausforderungen. Mit der fortschreitenden Technologie erlebt die Blechbearbeitung bedeutende Fortschritte, insbesondere in den Bereichen Automatisierung, Präzision und Materialwissenschaft.
Wichtige Branchenanwendungen
Automobilindustrie: Blechteile werden umfangreich in der Produktion von Karosserien, Fahrwerkskomponenten und Innenstrukturen verwendet.
Luft- und Raumfahrt: Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist auf hochpräzise Blechteile für Flugzeugrahmen, Paneele und Triebwerkskomponenten angewiesen.
Elektronik: Blech wird zur Herstellung von Gehäusen, Halterungen und Kühlkörpern für elektronische Geräte verwendet.
Aufkommende Trends
Die Zukunft der Blechbearbeitung wird von mehreren wichtigen Trends geprägt:
Automatisierung: Der zunehmende Einsatz von Robotik und automatisierten Systemen erhöht die Geschwindigkeit und Konsistenz der Produktion.
Digitalisierung: Die Integration digitaler Werkzeuge, wie CAD/CAM-Software und IoT-Geräte, verbessert die Effizienz von Design, Produktion und Qualitätskontrolle.
Nachhaltigkeit: Die Nachfrage nach nachhaltigen Fertigungspraktiken treibt die Entwicklung von Prozessen voran, die Abfall und Energieverbrauch minimieren.
Schlussfolgerung
Die Blechbearbeitung ist ein hoch technischer und weit verbreiteter Fertigungsprozess. Durch das Beherrschen der Prinzipien und Anwendungen verschiedener Blechbearbeitungsmethoden ist es möglich, die Fertigungsanforderungen verschiedener Produkte besser zu erfüllen. In Zukunft wird die Blechbearbeitung mit der fortschreitenden Technologie eine zunehmend wichtige Rolle in weiteren Bereichen spielen.
