Herstellung von Metallteilen:So fertigen Sie kundenspezifische Metallteile

Die Herstellung von Metallteilen ist zu einem integralen Bestandteil des Herstellungsprozesses geworden. Von Büroklammern bis hin zu Flugzeugteilen wird es häufig bei der Herstellung von Teilen für verschiedene Branchen verwendet. Jedes Mal, wenn Sie in Ihr Auto steigen, Ihr Telefon in die Hand nehmen oder ein Werkzeug handhaben, verwenden Sie ein Produkt, das das Ergebnis der Herstellung von Metallteilen ist. Unser System ist auf diese Metallteile angewiesen und ohne sie wären wir nicht in der Lage, unsere Häuser zu bauen, elektronische Geräte zu bauen oder unsere Fahrzeuge betriebsbereit zu halten.

Dieser Artikel enthält eine vollständige Anleitung zur Metallherstellung, in der alles erklärt wird, was Sie wissen müssen. Von der Definition der Metallherstellung, den Typen, der Anwendung bis hin zu den Oberflächenveredelungsoptionen. Außerdem hilft Ihnen dieser Leitfaden bei allen Aspekten der Herstellung von Metallteilen. Am Ende werden Sie diesen entscheidenden Prozess besser verstehen und entsprechende Entscheidungen treffen können.

Was ist Metallverarbeitung?

Metallherstellung ist ein weit gefasster Begriff, der sich auf den Prozess zur Herstellung von Metallteilen beziehen kann, wie z. B. Biegen, Schneiden, Zusammenbauen, Formen oder Formen von Metallen in die gewünschte Struktur. Man kann diesen Prozess auch als Wertschöpfungsprozess bezeichnen, bei dem Teile, Maschinen und andere Strukturen aus Rohstoffen entstehen.

Bei der Herstellung von Metallteilen stellen Sie das Endprodukt aus dem Roh- oder Halbrohmaterial her, anstatt fertige Komponenten zusammenzubauen, um das Endprodukt zu erhalten. Der Prozess verwendet Bleche, Stäbe, Knüppel und Stangen aus Metall, um die neuen Metallteile herzustellen.

Arten von Metallmaterialien – ein Überblick

Jeden Tag begegnen wir in unserem Leben Dutzenden verschiedener Metalle. Es gibt viele verschiedene Arten von Metall und sie haben zwei verschiedene Kategorien. Sehen wir uns beide an.

• Hard Metal :Diese Art von Metall besteht aus der Metallmatrix, die hartes Material zum Zusammenhalten verwendet, was sie im Vergleich zu Legierungen, reinen Metallen oder gehärtetem Stahl zäher macht. Diese Metalle sind härter, aber auch zerbrechlich. Darüber hinaus werden Hartmetalle bei der Herstellung von Schneidstoffen wie Bohrern, Fräsern, Meißeln usw. verwendet. Darüber hinaus können Stanz- und Umformwerkzeuge Hartmetalle verwenden. Die Temperaturbeständigkeit der Hartmetalle ist deutlich höher als die anderer Metalle. Einige Beispiele für Hartmetalle sind Wolfram, Stahl, Titan und Chrom.

• Weichmetall :Dies ist die spezielle Klasse von Metallmaterial mit geringer Härte. Das weiche Material ist ein oberflächentechnisches Material und kann ein Festschmierstoff für Roll- und Gleitanwendungen sein. Dieses weiche Metall verringert die Reibung in mechanischen Komponenten und verbessert die Verschleißfestigkeit. Darüber hinaus können sie die Lebensdauer der Ausrüstung verbessern und verlängern.  Gold, Blei, Silber, Thorium, Magnesium, Zink, Zinn, Aluminium, Kupfer, Messing und Bronze sind Beispiele für Weichmetalle.

Wie man Metallteile herstellt

Die Herstellung von Metallteilen variiert erheblich für verschiedene Metallarten. Jede Herstellungsart hat ihre Stärken und Kompatibilitäten. Um Ihnen ein besseres Verständnis für die Vielfalt der verschiedenen Produktionsmethoden zu vermitteln und Ihnen zu helfen, die beste Entscheidung zu treffen, haben wir daher unten einen Überblick über die Metallherstellungsverfahren gegeben.

CNC-Bearbeitung:Material entfernen

Die CNC-Bearbeitung ist ein computergesteuerter Herstellungsprozess zum Schneiden von Rohmaterial in die gewünschte Form durch den Materialabtragungsprozess. Es gibt viele verschiedene Arten von Bearbeitungsvorgängen in der Präzisions-CNC-Bearbeitung, die Sie je nach Komplexität der gewünschten Geometrie und Oberflächenstruktur anwenden können. Folglich ist es die optimale Option zur Herstellung von Metallteilen für geringe bis mittlere Komplexität und Volumen.

Die CNC-Bearbeitung ist für viele Branchen der Standardprozess. Die beiden Hauptkategorien der Technik sind CNC-Drehen und Fräsen.

Die Fräsmaschine hat ein Mehrpunkt-Schneidwerkzeug. Beim Fräsprozess wird dieser Rotationsschneider verwendet, um unerwünschtes Material aus dem Metallmaterial (Werkstück) zu entfernen und die gewünschte Form des Metallteils zu erhalten. Dies wird durch die mehrachsige Drehung des Schneidwerkzeugs erreicht. Zusätzlich entfernt beim CNC-Drehen eine einzige Schneidkante das überschüssige Metall vom rotierenden Werkstück, um eine zylindrische Struktur im Metallteil zu erzeugen. Das rotierende Werkstück wird dem sich bewegenden Schneidwerkzeug langsam parallel zur Rotationsachse des Metallteils zugeführt.

Anwendungen von CNC-bearbeiteten Metallteilen

Fast jede Branche in der heutigen Welt verwendet CNC-Dreh- und Frästeile aus Metall. Diese Teile sind die Arbeitspferde der modernen Industrie. Mit Hilfe des CNC-Drehens wird die automotive , Telekommunikation, Elektro-, Maschinen- und Elektronikindustrie produzieren mehrere Komponenten. Beispielsweise hilft CNC-Drehen bei der Herstellung von Buchsen, Wellen, Stiften, Stangen, Getrieben und Köpfen.

CNC-Fräsen ist auch ein bekannter Bearbeitungsvorgang für die Metallherstellung. Luft- und Raumfahrt Strukturen, Automodelle, medizinische Komponenten und so ziemlich jedes Metallteil, das Sie sich vorstellen können, könnte durch CNC-Fräsen bearbeitet werden.

Extrusion:Metalle in eine Matrize schieben

Bei diesem Prozess wird erhitztes Metall in eine Matrize geschoben. Die Matrize erzeugt die Form in eine Röhren- oder L-Form. Metall kann durch diese Technik in komplexere Formen strukturiert werden. Extrusionsproduzierte Metallteile erfordern eine Nachbearbeitung wie Bohren, Schneiden und maschinelle Bearbeitung. Dies ist ein idealer Prozess, der konstante Querschnitte erfordert. Heißextrusion kann größere Teile und extreme Komplexität herstellen. Im Gegensatz dazu werden beim Kaltfließpressen kleinere Teile mit weniger Komplexität hergestellt.

Bei diesem Verfahren wird eine zylindrische Kugel gezwungen, durch einen geschlossenen Hohlraum zu fließen, in dem sich eine Matrize mit dem gewünschten Querschnitt befindet. Diese Querschnitte profilieren die Metallteile und drücken sie mit einer hydraulischen oder mechanischen Presse aus. Das Metallteil kommt in der gewünschten Form heraus.

Die Extrusion umfasst drei verschiedene Betriebstypen, Heißextrusion, Kaltextrusion und Reibung. Heißextrusion behandelt bei einer hohen Temperatur, um das Material vor dem Aushärten zu bewahren. Kaltextrusion beinhaltet Raumtemperatur, da das Material weniger Oxidation, engere Verträglichkeit und Festigkeit aufweisen kann. Schließlich erfordert der Reibungsprozess Kraft, um die Ladung gegen die Matrize zu drücken.

Anwendungen von extrudierten Metallteilen

Die Extrusion bietet eine glatte Oberfläche für die Farben und Lacke. Diese Eigenschaft macht es ideal für kosmetische und Präzisionsteile. Luft- und Raumfahrt sowie die Automobilindustrie nutzen dieses Verfahren für ihre Bauteile. Es ist auch nützlich in Fenstern, Geländern und Bodenbelägen.

Stanzen:Schneiden und Biegen von Teilen

Der Stanzprozess kann Formen, Bilder und Buchstaben auf Metallblechen bilden. Hydraulische und mechanische Pressen sind zwei Arten des Stanzens. Bei dieser Technik wird das Blech gebogen, gestanzt und geschnitten, um es in die gewünschte Form zu bringen. Durch dieses Verfahren können Bleche mit einer Dicke von ¼ in bestimmte Größen und Formen geformt werden. Der Stanzvorgang umfasst Stanzen, Metallprägen und vier Gleitformen. Dieser Prozess ist hochskalierbar für hohe Volumina und Komplexität bei niedrigen Stückkosten.

Das Stanzen umfasst mehrere Techniken für den Blechherstellungsprozess, einschließlich Stanzen, Biegen, Prägen, Prägen und Bördeln. Dies kann ein einstufiger Vorgang sein, bei dem Sie das Metall pressen, um die gewünschte Form auf dem Blech zu erzeugen, oder ein mehrstufiger Vorgang. Dieser Prozess verwendet normalerweise ein kaltes Metallblech.

Anwendungen von gestanzten Metallteilen

Stanzen ist der Prozess zur Herstellung von Millionen von Teilen in der Elektronik-, Geräte- und Automobilindustrie jedes Jahr. Dieses Verfahren eignet sich für die Herstellung von Funktionsteilen in großen Stückzahlen wie Gehäuse, Halterungen und Chassis. Es ist auch eine optimale Option für die Robotikindustrie.

Schmieden:Das Metall formen

Es ist ein Herstellungsprozess, bei dem lokalisierte Druckkräfte verwendet werden, um das Metall zu formen. Vereinfacht gesagt ist dies der Vorgang des Erhitzens und Formens von Metallen. Darüber hinaus ist es ein beliebter automatisierter industrieller Prozess. Die schmiedbaren Teile reichen von Kilogramm bis zu hundert Tonnen. Moderne Industrien verwenden schlagfeste Schmiedemaschinen, um Metalle in wünschenswerte Strukturen zu formen. Schmieden erzeugt stärkere Metallkomponenten als Gießen und maschinelle Bearbeitung. Dieser Prozess ist wirtschaftlich und erzeugt weniger Abfall.

Es ist ein einfacher Prozess, der fünf Schritte umfasst, nämlich Erhitzen, Ausführen, Schmieden, Abkühlen und Endbearbeitung. Außerdem erfordert dieses Verfahren keine Metallreduktion in Flüssigkeit, das Erhitzen von Metall in einen formbaren Zustand reicht zum Schmieden aus, wodurch das Metallteil stärker wird.

Anwendungen von geschmiedeten Metallteilen

Weit verbreitete Industrien auf der ganzen Welt haben Bedarf an geschmiedeten Metallkomponenten. Die Automobilindustrie verwendet diese Komponenten für Stoß- und Belastungsanwendungen wie Radachsen, Achsschenkelbolzen, Wellen, Torsionskugeln usw. Diese Teile finden Anwendung in chirurgischen Werkzeugen, elektrischen Getrieben, Haushaltswaren und allgemeinen Industrieanlagen.

Gießen:Traditionsreiches Herstellungsverfahren

Es ist einer der flexibelsten Herstellungsprozesse für Metallteile. Gießen ist ideal für eine Vielzahl von komplex geformten Metallstrukturen. Man kann sagen, dass es die wirtschaftliche Lösung für die Probleme der Metallherstellung ist, für deren Lösung andernfalls mehrere Methoden erforderlich wären. Das Verfahren gießt das flüssige Material in eine Form, die ein vorgefertigter hohler Hohlraum der gewünschten Struktur ist. Dann kann es das Material abkühlen und dann fest aus der Form ausstoßen, um das gegossene Metallteil zu erhalten.

Es gibt zwei bekannte Gießverfahren. Sehen wir uns beide an.

• Feinguss :Beim Feinguss wird das Wachsmodell des Endprodukts verwendet. Das Wachs wird mit Keramik beschichtet, sobald die Keramik ausgehärtet ist, wird das Wachs erhitzt und abgelassen. Die ausgehärtete Keramikschale wird zur Form für das gewünschte Metallteil. Das geschmolzene Metall wird in die Form gegossen und abkühlen gelassen und von der Form getrennt. Dieser Prozess gewährleistet die Herstellung detaillierter und komplexer Teile. Feinguss kann kleine Produktionsanforderungen erfüllen.

• Druckguss :Dieser Prozess drückt das flüssige Metall mit Hilfe von hydraulischem Druck in eine Form. Die Stahlformen werden so hergestellt, dass sie komplizierte Formen erzeugen, die Wiederholbarkeit und Genauigkeit mit Effektivität gewährleisten. Folglich eignet sich der Druckguss für die großen Produktionsserien für kleine bis mittlere Gussteile mit höchster Komplexität.

Anwendungen von gegossenen Metallteilen

Mit diesem Verfahren können heute fast alle kommerziell hergestellten mechanischen Geräte hergestellt werden. Darüber hinaus übertrifft das Gussteil in Bezug auf die Produktion die CNC-Bearbeitung in Bezug auf Kosten und andere Aspekte. Mit dieser Methode der Metallherstellung werden regelmäßig Waschmaschinen, Metallrohre und Automobilkomponenten hergestellt.

Metallspritzguss:Großserienproduktionsprozess

In diesem Prozess wird Metall fein pulverisiert und dann mit Bindermaterial gemischt, um das Ausgangsmaterial herzustellen. Dann wird das Ausgangsmaterial verfestigt und zum Endprodukt geformt. Diese Technik ist ideal für die Großserienproduktion und auch kosteneffektiv, die sonst mit anderen Methoden recht teuer herzustellen wäre.

Der Metallspritzguss unterscheidet sich vom Druckguss dadurch, dass er eine Polymer-Metall-Mischung verwendet. Im ersten Schritt entsteht die Mischung aus Metall und Polymer. Danach schmilzt der Prozess und spritzt dann das Pulver-Ausgangsmaterial in die Form und kühlt und verfestigt sich dann, um die Formform anzunehmen. Im letzten Schritt das Formteil aus der Form auswerfen und reinigen.

Bewerbungen von spritzgegossenen Metallteilen

Dieser Prozess ist eine innovative Technologie in der Herstellung von Metallteilen, die in der Lage ist, komplexe Teile in großen Stückzahlen konsistent herzustellen. In der Automobilindustrie werden viele Teile mit dieser Technik hergestellt. Dieser Herstellungsprozess stellt auch viele andere Produkte wie Flugzeuge, medizinische Geräte, Beschläge, Ornamente, Computer, Büroprodukte und Haushaltsgerätekomponenten her.

Hinweis:Auch für die Herstellung medizinischer Geräte ist die Kunststoff-Spritzgusstechnik ein unglaublich effektives Verfahren.

Metall-3D-Druck:Komplexe Geometrien und Kleinserienteile

Der Metall-3D-Druck verwendet Lasertechnologie zur Herstellung von Metallteilen. Dieses Verfahren ist bei Prototypen und als Ersatz für Kleinserienguss üblich. The technique is ideal when it comes to highly complex low volume parts with low cost and shorter lead time. Metal 3D printing is also acknowledged for its ability to produce all-in-one assembly and geometries with inaccessible areas which are near impossible with standard tooling.

In this process, metallic particles are 3D printing step by step. In metal 3D printing, the chamber where this operation performs is filled with inert gas (e.g argon) to reduce the oxidation of the metal powder and then heated. After that, spread a thin layer of metal powder over the build platform and a laser scans the cross-section of the components fuses the metal particles to create a layer. The entire area of the model is scanned and the fully solid part is built this way. Now the final metal 3D printed part is ready to use.

Bewerbungen of 3D Printed Metal Parts

Metal 3D printing allows quick and inexpensive manufacturing of the different industrial parts. However, it is famous for the mass production of custom tools and the low volume production of specialized instruments. Thus, the technique is a great way to produce fully functional prototypes, rigid housing, ductwork, spare parts, production tools, surgical and dental implants, jewelry and decorative items, and many other components into different modern industries.

Surface Finish Options for Metal Parts

This is the final process in the manufacturing operation. Surface finishing provides environmental protection and aesthetics to metal fabricated parts. In addition, this process improves the features such as surface roughness and corrosion resistance which is beyond the capacity of machining operations. On top of that, some treatments can also increase the mechanical and electrical properties of the metal parts.

Below mentioned are some of the surface finishing options for metal parts.

• Electroplating
• Electroless Plating
• Anodic Oxidation
• Chemical Treatment
• Vacuum Plating
• Hot Dipping
• Painting
• Thermal Spraying

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C onclusion

It is imperative that metal is an extremely important material for many industries and household items that have given us so impressive equipment that made our life easier and better. In this article, we have discussed metal parts manufacturing and its fabrication options due to their highly detailed and unique characteristics. This guide can help you grasp various metal processing methods.