Fertigungsverfahren der Blech- und Metallbearbeitung

Die Blechbearbeitung umfasst eine Fülle an Fertigungsverfahren, die sich den vier Bereichen Umformen, Trennen, Fügen und Nachbearbeitung zuordnen lassen.

Beim Umformen wird das Werkstück über seine Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht und dadurch plastisch verformt. Hierbei werden folgende Verfahrensgruppen unterschieden:

• Druckumformen nach DIN 8583 (Walzen, Freiformen, Gesenkformen, Eindrücken, Durchdrücken),
• Zugdruckumformen nach DIN 8584 (Durchziehen, Tiefziehen, Drücken, Kragenziehen, Knickbauchen, Innenhochdruckumformen),
• Zugumformen nach DIN 8585 (Längen, Weiten, Tiefen),
• Biegeumformen nach DIN 8586 (mit geradliniger oder mit drehender Werkzeugbewegung),
• Schubumformen nach DIN 8587 (Verdrehen, Verschieben).

Hinzu kommen weitere Umformverfahren wie das Wölbstrukturieren, das Krümpeln, die Hochdruck-Torsion und das Guerin-Verfahren.

Kalt- und Warmumformen

In der Blechbearbeitung wird zwischen Kaltumformen und Warmumformen unterschieden.

Beim Kaltumformen erfolgt die Formänderung deutlich unter der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffes, meist bei Raumtemperatur. Dadurch sind höhere Umformkräfte nötig. Die durch das kalte Umformen hervorgerufenen Versetzungen und Eigenspannungen im Metallgitter bewirken neben einer Erhöhung der Härte und der Streckgrenze eine Änderung der magnetischen und elektrischen Eigenschaften. Die Anfangspermeabilität und die elektrische Leitfähigkeit verringern sich. Bei Stahl ist eine Dauermagnetisierung möglich. Weitere Vorteile des Kaltumformens sind:

• Erreichbarkeit enger Maßtoleranzen,
• Erhöhung der Festigkeit des Werkstoffs,
• Verringerung der Duktilität,
• kein Verzundern der Oberfläche.

Zu den wichtigsten Verfahren zum Kaltumformen zählen:

• Kaltwalzen
• Tiefziehen
• Biegen
• Treiben
• Dengeln
• Hämmern
• Pressen

Das Warmumformen umfasst alle Umformschritte, die oberhalb der Rekristallisierungstemperatur des Werkstoffs stattfinden. Die während des Umformens ablaufende Verfestigung wird begleitet von Erholungs- und Entfestigungsprozessen im Material. Dadurch sind trotz geringer Umformkräfte hohe Umformgrade möglich. Beim Warmumformen sind folgende Punkte zu berücksichtigen:

• schlechte Maßtoleranzen und Oberflächengüten als beim Kaltumformen,
• verzunderte Oberflächen.

Verfahren des Warmumformens sind unter anderem:

• Schmieden,
• Warmwalzen,
• Formhärten,
• Strangpressen.

Unter Trennen werden Verfahren zusammengefasst, bei denen von Werkstücken etwas abgetrennt wird. Die Endform des Werkstücks ist bereits in dessen Ausgangsform enthalten. Neben einem Reststück entstehen dabei meist Späne. Zu den Trennverfahren zählen:

• Zerteilen nach DIN 8588 (Scherschneiden, Reißen, Spalten, Brechen, Keilschneiden, Bruchtrennen),
• Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide nach DIN 8589-0 (Drehen, Bohren, Senken, Fräsen, Hobeln, Sägen, Feilen etc.),
• Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide nach DIN 8589-0 (Schleifen, Honen, Läppen, Strahlspanen, Gleitspanen etc.),
• Abtragen nach DIN 8590 (Laserstrahlen, Plasmaätzen, Laserschneiden, chemisches Ätzen, Elektroerodieren, Wasserstrahlschneiden etc.),
• Zerlegen nach DIN 8591 (Demontieren, Lösen von Klebeverbindungen, Ablöten, Lösen kraftschlüssiger Verbindungen etc.),
• Reinigen nach DIN 8592 (Trennen unerwünschter Schichten von der Werkstückoberfläche (z. B. Reinigungsstrahlen, Bürsten, Ultraschallreinigung, Ablaugen, Abflammen etc.).

Beim Fügen werden zwei oder mehr Werkstücke dauerhaft miteinander verbunden. Zum Teil kommt hierbei ein "formloser Stoff" (z. B. Klebstoff) zur Anwendung. Der Zusammenhalt der Fügeteile wird erreicht durch:

• kraftschlüssige Verbindungen (Schraubverbindungen, Presspassungen),
• stoffschlüssige Verbindungen (Schweiß-, Löt- und Klebeverbindungen),
• formschlüssige Verbindungen (z. B. Nut-Feder-Verbindung, Passfeder, Verbindungsbeschlag).

Verbindungen können lösbar, bedingt lösbar und unlösbar sein. Lösbar sind beispielsweise Schraubverbindungen. Zu den bedingt lösbaren Verbindungen zählen Nietverbindungen. Um diese zu trennen, müssen die Niete zerstört werden, aber nicht die gefügten Bauteile. Auch Lötverbindungen lassen sich meist durch Ablöten lösen. Unlösbare Verbindungen sind Schweißverbindungen. Diese sind nicht lösbar, ohne die Bauteile zu zerstören.

Unter diesem Begriff werden Bearbeitungsverfahren zusammengefasst, die der Modifikation der funktionalen und/oder optischen Oberflächeneigenschaften von Werkstücken dienen.

Beispiele hierfür sind:

• das Abtragen der Oberfläche (z. B. Elektropolieren),
• Oberflächenbeschichtung (z. B. Lackieren, Verchromen, Verzinken Pulverbeschichten),
• mechanische Oberflächenbearbeitung (z. B. Entgraten, Polieren, Schleifen, Kugelstrahlen),
• chemische Oberflächenbehandlungen (z. B. Entfetten, Beizen, Reinigen).