Was kann man über Blechbearbeitung lernen?

Blechbearbeitung, CNC-Bearbeitung und 3D-Druck sind die drei gängigsten Bearbeitungsmethoden für Gehäuse und Strukturteile von Anlagen.

Jedes Verfahren hat seine Vor- und Nachteile. Die Blechbearbeitung ist aufgrund ihrer Formbarkeit, hohen Effizienz und niedrigen Kosten vergleichsweise einfach und bietet Vorteile bei der Muster-, Kleinserien- und Massenproduktion.

Die gängigen Rohstoffe für die Blechverarbeitung sind Eisen-, Aluminium-, Edelstahl- und andere Metallplatten. Die wichtigsten Verarbeitungstechnologien sind Laserschneiden, Biegen, Nieten, Stanzen, Schweißen, Spritzen und andere Hauptverfahren.

Blechrohstoffe sind Standardplatten, die hauptsächlich in die folgenden drei Kategorien unterteilt werden: Eisen, Aluminium und Edelstahl . Bei gleicher Fläche ist Eisenblech am günstigsten, gefolgt von Aluminiumblech; Edelstahl ist am teuersten.

Materialeigenschaften

1. Rost

Eisenblech muss rosten, 201 kann rosten, 304 rostet nicht, Aluminiumblech rostet nicht.

Das Eisenblech ist definitiv rostig. Das allgemeine Erscheinungsbild der Teile wird durch Oberflächenbehandlungsverfahren wie Sprühen, Lackieren usw. verbessert, um solche Probleme zu lösen. Die Oberflächenbehandlung hat jedoch die Kosten erhöht; der Preis mag nicht hoch sein, aber sie ist besonders wichtig bei der Massenproduktion.

Um dieses Problem zu lösen, gibt es auch eine Art Eisenblech, das sogenannte verzinkte Blech ( verzinktes Blech wird in zwei Arten unterteilt: verzinktes Blech mit und ohne Verzierungen ) . Es basiert auf dem ursprünglichen Blech und wird mit Zink beschichtet. Es kostet fast den gleichen Preis, dient aber dazu, das Problem des Rostens zu lösen. Allerdings rostet auch die verzinkte Schicht bei Unebenheiten und Kratzern.

Um Kosten zu sparen, werden verzinkte Bleche üblicherweise im Inneren der Anlagen verwendet. Selbstverständlich können sie auch als Außenteil zum Einsatz kommen.

(Hinsichtlich der Materialeigenschaften ist Edelstahl 201 deutlich härter als 304, die Zähigkeit von 304 ist jedoch höher.)

2. Bearbeitbarkeit

Die beiden wichtigsten Bearbeitungsverfahren für Bleche sind Biegen und Schweißen. Hinsichtlich der Werkstoffe weisen Eisenbleche und Edelstahl relativ konstante Duktilität und Zugfestigkeit auf, sodass sie sich biegen und schweißen lassen.

Hier geht es um Aluminium. Dieses Material gibt es in verschiedenen Serien, die gängigen sind 5052, 6061 und 7075.

Aluminium der 7er-Serie, auch Luftfahrtaluminium genannt, zeichnet sich durch höchste Festigkeit und Härte aus, ist aber aufgrund seiner zu hohen Härte nicht zum Biegen geeignet und bricht leicht.

Aluminium der Serie 6, mittlere Festigkeit und Härte, aber nicht zum Biegen geeignet, da auch die Gefahr des Brechens besteht.

Aluminium der Serie 5 zeichnet sich durch stabile Duktilität und Zugfestigkeit aus und eignet sich daher zum Biegen.

Bei der Wahl des Aluminiums kommt es nicht nur darauf an, ob es sich gut biegen lässt, sondern auch auf den üblichen Oberflächenbehandlungsprozess durch Oxidation. Die Farbe verschiedener Aluminiumsorten kann sich nach der Oxidation ebenfalls leicht unterscheiden.

Darüber hinaus ist die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium im Vergleich zu Eisen und Edelstahl hoch, das Schweißen ist im Vergleich zu Eisen und Edelstahl schwieriger, und die meisten Fabriken verfügen nicht unbedingt über die Möglichkeit, Aluminiumteile zu schweißen. Daher sind die Schweißkosten hoch, was ebenfalls einen großen Teil der Produktionskosten beeinflusst.

Abschluss

1. Eisenblech ist zwar am günstigsten, rostet aber leicht. Daher wird es üblicherweise spritzbeschichtet, um sowohl innere als auch äußere Bauteile zu schützen. Gängige Eisenbleche werden hauptsächlich in kaltgewalztes und verzinktes Blech unterteilt. Der Unterschied liegt in der Verzinkung; der Preis ist vergleichbar.

2. Aluminiumplatten sind kostengünstig, können eloxiert werden, lassen sich nur in der 5er-Serie biegen, 6er- und 7er-Serie spalten sich beim Biegen (es gibt noch eine weitere Serie, die hier nicht erwähnt wird), rosten nicht leicht und eignen sich für interne Strukturteile, die Schweißkosten sind höher, die Kosten für speziell geformte Teile sind höher.

3. Edelstahl wird keiner Oberflächenbehandlung durch Sprühen unterzogen, kann aber durch Drahtziehen bearbeitet werden und eignet sich für Struktur- und Formteile. Der einzige Nachteil ist der hohe Preis.

Bevor wir den Prozess erläutern, wollen wir uns zunächst überlegen, welche Probleme durch diese Verarbeitungsprozesse in verschiedenen wichtigen Verarbeitungsindustrien wie CNC, Blechbearbeitung, Stanzen, Spritzgießen und jetzt 3D-Druck hauptsächlich gelöst werden?

Abgesehen von den spezifischen Verarbeitungsdetails lösen sie aus einer übergeordneten Perspektive tatsächlich das Problem der 3D-Formgebung verschiedener Rohmaterialien.

Das bedeutet, dass, obwohl es sich um unterschiedliche Verarbeitungsprozesse handelt, bei denen unterschiedliche Rohstoffe verwendet werden, der Zweck dieser Verarbeitungsprozesse derselbe ist – die Herstellung eines Strukturbauteils mit Länge, Breite und Höhe sowie weiteren Eigenschaften.

Um den Blechumformprozess sowie seine Effizienz und Vorteile klarer und anschaulicher darzustellen, werden wir den Kernprozess der Blechbearbeitung – das Blechbiegen – aus drei Blickwinkeln analysieren: Umformprinzip, Biegeprinzip und Kostenrechnung.

In der Praxis lässt sich ein handtellergroßes 3D-Strukturteil in nur zehn Sekunden formen. Bei etwas größeren Werkstücken beträgt die Formgebungszeit – abgesehen vom Aufnehmen und Positionieren komplexer Punkte – ebenfalls nur wenige Sekunden. Für solch große Teile ist keine Form nötig, und die Formgebung dauert nur wenige Sekunden . Schnelles Formen und geringe Kosten – das sind die Hauptvorteile des Blechbiegens !

Noch ein Detail: Das Rohmaterial ist vor dem Biegen weich, wird aber nach dem Biegen fest! Dieses Detail ist ein sehr wichtiges Konzept im Blechkonstruktionsbau: Blech kann gebogen werden, um seine Festigkeit zu erhöhen!

Um beispielsweise ein Bauteil mit einer relativ großen Fläche herzustellen und Verformungen zu vermeiden, kann man diese Strategie nutzen, um die dünne Platte direkt durch Biegen zu verstärken. Dadurch lassen sich sowohl das Gewicht als auch die Kosten für Rohmaterialien reduzieren.

Zusammenfassung der Vorteile

1. Geringe Rohstoffkosten: Durch die Verwendung sehr dünner Materialien lassen sich große Volumina erzielen. Das Biegen erhöht die Festigkeit der Platte und minimiert das Verformungsrisiko. Zudem ermöglicht es die schnelle Formgebung von Platten zu dreidimensionalen Bauteilen (wobei die großen Volumina hier als Vorteil von Blechen in dieser Kategorie genannt werden).

2. Die Formgebungsgeschwindigkeit ist hoch, die Formgebungskosten sind niedrig, die Formgebungsgeschwindigkeit ist unabhängig von der Größe, es muss keine Form geöffnet werden, geeignet für Prototypen und Massenproduktion.

Grundsätze der Blechbearbeitung

Das Biegeprinzip beruht darauf, dass durch Extrusion der oberen und unteren Form Werkstücke mit unterschiedlichen Winkeln gebogen werden können. Die Form besteht hauptsächlich aus der unteren und der oberen Form. Neben der Formgebung ist die untere Form in der Regel eine V-Nut-Form. Je nach Dicke des zu biegenden Materials werden unterschiedliche Biegeformen ausgewählt.

Die üblicherweise verwendeten Biegeformen werden im Wesentlichen in zwei Arten unterteilt: gerade und gebogene Biegeformen. Der Hauptunterschied zwischen geraden und gebogenen Biegeformen besteht darin, dass das Problem der Vermeidung von Biegeinterferenzen berücksichtigt wird.

Neben einigen Sonderformen werden zur Gewährleistung der Genauigkeit und Verbesserung der Effizienz auch einige Formteile im Voraus angefertigt, wie zum Beispiel Verschlüsse (die mit Biegemaschinen oder Stanzmaschinen bearbeitet werden können) und die üblicherweise verwendeten Bogenformen.

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