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Die Anzahl der Geräte in unserem täglichen Leben, die aus der Metallverarbeitung stammen, ist enorm, darunter Werkzeuge, elektronische Geräte, Autos, Telefone und so weiter. Die Metallverarbeitung ist ein äußerst komplizierter Prozess, der viele verschiedene Varianten hat, von denen jede für einen bestimmten Zweck geeignet ist.
Wir würden auf jede einzelne davon eingehen, aber zunächst müssen wir die Grundlagen der Metallverarbeitung als Ganzes erklären.
Die Definition der Metallverarbeitung und die Arten der hergestellten Produkte
Bei der Metallverarbeitung geht es um die Herstellung verschiedener Metallstrukturen mit unterschiedlichen Verfahren, die sowohl manuell als auch automatisiert sind. Einrichtungen, die sich auf einen bestimmten Bereich der Metallverarbeitung spezialisiert haben, werden oft als Fabrikationsbetriebe, und die Produkte dieser Einrichtungen werden oft auch als Fabrikation. Es stimmt auch, dass einige andere Arten der Metallverarbeitung, wie Schmieden, Gießen und Stanzen, nicht als Fabrikation gelten, auch wenn sie in ihrer Form ähnlich sein können.
Die gebräuchlichsten Arten von Rohstoffen für die Metallverarbeitung sind Profilmetall, Schweißdraht, Blech, Gussstücke, Flachmetall, Beschläge und mehr. Gleichzeitig ist es nicht ungewöhnlich, dass in den Fertigungsbetrieben mehrere Fachleute aus verschiedenen Bereichen beschäftigt sind, z. B. Schmiede, Schweißer, Kesselschmiede, Eisenflechter und viele andere.
Das heißt aber nicht, dass in den Fertigungsbetrieben nur Personen beschäftigt sind, die direkt mit der Metallverarbeitung zu tun haben – es gibt auch Manager, Monteure, Löter, Vorarbeiter, Löter, Schneider, Schweißer usw.
Was die Arten von Produkten betrifft, die mit Hilfe der Metallverarbeitung hergestellt werden können, so lassen sich diese in drei Kategorien unterteilen. Jede Kategorie hat ihre eigene Vielfalt an Verfahren, die bei der Metallverarbeitung eingesetzt werden, oder es kann sich auch nur um ein einziges Verfahren handeln. Hier sind die drei Hauptkategorien der Metallverarbeitung:
- Strukturelle. Sie umfasst hauptsächlich die Metallverarbeitung als Teil des Bauprozesses und liefert Metallkomponenten, die bei verschiedenen groß angelegten Herstellungsarbeiten wie Gebäuden, Geschäften, Wolkenkratzern usw. verwendet werden.
- Kommerziell. Wie der Name schon sagt, handelt es sich dabei meist um kommerzielle Produkte, die für den direkten Gebrauch durch die Kunden bestimmt sind, seien es Geräte, Autos oder etwas ganz anderes.
- Industriell. Spezialisiert auf die Herstellung von Produkten, die als Teil anderer Geräte verwendet werden – Geräte, die zumeist zur Herstellung von Konsumgütern dienen. Einige Beispiele für die industrielle Fertigung sind Eisenbearbeitungsmaschinen und Bandsägen sowie viele andere.
Der Prozess der Metallherstellung
Es ist auch nicht ungewöhnlich, dass sich Metallbauer per Zeichnungsvorlage um Aufträge bewerben, und wenn das Unternehmen den Zuschlag erhält, kann es mit der Planungsphase eines Projekts beginnen, einschließlich der Bestellung von Materialien, der Programmierung von Maschinen für den Auftrag und so weiter.
Die eigentliche Herstellung eines Produkts gemäß einem Projekt ist der nächste Schritt, sobald die gesamten Rohstoffe eingetroffen sind und die gesamte Fertigungshalle bereit ist. Bei manchen Projekten sind mehrere Verfahren erforderlich, um ein bestimmtes Produkt herzustellen – sei es Stanzen, Schmieden, Schneiden, Gießen, Scheren oder eine andere Art der Metallverarbeitung.
Darüber hinaus gibt es noch einen weiteren Schritt in diesem Prozess, der nach allen Fabrikation Das ist die so genannte Montage, bei der das gewünschte Produkt teilweise oder vollständig zusammengesetzt wird.
Einige andere Prozesse in einem Fertigungsbetrieb müssen vielleicht nur etwas sein über Veredelung ein Produkt – es handelt sich um einen separaten Prozess, der der Metallverarbeitung untergeordnet ist und Polieren, Beschichten, Entgraten, Lackieren usw. umfasst.
Arten von Metallverarbeitungsprozessen
Die Metallverarbeitung besteht aus vielen verschiedenen Verfahren, die je nach Aufgabenstellung, Materialart und anderen Abhängigkeiten in das Projekt einbezogen werden können oder auch nicht. In der folgenden Liste finden Sie viele verschiedene Metallverarbeitungsprozesse:
- Сutting
- Klappbar
- Extrusion
- Stanzen
- Stanzen
- Gießen
- Zeichnung
- Schmieden
- Bearbeitung
- Scheren
- Schweißen.
Nun, da wir wissen, wie sie heißen, ist es an der Zeit, zu erläutern, was jeder dieser Begriffe bedeutet, angefangen beim Schneiden.
Cutting
Die Metallverarbeitung umfasst zwar viele verschiedene Verfahren, aber das cutting ist so ziemlich das häufigste. Das älteste Beispiel für ein Schneidverfahren, das heutzutage nachgeahmt werden kann, ist das Sägen – aber es gibt auch viele neuere Verfahren, bei denen Wasserstrahlen, Laser und sogar Plasmabögen zum Schneiden von Metall verwendet werden. Auch die Schneidmethoden können sehr unterschiedlich sein: manuelles Schneiden, Elektrowerkzeuge, computergesteuertes Schneiden und vieles mehr.
Es gibt auch einige Arten des Schneidens, die sehr spezifisch in der Art und Weise sind, wie der Schnitt ausgeführt wird. Zum Beispiel gibt es das Stanzen mit einer Matrize, die den benötigten Teil des Materials abschneidet. Es gibt drei allgemeine Arten des Stanzens: das normale Stanzen, das Rotationsstanzen und das Flachbettstanzen.
Während der reguläre Stanzprozess bereits erklärt wurde – es wird eine Stanzform verwendet, um Metall zu schneiden, so einfach ist das – sind zwei der anderen Beispiele nicht so offensichtlich.
Bei einer Rotationsstanze zum Beispiel wird eine spezielle zylindrische Stanzform verwendet, die sich an einer Stelle dreht, um bestimmte Teile eines Materials zu schneiden. Es gibt auch eine Flachbettstanze, die speziell für härtere und dickere Materialien reserviert ist und viel mehr Kraft und eine flache Oberfläche als die anderen verwendet.
Klappbar
Klappbar ist ein weiteres sehr einfaches Verfahren, bei dem das Rohmaterial lediglich manipuliert wird, um es in der gewünschten Weise zu biegen. Es gibt drei Hauptmethoden des Biegens in der Metallverarbeitung, und die gebräuchlichste ist die mit Hilfe einer Abkantpresse.
Das Rohmetall wird zwischen einen Stempel und eine Matrize geklemmt, und mit dem Stempel wird Druck auf das Rohmaterial ausgeübt, damit es die gewünschte Form erhält. Diese Art von Verfahren ist bei der Blechumformung durchaus üblich.
Darüber hinaus gibt es auch ein manuelles Verfahren zum Falten eines Materialstücks – dazu gehört das Hämmern, bis die gewünschte Form erreicht ist – sowie die Verwendung einer speziellen Maschine, die Falzmaschine. Die Maschine selbst ist recht einfach: Sie hat eine ebene Fläche mit einer Klemmleiste, die ein Stück Rohmaterial (Blech) festhält, und eine Frontplatte, die das verlängerte Stück Blech zum Biegen zwingt, indem sie die besagte Frontplatte anhebt.
Extrusion
Extrusion , ist dagegen ein etwas komplizierteres Verfahren, bei dem es um die Herstellung zylindrischer Teile geht, die meist für Rohrleitungen oder Verdrahtungen verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird eine speziell angefertigte offene oder geschlossene Matrize verwendet, um den Durchmesser eines Rohmaterialstücks auf die Größe des Querschnitts der Matrize zu reduzieren und einen Hohlraum im Inneren eines Materialstücks durch Pressen um eine Matrize herum zu bilden.
Die häufigste Form des Rohmaterials für diesen Vorgang ist die eines Zylinders oder eines Metallbutzens. Es gibt auch zwei Varianten dieses Verfahrens: das Warmstrangpressen und das Kaltstrangpressen.
Beim Warmstrangpressen wird die Temperatur des Materials erhöht, damit es sich besser in eine bestimmte Form bringen lässt, und es wird hauptsächlich für Materialien wie Kupfer oder Aluminium verwendet. Das Kaltfließpressen hingegen wird bei Raumtemperatur durchgeführt und wird häufig verwendet für Stahl-Metall-Fertigung um die Haltbarkeit des Produkts zu erhöhen.
Stanzen
Stanzen ist ein relativ einfaches Verfahren, bei dem mithilfe spezieller Maschinen mehrere Löcher in ein Stück Rohmaterial eingebracht werden. Wenn das Endprodukt ein Materialstück mit Löchern ist, wird es zu Befestigungszwecken verwendet. Handelt es sich bei dem Endprodukt um eine Reihe von Metallstücken, die aus dem ursprünglichen Stück Rohmaterial herausgepresst wurden, dann kann der gesamte Prozess als Stanzen bezeichnet werden.
Stanzen
Stanzen Der Hauptunterschied besteht darin, dass beim Stanzen kein Loch in das Rohmaterial, sondern eine Delle in das Werkstück gestanzt wird. Dies wird üblicherweise verwendet, um verschiedene Symbole auf der Oberfläche eines Werkstücks zu erzeugen, seien es Buchstaben, Zahlen oder Bilder.
Es gibt zwei Haupttypen von Stanzpressen – mechanische und hydraulische. In den meisten Fällen werden Bleche mit einer Dicke von ¼ Zoll oder weniger gestanzt, und es wird eine beeindruckende Palette von Produkten hergestellt, darunter Münzen (ein Verfahren, das als Prägen bezeichnet wird), kleinere Metallteile für die Elektronik (Vier-Schieber-Formung) und so weiter.
Gießen
Gießenist ein Verfahren, bei dem geschmolzenes Metall entweder in eine Matrize oder eine Form gegossen wird und dann abkühlen kann, um die gewünschte Form des Endprodukts anzunehmen. Es ist ein ziemlich perfektes Verfahren, um identische Produkte mit derselben Form herzustellen, was besonders bei der Massenproduktion nützlich ist.
Natürlich gibt es auch beim Gießen verschiedene Varianten. So wird beim Druckguss anstelle einer Form eine Matrize als Halterung für das geschmolzene Metall verwendet, und die Form des Endprodukts wird durch die Form der Matrize und den auf sie ausgeübten Druck bestimmt.
Es gibt auch das Kokillengießen, bei dem eine Form als „Speicher“ für das geschmolzene Metall verwendet wird. Das Endprodukt ist stärker als bei anderen Gussarten, aber es ist auch viel schwieriger, die Form zu entfernen, nachdem das Produkt abgekühlt ist und seine Form angenommen hat.
Eine andere Art des Gießens kann theoretisch das Problem des Entfernens der Form lösen, die so genannte semi-permanente Form. Dabei wird ein verbrauchbarer Kern in der Form verwendet, der das Entfernen der Form wesentlich einfacher macht als bei Dauerformen.
Den Abschluss bildet das Sandgussverfahren, bei dem Ihre Form durch ein Modell im Sand dargestellt wird. Dieses Verfahren ist langsamer als die anderen, aber es ist auch etwas wirtschaftlicher und viel nützlicher, wenn komplizierte Designs benötigt werden.
Zeichnung
Zeichnung ist ein Verfahren, bei dem Metall durch eine sich verjüngende Matrize gezogen wird, um Materialien in dünnere Formen zu bringen. Während das ursprüngliche Verfahren bei Raumtemperatur durchgeführt werden kann, kann das Rohmaterial auch erwärmt werden, um die zum Durchziehen erforderliche Kraft zu verringern.
Eine andere Art des Ziehens, bei der die Tiefe des Endprodukts gleich oder größer als sein Radius ist, wird als Tiefziehen bezeichnet und häufig verwendet, um aus Blechstücken kastenförmige oder zylindrische Gefäße herzustellen.
Schmieden
Schmieden ist ebenfalls ein relativ bekanntes Verfahren, bei dem das rohe Metallstück entweder mit einer Matrize oder einem Hammer in die gewünschte Form geschlagen wird – diese Arbeit wird als „Aufbringen von Druckkraft“ bezeichnet. Wie bei jedem anderen Verfahren gibt es auch beim Schmieden einige Varianten.
Das ursprüngliche Schmiedeverfahren wird bei Raumtemperatur durchgeführt – das ist das Kaltschmieden. Das Schmieden bei einer Temperatur zwischen „Raumtemperatur“ und knapp unter der Rekristallisationstemperatur wird als Warmschmieden bezeichnet, und das Schmieden bei der Rekristallisationstemperatur wird, wie zu erwarten, als Warmschmieden bezeichnet.
Bearbeitung
Bearbeitung ist vom Konzept her ebenfalls ein relativ einfaches Verfahren, und doch gibt es eine Variante, die sich darin wiederfindet. Es liegt in der Natur der Sache, dass es sich um ein Verfahren handelt, bei dem überschüssiges Material von rohen Metallteilen auf irgendeine Weise entfernt wird. Drei der bekannteren Verfahren der spanenden Bearbeitung heißen Fräsen, Drehen und Bohren.
Fräsen ist ein Verfahren, bei dem überschüssiges Material nach und nach mit speziellen Mehrpunkt-Schneidwerkzeugen von dem rohen Metallstück entfernt wird. Dieser Prozess kann sowohl mit Hilfe einer speziellen CNC-Fräsmaschine als auch manuell durchgeführt werden, und das Fräsen ist im Allgemeinen eher ein sekundärer Prozess als ein anderer. Einige Varianten des Fräsens sind z. B. das Normalfräsen, das Gleichlauffräsen, das Formfräsen, das Winkelfräsen und so weiter.
Wenden ist eine weitere Variante der maschinellen Bearbeitung, bei der eine speziell konstruierte Maschine – die Drehmaschine – verwendet wird, um ein zylindrisches Teil zu erzeugen, indem ein Schneidwerkzeug eingesetzt wird, um Teile eines rohen Metallstücks zu entfernen, das sich an einer Stelle dreht. Der gesamte Prozess kann auch manuell oder mit einer CNC-Drehmaschine durchgeführt werden, wobei letztere in Fällen zum Einsatz kommt, in denen extreme Präzision des Prozesses von größter Bedeutung ist.
Bohren ist die einfachste der drei Methoden, und wie der Name schon sagt, handelt es sich um eine Kombination aus einem Bohrer und einem rotierenden Schneidwerkzeug, mit dem Löcher in das rohe Metallstück geschnitten werden.
Scheren
Scheren ist technisch gesehen eine Variante des Schneidens, wird aber aufgrund der ungewöhnlichen Vorgehensweise in eine andere Kategorie eingeordnet. Das Ergebnis des Scherschneidens ist ein einziger langer Schnitt, der durch die Kombination von zwei Werkzeugen – eines unterhalb und eines oberhalb des rohen Metallstücks – erzielt werden kann.
Der Schnitt wird eingeleitet, indem mit dem oberen Teil einer Maschine (in Form eines Messers) Druck auf das Metallstück ausgeübt wird, wodurch ein Bruch entsteht. Durch ununterbrochenen Druck auf das gebrochene Metall wird ein Schnitt erzielt, und die abgescherten Kanten können anschließend entgratet werden (entgratet im Sinne von Reinigung der Kanten der Materialstücke nach dem Scheren).
Schweißen
Mehrere Metallteile können durch die bloße Kombination von Hitze und Druck zu einem einzigen zusammengefügt werden – dieses Verfahren nennt man Schweißen. Es ist ein recht bekanntes Verfahren, vor allem wegen seiner Vielseitigkeit – es kann so ziemlich alle Metallteile miteinander verbinden. Es gibt vier Arten des Schweißens, die am weitesten verbreitet sind: FCAW, MIG/GMAW, SMAW und WIG.
FCAW oder Lichtbogenschweißen mit Füllung verwendet eine Drahtelektrode mit einem Kern, der Schutzgas erzeugt, wodurch eine sekundäre Gasquelle überflüssig wird. Im Allgemeinen ähnelt diese Art des Schweißens einer anderen Art des Schweißens, nämlich MIG – Metall-Schutzgasschweißen. Dabei wird eine externe Gaszufuhr in Kombination mit einer Massivdrahtelektrode verwendet, um zu verhindern, dass das Metallstück mit verschiedenen Umgebungsfaktoren interagiert, was den Prozess schneller und gleichmäßiger macht.
SMAW oder Metall-Schutzgasschweißen ist die einfachste Version eines Schweißgeräts. Es handelt sich um eine Stabelektrode, die bei Kontakt mit Metall einen Lichtbogen bildet, und die hohe Temperatur des Lichtbogens schweißt die Metallteile zusammen.
Die letzte Variante des Schweißens, die eher für schwerere Metalle geeignet ist, ist TIG oder Wolfram-Inertgas-Schweißen. Dabei wird ein Wolfram-Elektrodenstab verwendet, der kurze Lichtbögen erzeugt, die sich besser für die Schwerindustrie eignen. Es ist eine der schwierigeren Varianten des Schweißens und erfordert einen hochqualifizierten Fachmann, um es richtig zu bedienen, aber es funktioniert auch für die meisten Produkte auf Metallbasis und ist selbst für die komplexesten Projekte sehr nützlich.
Schlussfolgerung
Die Metallverarbeitung ist ein relativ spezielles Thema, und es ist nicht ungewöhnlich, dass viele Menschen falsche Vorstellungen von diesem Thema haben oder überhaupt nicht informiert sind. Dieser Artikel ist ein Versuch, einige der grundlegenderen Informationen zu diesem Thema an einer Stelle zusammenzufassen, von der Definition der Metallherstellung bis hin zu einer Vielzahl von Verfahren, die dabei zum Einsatz kommen können.
