Bei der Metallbearbeitung werden Teile aus Legierungen geformt, wobei ihre Abmessungen und manchmal auch ihre Eigenschaften verändert werden. Das Ziel dieses Verfahrens beruht darauf, einen Gegenstand in der gewünschten Größe und Form herzustellen.
Es gibt eine Reihe von Bearbeitungsverfahren. Sie unterscheiden sich sowohl in der Art des zu bearbeitenden Materials (z. B. beim Zerspanen handelt es sich meist um einen Metallblock) als auch in den technologischen Möglichkeiten (z. B. beim Zerspanen wird mehr Material abgetragen als bei der Umformung). Welche Verfahren gibt es bei der modernen Metallbearbeitung und welche Möglichkeiten bieten sie?
Arten der Metallbearbeitung
Grundsätzlich gibt es drei Hauptkategorien der Metallbearbeitung:
- Zerspanung (Fräsen, Schleifen, Drehen, auch CNC-Metallbearbeitung),
- Umformung (Biegen, Stanzen, Ziehen, Schmieden),
- Wärmebehandlung (z. B. Glühen oder Sättigung).
Bei jedem dieser Verfahren wird ein Metallgegenstand mit unterschiedlichen Eigenschaften oder Formen hergestellt:
- Die spanabhebende Bearbeitung ist in der Praxis die mechanische Behandlung von Metallteilen, wo ein Gegenstand durch Entfernen von überschüssigem Material entsteht. Das durch dieses Bearbeitungsverfahren hergestellte Bauteil ist in der Regel deutlich leichter als der ursprüngliche Metallblock und wird nach den Bedürfnissen des Kunden geformt.
- Die plastische Metallbearbeitung ermöglicht es, dem Metall die gewünschte Form zu geben (z. B. durch Stanzen oder Biegen), ohne jedoch das Gesamtvolumen des Gegenstands stark zu verändern (die Masse vor und nach der plastischen Bearbeitung ist gleich oder nahezu identisch).
- Bei der thermischen, chemischen und thermochemischen Behandlung von Metall geht es darum, dem Gegenstand bestimmte Eigenschaften zu verleihen. Dies kann das Härten sein, das die Härte und Festigkeit des Metalls erhöht, oder das Aufkohlen, das dem Stahl eine höhere Oberflächenhärte verleiht.
Jedes dieser Verfahren hat einen anderen Verwendungszweck und kann als solches aufeinanderfolgende Stufen in der Produktion eines Objekts darstellen, oder den spezifischen Erwartungen des Kunden entsprechen.
Zerspanen bei der Metallbearbeitung: Was ist das und wie es funktioniert?
Die Metallzerspanung lässt sich am besten durch ihren alternativen Namen beschreiben: mechanisches Abtrennen von Material. Es geht um die Entfernung von Material, um die gewünschte Form eines Objekts zu erhalten
- CNC Fräsen,
- CNC Drehen,
- Schleifen.
Bei der maschinellen Bearbeitung wird ein Metallgegenstand geformt, indem ein Teil des Materials abgetrennt wird – die Spindel einer Fräsmaschine, die mit einem geeigneten Fräser ausgestattet ist, kann zum Beispiel in kurzer Zeit große Mengen an Material abtragen.
Beim Fräsen unterscheidet man zwischen Umfangs- und Stirnfräsen (aufgrund der Position des Messers im Prozess) und gegenläufigem und gleichläufigem Fräsen (aufgrund der Position des Werkstücks). Es ist bemerkenswert, dass das Fräsen (insbesondere die CNC-Metallbearbeitung) die Erzeugung von Objekten mit fast jeder Form ermöglicht.
Beim Drehen erfolgt dieser Prozess durch die Rotationsbewegung des Werkstücks und den Materialabtrag mit einem Drehmeißel. Die Metallbearbeitung auf einer Drehmaschine wird nach der Position des Drehmeißels unterschieden (d. h. nach der „Seite“, von der aus das Objekt bearbeitet wird) – Außendrehen (am häufigsten – der Drehmeißel bewegt sich an der Außenseite des Objekts) oder Innendrehen (Bohren – der Drehmeißel bewegt sich an der Innenseite des Objekts).
Das Schleifen hingegen wird oft als die letzte Stufe des Bearbeitungsprozesses betrachtet – es kann sowohl die Oberfläche glätten als auch kleinere Materialmengen abtragen.
Die Bearbeitung beim Zerspanen kann sowohl manuell mit Elektrowerkzeugen als auch mit numerisch gesteuerten Geräten (z. B. mit einer CNC-Werkzeugmaschine) durchgeführt werden.
Die CNC-Bearbeitung ist häufig die bevorzugte Form der Metallbearbeitung, hauptsächlich wegen der hohen Präzision des Verfahrens und der Wiederholbarkeit der Abmessungen und Eigenschaften der Werkstücke.
Zudem beschleunigt sie die Weiterverarbeitung des Werkstücks durch chemische, thermische oder thermochemische Prozesse, um dem Werkstück oder seiner Oberfläche andere Eigenschaften zu verleihen (z. B. beim Eloxieren).
Plastische Metallbearbeitung: Wo liegt der Unterschied im Vergleich zu den anderen Techniken?
Bei der Metallumformung wird die natürliche Dehnbarkeit von Legierungen genutzt, um ihnen die gewünschte Form zu geben. Sie wird unterteilt in:
- Biegen,
- Stanzen,
- Schmieden,
- Ziehen.
Das Biegen von Metall (z. B. ein Rohr oder ein Profil) wird häufig bei der Herstellung von rohrförmigen Bauteilen (z. B. Gerüsten) verwendet. Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens ist seine Einfachheit, insbesondere wenn es kalt durchgeführt wird. Dazu werden auch keine Spezialwerkzeuge benötigt (lediglich eine angepasste Kraft, die auf das gebogene Metallobjekt einwirkt).
Das Schmieden hingegen verleiht dem Gegenstand neben der Formgebung sehr wünschenswerte physikalische Eigenschaften. Dazu zählt eine hohe mechanische Festigkeit (z. B. geschmiedete Teile in Motoren der professionellen Sportwagen oder in hochwertigen Klingen), wobei das Gewicht relativ gering bleibt.
Das Stanzen von Metall wird üblicherweise zur Herstellung von Gegenständen mit geringer Dicke, wie z. B. Blechen oder Metallplatten verwendet. Es wird mit hydraulischen oder mechanischen Pressen durchgeführt, die einen hohen Druck pro Quadratzentimeter der Fläche ausüben.
Die plastische Metallbearbeitung kann auf zwei Wege durchgeführt werden:
- kalt (d. h. unterhalb der Rekristallisationstemperatur von Metallen, bei einer Raumtemperatur),
- warm (oberhalb der Rekristallisationsbedingungen – die Wärme ermöglicht eine höhere Plastizität des Metalls).
Der auf den Gegenstand ausgeübte Druck ermöglicht eine gewünschte Form zu verleihen, und die Temperatur des Prozesses wirkt sich auf die Eigenschaften des hergestellten Werkstücks aus.
Man nimmt an, dass wärmebehandeltes Metall weniger spröde ist als ein kalt behandeltes. Die Kaltumformung hingegen verleiht dem Gegenstand eine höhere Härte und Festigkeit.
Wärmebehandlung von Metallen
Bei der Wärmebehandlung von Metallen geht es in erster Linie darum, den Metallen während des Verfahrens bestimmte Eigenschaften zu verleihen – vor allem durch Veränderung der Legierungsstruktur. Unter den Methoden der Wärmebehandlung von Metallen sind folgende zu erwähnen:
- Härten,
- Glühen,
- Übersättigung,
- Stabilisieren.
Das Härten ist eine weithin anerkannte Form der Wärmebehandlung –- sie verbessert die physikalischen Eigenschaften eines Materials durch schnelles Abkühlen eines lange erhitzten Metalls, z. B. durch Eintauchen in kühles Wasser oder Öl.
Das Glühen ähnelt dem Härten, bei dem das Metall auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann langsam abgekühlt wird.
Das Stabilisieren ist eine Form des Glühens, aber bei dieser Form der Wärmebehandlung wird das Werkstück auf eine niedrigere Temperatur (etwa 100–150 °C) erhitzt.
Chemische und thermochemische Metallbearbeitung
Die thermochemische und chemische Behandlung von Metallen ist eine Reihe von Verfahren, bei denen Chemikalien und/oder hohe Temperaturen eingesetzt werden, um einem Werkstück entsprechende Eigenschaften zu verleihen.
Die chemische Behandlung von Metallen wird meist eingesetzt, um eine physikalisch-chemische Wirkung auf die Stahloberfläche zu erzielen – dazu gehört z. B. das Vernickeln, d. h. die Erzeugung eines Nickelüberzugs auf der Oberfläche eines Gegenstands durch chemische Einwirkung.
Dagegen ist die thermisch-chemische Behandlung von Metall ein viel komplizierteres Verfahren. Das Ziel beruht darauf, Oberflächen mit höherer Widerstandsfähigkeit und Festigkeit sowie anderen Eigenschaften zu erzeugen. Sie ist das Ergebnis einer Kombination der thermischen Auswirkung und ihrer Verwendung als Beschleuniger für die chemischen Prozesse.
Zu den thermochemischen Behandlungen gehören:
- Chromieren, um der Oberfläche ästhetische Eigenschaften und eine höhere mechanische Festigkeit zu verleihen (Chromsättigung bei Temperaturen bis zu 1050 °C).
- Nitrieren, um die Korrosions- und Abriebbeständigkeit der Oberfläche zu verbessern.
- Silikonisierung, d. h. Sättigung der Oberfläche mit Silizium durch Erhitzen auf eine Temperatur bis zu 1.250 °C. Dadurch wird die Beständigkeit gegen Hitze und Säuren verbessert.
- Sulfatierung, d. h. die Imprägnierung der Oberfläche mit Schwefelverbindungen, um die Gleiteigenschaften zu verbessern und die Reibung zu verringern.
Ein paar Worte über uns
Bei RADMOT bieten wir eine breite Palette von Metallbearbeitung an. Unser Maschinenpark ermöglicht uns, die CNC-Dienstleistungen durchzuführen: CNC Frästeile, CNC drehteile sowie zahlreiche weitere Dienstleistungen wie Reinigung und Waschen, Eloxieren, Lasermarkieren und Montage.
Nehmen Sie Kontakt mit uns auf und sagen Sie, was Sie benötigen. Wir bieten seit fast 40 Jahren CNC-Dienstleistungen an. Das Angebot erstellen wir völlig kostenlos. Und wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Technologie für Sie am besten geeignet ist, helfen wir Ihnen. Wir beraten Kunden aus verschiedenen Branchen und bereiten schnell ein Preisangebot für die von Ihnen bestellten Teile – unser Fachwissen steht Ihnen zur Verfügung.
