26 gängige Metallumformverfahren erklärt

Die Metallverarbeitung zählt zu den wichtigsten Industriezweigen der modernen Produktion. Egal ob Sie kundenspezifische Fertigung von MetallprototypenOb Flugzeugteile oder Alltagswerkzeuge – das Verständnis der verschiedenen Metallbearbeitungsmethoden kann Ihnen helfen, die richtige Technologie für Ihr Projekt auszuwählen.

Jedes Fertigungsverfahren bietet einzigartige Vorteile und eignet sich am besten für bestimmte Anwendungen. Einige Methoden sind hervorragend geeignet, um komplexe Formen herzustellen, während andere eine höhere Festigkeit oder geringere Kosten bieten. Lassen Sie uns diese grundlegenden Metallbearbeitungstechniken näher betrachten, die die Fertigung weltweit antreiben.

Dieser Artikel führt Sie durch die wichtigsten Verfahren zur Formgebung und Bearbeitung von Metallprodukten, von traditionellen Gießverfahren bis hin zur modernen Lasertechnologie.

Gießverfahren

Druckguss

Beim Druckgießen wird flüssiges Metall unter hohem Druck in Formhohlräume gepresst. Die Hersteller fertigen die Formen aus hochfesten Legierungen, ähnlich wie beim Kunststoffspritzgießen. Dieses Verfahren erzeugt kundenspezifische Metallteile Mit seiner ausgezeichneten Oberflächengüte und engen Toleranzen ist es für Automobil- und Konsumgüter gleichermaßen beliebt.

Sandguss

Beim Sandguss werden Sandformen verwendet, um …kundenspezifisch gefertigte MetallteileDie Arbeiter legen ein Modell (entweder ein fertiges Teil oder ein Holzmodell) in Sand und verdichten es anschließend. Nach dem Entfernen des Modells bildet der Sand einen Formhohlraum. Dabei müssen Kanäle für den Metallguss und den Gasaustritt geschaffen werden. Da die Sandform beim Entnehmen des fertigen Teils zerbricht, wird für jeden Guss eine neue Form benötigt.

Feinguss

Dieses auch als Wachsausschmelzverfahren bekannte Verfahren umfasst mehrere Schritte: Wachspressen, Wachsreparatur, Zusammenbau des Gussbaums, Auftragen von Keramikschlicker, Wachsschmelzen, Metallgießen und Endbearbeitung. Zunächst wird ein Wachsmodell des gewünschten Teils erstellt und anschließend mit Keramikschlicker überzogen, um eine Form zu bilden. Nach dem Trocknen der Form schmilzt das Wachs durch Erhitzen, sodass nur die Keramikform übrig bleibt. Durch das Gießen von flüssigem Metall durch vorgefertigte Angüsse wird der Hohlraum gefüllt, und durch Abkühlen entsteht das fertige Teil.

Druckguss

Bei diesem Verfahren werden Formen unter hohem Druck und hoher Geschwindigkeit mit flüssigem oder halbfestem Metall befüllt. Das Metall wird unter kontinuierlichem Druck geformt und erstarrt, wodurch dichte, stabile Gussteile mit minimalen Fehlern entstehen.

Niederdruckguss

Unter niedrigem Druck wird flüssiges Metall in Formen gepresst, wo es zu fertigen Teilen erstarrt. Ursprünglich für Aluminiumlegierungen entwickelt, wird dieses Verfahren mittlerweile auch für Kupfer-, Eisen- und Stahlgussteile mit höheren Schmelzpunkten eingesetzt.

Schleuderguss

Beim Gießen von flüssigem Metall in schnell rotierende Formen wird die Zentrifugalkraft genutzt, um den Formhohlraum zu füllen und die Teile zu formen. Je nach Form, Größe und Produktionsmenge des Teils wählen die Hersteller unterschiedliche Formtypen, darunter Sand-, Schalen-, Feinguss-, Metallformen oder Metallformen mit Beschichtungsschichten.

Verdunstungs-Modellguss

Bei diesem Verfahren werden Paraffin- oder Schaumstoffmodelle, die den Abmessungen des Bauteils entsprechen, zu Clustern verbunden, mit feuerfestem Material beschichtet und in trockenen Quarzsand eingebettet. Durch das Gießen von Metall unter Vakuum verdampft das Modell und flüssiges Metall tritt an dessen Stelle. Nach dem Abkühlen entsteht ein nahezu endformnahes Gussteil. Dieses Verfahren eliminiert Entformungsschrägen, Trennlinien und Kerne und reduziert so Defekte und Maßabweichungen.

Abpressen

Das auch als Flüssigformguss bekannte Verfahren, bei dem flüssiges oder halbfestes Metall direkt in offene Formen gegossen und anschließend verschlossen wird, erzeugt den Materialfluss und füllt die gewünschte Form aus. Der hohe Druck auf die erstarrte Hülle bewirkt plastische Verformung, während das noch nicht erstarrte Metall isostatischem Druck und Hochdruckverfestigung ausgesetzt ist. Beim indirekten Formguss wird das Metall unter hohem Druck durch einen Stempel in geschlossene Formen eingespritzt, um Kristallisation und Verfestigung zu ermöglichen.

Stranggießen

Bei diesem Verfahren wird kontinuierlich flüssiges Metall in ein Ende einer Durchgussform gegossen, während am anderen Ende das geformte Material entnommen wird. Dadurch entsteht ein stetiger Strom von Gussprodukten.

Schmiede- und Umformprozesse

Schmieden

Beim Schmieden werden Metallrohlinge mithilfe von Schmiedemaschinen unter Druck gesetzt, wodurch sie sich plastisch verformen und so die gewünschten Formen, Größen und mechanischen Eigenschaften erzielen. Dieses Verfahren beseitigt Gussfehler wie Porosität, optimiert das Mikrogefüge und erhält die vollständigen Fließlinien des Metalls. Schmiedeteile weisen in der Regel bessere mechanische Eigenschaften auf als Gussteile aus demselben Material und eignen sich daher ideal für hochbelastete und anspruchsvolle Anwendungen.

Das Schmieden

Spezielle Gesenkschmiedeanlagen formen Rohlinge mithilfe von Gesenken zu Schmiedeteilen. Zu den Verfahren gehören Hammerschmieden, Kurbelpressschmieden, Flachschmieden und Reibpressschmieden. Beim Walzenschmieden rotieren gegenüberliegende Gesenke, um das Material plastisch zu verformen und so die gewünschten Schmiedeteile oder Rohlinge zu erhalten. Dies stellt eine spezielle Form des Längswalzens dar.

Rollend

Beim Walzen (oder Fräsen) werden Metallblöcke durch zwei Walzen geführt, um sie in Form zu bringen. Übersteigt die Metalltemperatur beim Walzen die Rekristallisationstemperatur, spricht man von Warmwalzen; andernfalls von Kaltwalzen. Walzen ist nach wie vor das gebräuchlichste Verfahren der Metallbearbeitung.

Zeichnung

Beim Tiefziehen wird Metall durch Ziehsteine ​​mit einem kleineren Querschnitt als dem ursprünglichen Querschnitt gezogen. Dabei wird eine Kraft auf das vordere Ende des Ziehsteins ausgeübt, wodurch die gewünschten Formen und Größen entstehen. Da das Tiefziehen typischerweise kalt erfolgt, wird es auch als Kaltziehen bezeichnet.

Stanzen

Pressen und Werkzeuge üben Druck auf Bleche, Streifen, Rohre und Profile aus und bewirken so eine plastische Verformung oder Trennung, um Werkstücke mit den gewünschten Formen und Größen zu erhalten.

Typischerweise kundenspezifische Metallgehäuse und Blechteile Sie werden mittels eines Stanzverfahrens hergestellt, das schneller ist und eine höhere Maßgenauigkeit erzielt.

Metallspritzguss

Dieses aus dem Kunststoffspritzgussverfahren abgeleitete pulvermetallurgische Verfahren ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung komplexer Formen. Durch die Zugabe von Metall- oder Keramikpulvern zum Kunststoff werden Festigkeit und Verschleißfestigkeit verbessert. Das Verfahren maximiert den Feststoffanteil, entfernt anschließend beim Sintern die Bindemittel und verdichtet so den geformten Rohling.

Walzprofilieren

Kontinuierliche Rollenständer formen Edelstahl schrittweise in komplexe Bauteile. Das Rollenprofil jedes Ständers verformt das Metall so lange, bis die endgültige Form erreicht ist. Komplexe Teile können bis zu 36 Ständer erfordern, während für einfache Teile nur drei oder vier Ständer benötigt werden.

Stanzen

Bei diesem Stanzverfahren wird die geformte Folie auf die Stempelmatrizen aufgesetzt und anschließend die Matrize geschlossen, um überschüssiges Material zu entfernen und gleichzeitig die dreidimensionale Produktform, die der Kavität entspricht, zu erhalten.

Messerstanze

Bei diesem Verfahren werden Folien oder Schaltkreise auf Grundplatten positioniert, während Stanzwerkzeuge an Maschinenschablonen befestigt werden. Der Maschinendruck steuert den Schnittvorgang. Im Gegensatz zum Stanzen erzeugt das Stanzverfahren glattere Kanten und ermöglicht durch Anpassen von Druck und Schnitttiefe das Erstellen von Falten oder Teilschnitten. Die Werkzeuge sind kostengünstiger und bieten eine komfortablere, sicherere und schnellere Bedienung.

Bearbeitungsprozesse

Abbiegen

Beim Drehen werden Drehmaschinen eingesetzt, bei denen Schneidwerkzeuge rotierende Werkstücke formen. Drehmaschinen bearbeiten hauptsächlich Wellen, Scheiben, Hülsen und andere Teile mit rotierenden Oberflächen.

Das Abbiegen stellt die grundlegendste und häufigste Bewegung dar. hochpräzise CNC-Technologie, ideal für die Bearbeitung rotierender Oberflächen, einschließlich Zylinder, Kegel, Stirnflächen, Nuten, Gewinde und geformter Oberflächen.

Mahlen

Fräsen ist eines der am häufigsten angewandten Verfahren in Prototyp aus kundenspezifischer MetallfertigungBeim Fräsen werden Rohlinge fixiert, während schnell rotierende Fräsköpfe Material abtragen, um die gewünschten Formen und Strukturen zu erzeugen. Traditionelle Fräsverfahren eignen sich für einfache Konturen und Nuten, während CNC-Fräsmaschinen komplexe Formen bearbeiten. Fräszentren führen drei- oder mehrachsige Bearbeitungen für Formen, Vorrichtungen, dünnwandige, gekrümmte Oberflächen, Prothesen und Klingen durch.

Planung

Beim Hobeln werden Hobelmaschinen eingesetzt, die horizontale Hin- und Herbewegungen relativ zum Werkstück ausführen, um Material abzutragen, hauptsächlich zur Bearbeitung von Bauteilprofilen. Die Hobelgenauigkeit erreicht IT9-IT7 bei einer Oberflächenrauheit von Ra 6,3-1,6 µm.

Schleifen

Beim Schleifen wird überschüssiges Material mithilfe von Schleifmitteln und Schleifwerkzeugen entfernt; es handelt sich um eine der am weitesten verbreiteten Zerspanungsmethoden.

Metall-3D-Druck

Selektives Laserschmelzen

Computergesteuerte Hochleistungs-CO₂ Laser scannen gezielt die Oberflächen von Metallpulver in pulvergefüllten Kammern. Dort, wo der Laser auftrifft, schmilzt das Oberflächenpulver vollständig und verschmilzt miteinander, während die unbeeinflussten Bereiche pulverförmig bleiben. Der gesamte Prozess findet in versiegelten, mit Inertgas gefüllten Kammern statt.

Selektives Lasersintern

SLS nutzt Infrarotlaser für pulverförmige Werkstoffe. Nach dem Vorwärmen des Pulvers knapp unterhalb seines Schmelzpunktes verteilen Nivellierwalzen es gleichmäßig. Computergesteuerte Laser sintern selektiv anhand der Querschnittsinformationen der einzelnen Schichten. Nach dem Sintern aller Schichten und dem Entfernen des überschüssigen Pulvers entstehen die Sinterteile. Wachs- und Kunststoffpulver werden bereits erfolgreich verarbeitet, während Verfahren für Metall- und Keramikpulver noch in der Entwicklung sind.

Metallabscheidung

Ähnlich dem Schmelzauftragsverfahren, bei dem man Zahnpasta ausdrückt, wird Metallpulver versprüht. Düsen sorgen gleichzeitig für Hochleistungslaser und Schutzgas während des Auftragens. Da die Pulverbehältergröße keine Rolle spielt, können größere Bauteile gefertigt und beschädigte Präzisionsteile präzise repariert werden.

Abschluss

Die Metallverarbeitung umfasst vielfältige Verfahren, die jeweils für unterschiedliche Anwendungen, Materialien und Produktionsanforderungen geeignet sind. Gießverfahren wie Druckguss und Feinguss eignen sich hervorragend für komplexe Formen, während Schmieden höchste Festigkeit ermöglicht. Moderne Bearbeitungsverfahren bieten präzise Oberflächenbearbeitung, und fortschrittliche Technologien wie das selektive Laserschmelzen ermöglichen innovative Designs.

Als Online-Dienstleister für kundenspezifische MetallbearbeitungLVMA wählt stets die passenden Fertigungsprozesse für seine Kunden aus. Das Verständnis dieser grundlegenden Prozesse hilft Ingenieuren und Herstellern, fundierte Entscheidungen zu treffen, die Produktionseffizienz zu optimieren und hochwertige Metallprodukte herzustellen, die präzisen Spezifikationen entsprechen.