Für jemanden, der in der Metallindustrie anfängt, ist ein Stab eines der einfachsten Materialien, die in der Produktion verwendet werden. Wir beschreiben ihn als ein metallurgisches Produkt, dessen Seitenabmessungen kleiner sind als seine Länge. Er ist nicht immer rund, sondern kann auch einen sechseckigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt haben.
Interessanterweise stammt der Name Rute wahrscheinlich von der Maßeinheit, die in mittelalterlichen offiziellen Dokumenten verwendet wurde - heute sprechen wir von Hektar und Acres, aber damals wurde auch das Maß eines Stabes verwendet. Noch heute hängt an der Wand des Rathauses von Lębork die sogenannte Chełmno-Rute, deren Länge von 4,3266 m ein Maßstab für Kaufleute und Stadtplaner war.
Diese Maßeinheit wurde nicht nur in Polen verwendet, wie eine in die Wände des Rathauses von Münster eingelassene Messtafel mit der Aufschrift Preußische Halbe Ruthe beweist. Heutzutage erfolgt die Herstellung von Teilen aus Stangen meist auf Drehbänken, die oft mit einem in die Maschine integrierten Vorschub ausgestattet sind, um die Bearbeitungsprozesse zu aktivieren.
Aus welchen Materialien sind die Stäbe gefertigt?
Je nach Bedarf werden die Stäbe aus Eisenmetallen, Nichteisenmetallen und Kunststoffen hergestellt. In den polnischen Standards wird Stabstahl durch drei Merkmale beschrieben: Durchmesser oder Querschnittsabmessung, Güteklasse und Klasse. Bei der Unterscheidung der Klasse werden die einfachsten Kriterien verwendet, um sie in glatten Stabstahl (Klassen A-0, A-I) und gerippten Stabstahl (A-II, A-III, A-IIIN) zu klassifizieren.
Aluminiumstäbe werden aus verschiedenen Aluminiumlegierungen hergestellt, je nach den Anforderungen an die mechanische Festigkeit und andere Eigenschaften, die mit den Anforderungen des Endprodukts zusammenhängen (wenn z.B. Teile nach der Bearbeitung eloxiert werden sollen, muss eine Aluminiumlegierung gewählt werden, die sich gut für Galvanisierungsprozesse eignet).
Bei der spanabhebende CNC-Bearbeitung werden auch Stangen aus Kupfer, Messing, Titan oder Polymeren wie POM-C oder POM-H verwendet. Ein Stab, dessen Querschnitt im Verhältnis zur Länge weniger als 0,001 beträgt, wird als Draht bezeichnet.
Was ist die Technologie zur Produktion von Stäben?
Die Metallindustrie unterscheidet außerdem zwischen gezogenen und gewalzten Stäben. Das hängt mit der Art der Technologie zusammen, die bei ihrer Herstellung verwendet wird. Die Grundlage dafür ist die Dehnbarkeit des Metalls, die es erlaubt, es über die Elastizitätsgrenze hinaus zu verformen. Die Krafteinwirkung beeinflusst die Struktur des Materials durch das sogenannte Fließverhalten.
Dabei werden die einzelnen Atomschichten des Kristallgitters bewegt, behalten aber ihren Zusammenhalt. Die häufigsten Methoden zur Herstellung von Stäben sind Walzen und Ziehen, während das Schmieden auch eine weniger verbreitete Methode ist.
Was ist die Methode des Stabwalzens?
Bei dieser Methode werden Walzwerke verwendet, die aus sehr harten Walzen bestehen, zwischen denen ein Stück Metall hindurchgeführt wird, das in der metallurgischen Nomenklatur als Bramme bezeichnet wird. Dies ist ein langes Stück eines bestimmten Materials, das normalerweise die Form eines Prismas hat.
Dieses Material wird vorher auf eine Kristallisationstemperatur oder sogar höher erhitzt. Durch diesen Vorgang ändert das Material seine Form. Bei Stäben werden sogenannte Furchenwalzen verwendet, die aus Furchen und Flanschen bestehen, durch die das Material seine Form annimmt. Während des Prozesses wird es schrittweise gedehnt und die hohe Temperatur hat eine spannungsabbauende Wirkung.
Dabei ist nicht nur die Formveränderung entscheidend. Auch die Nanostruktur des Materials wird verändert - es hat vor und nach dem Prozess unterschiedliche Eigenschaften. Seine Festigkeit und Elastizität werden verändert. Bei der Walzmethode sind die Geschwindigkeit der Produktion und die Wiederholbarkeit charakteristisch. Das Kaltwalzen kann ebenfalls verwendet werden.
Was ist die Methode des Stabziehens?
Das Ziehen wird eingesetzt, um Präzision zu erreichen und die metallurgischen Parameter des Materials zu bewahren. Das Material verliert zwar an Elastizität, aber der Prozess führt zu einer Erhöhung der Festigkeit.
Das verwendete Ausgangsmaterial ist ein gewalzter Stab, der durch sogenannte Ziehwerkzeuge gezogen wird, die einen kleineren Durchmesser als das Material haben. Diese Werkzeuge sind sehr hart, so dass das Material, das durch sie gezogen wird, in die Länge gezogen wird. Während des ganzen Prozesses wird ein sogenannter Ziehstein verwendet. Spezialbacken greifen das geschärfte Ende des Stabes und ziehen das Material mit viel Kraft durch die Räumnadel. Um präzise Abmessungen zu erreichen, werden mehrere Züge mit immer kleineren Ziehwerkzeugen verwendet.
Diese Methode verändert die innere Struktur des Materials nicht und ist, einfach gesagt, nichts anderes als die Gewinnung einer größeren Stablänge zum Nachteil des Durchmessers. Das Endprodukt erfordert keinen weiteren Eingriff und zeichnet sich durch eine sehr hohe Präzision und eine glatte Staboberfläche aus. Das Ziehen wird vor allem dann eingesetzt, wenn das Walzen allein nicht ausreicht, um die vom Kunden erwartete Qualität zu erreichen.
Gewalzte Stäbe versus gezogene Stäbe - grundlegende Unterschiede
Zusammenfassend kann man sagen, dass beide Methoden ihre Vorteile haben. Der erste Unterschied ist vor allem der Preis. Aufgrund der Komplexität des Ziehprozesses und der Verwendung von harten Ziehwerkzeugen mit unterschiedlichen, präzisen Durchmessern handelt es sich um ein kapitalintensives Prozess, weshalb der Preis für gezogenen Stabstahl höher ist als für gewalzten Stabstahl.
Außerdem ermöglicht die Beibehaltung präziser Abmessungen und glatter Oberflächen unter Beibehaltung der metallurgischen Eigenschaften die Verwendung dieses Materials bei der Herstellung von Teilen mit hohen Qualitätsanforderungen. Es wird häufig in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie in der medizinischen Industrie verwendet. Gewalzte Stäbe sind dagegen wirtschaftlicher und flexibler. Bei der Auswahl einer bestimmten Art von Stangen sind jedoch die Anforderungen des Kunden, das Bearbeitungsverfahren und die Maschine, auf der der Stab bearbeitet werden soll, die Hauptfaktoren.
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