5 Schneidprozess für Metall in der Fertigung

Schneideprozesse waren schon immer ein integraler Bestandteil der Fertigungsindustrie. Was viele nicht wissen, ist, dass es unterschiedliche Methoden zum Schneiden von Metall gibt. Jeder Prozess hat unterschiedliche Fähigkeiten, Einschränkungen und damit verbundene Kosten. Während einige Methoden bereits Mitte des 19. Jahrhunderts existierten, sind andere relativ neu. In diesem Beitrag werden wir die fünf Prozesse aufschlüsseln, die der Fertigungsindustrie die Möglichkeit geben, Metalle zu durchtrennen.

# 1 Spanformung

Spanformen ist ein spanabhebendes Verfahren, bei dem mechanische Mittel wie Sägen, Fräsen, Bohren und Drehen zum Einsatz kommen. Diese Methode wurde in den 1950er Jahren von Kivima und Franz entwickelt. Dieser Metallschneideprozess wird oft in Bezug auf ein Drei-Wege-Modell beschrieben, dieses Modell ist in der Werkzeugmaschinenbauindustrie weithin bekannt. Bei diesen Verfahren wird das Material nach und nach in kleineren „Spänen“ vom Werkstück abgetragen. Unter dem Oberbegriff der Spanformung gibt es verschiedene Verfahren, die den Prozess nutzen, um überschüssiges Material zu entfernen. Nachfolgend finden Sie einen kurzen Überblick über nur einige davon.

• Fräsen :ein Vorgang, bei dem Rotationsschneider Material entfernen.
• Vorteile:Multi-Achsen-Fähigkeiten und kann für Projekte unterschiedlicher Größenordnung durchgeführt werden.
• Nachteile:hoher Preis und erfordert hochqualifizierten Bediener
• Bohren :Ein Vorgang, bei dem ein Bohrer Material entfernt, indem er sich mit hoher Geschwindigkeit dreht.
• Vorteile:scharfe Kanten an der Eintrittsseite
• Nachteile:Bildet Grate und kann durch Belastung die mechanischen Eigenschaften des Materials verändern.
• Wenden :Ein Vorgang, bei dem ein nicht rotierender Werkzeugeinsatz verwendet wird, während sich das Werkstück dreht, um überschüssiges Material „abzuspanen“.
• Vorteile:Kann manuell oder automatisch durchgeführt werden und einfaches Sammeln von Spänen
• Nachteile:Häufig treten Durchbiegungen auf, die sich auf Abmessungen und Rauheit auswirken.

#2 Scheren

Scheren ist ein Prozess, der oft als Stanzen bezeichnet wird und Mitte des 19. Jahrhunderts entstand, als nach einer Möglichkeit gesucht wurde, Leder für die Schuhindustrie zu schneiden. Jetzt wird das Verfahren für eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien verwendet und ist eine Möglichkeit, Metall ohne Absplittern oder Hitze zu schneiden. Bei diesem Verfahren wird eine sich bewegende Klinge verwendet, um gegen das feststehende Werkstück zu drücken. Innerhalb des Scherprozesses gibt es verschiedene Arbeitsgänge. Nachfolgend haben wir die beliebtesten zwei hervorgehoben.

• Stanzen: ein Vorgang, bei dem eine Stanzpresse verwendet wird, um ein Werkzeug durch das Rohmaterial zu zwingen, um ein Loch zu erzeugen und überschüssiges Material abzuschaben.
  • Vorteile:kostengünstiges Verfahren für einfache Schnitte und schnelles Arbeiten
  • Nachteile:nicht optimal für komplexe Schnitte und Werkzeugkosten können schnell ansteigen.
    
• Stempelung: ein Vorgang, der Metall schneidet, indem er eine Maschine verwendet, um das unerwünschte Material zu verformen und unterschiedliche Formen zu erzeugen.
  • Vorteile:hoher Automatisierungsgrad und reduziert einige Sekundärkosten.
  • Nachteile:Kundenspezifische Stanzwerkzeuge bringen einen hohen Preis mit sich und Änderungen können während der Produktion nicht vorgenommen werden.
    

#3 Entfernen von Schleifmaterial

Abrasive Schneidverfahren umfassen Vorgänge wie Schleifen, Läppen und Wasserstrahlschneiden. Diese Schneidverfahren entfernen alle überschüssiges Material durch Erosion. Diese Vorgänge sind viel schneller als Wärmeprozesse wie EDM und Laser, bieten eine bessere Kantenqualität und bieten den Herstellern in der Regel eine Art Kosteneinsparung. Die Entfernung von Schleifmaterial wird nach verschiedenen Vorgängen kategorisiert, die unten aufgeschlüsselt sind.

• Schleifen :Beim Schleifen wird eine Schleifscheibe als primäres Schneidwerkzeug verwendet. Innerhalb des Schleifens gibt es noch spezifischere und individuellere Operationen wie Tiefschleifen, zyklisches Schleifen und Flachschleifen.
• Vorteile:hochgenaue Abmessungen, können glatte Oberflächen erzeugen und können mit geringerem Druck auf das Material durchgeführt werden.
• Nachteile:Es können keine großen Materialmengen entfernt werden.
  
• Läppen: Beim Läppen werden zwei Oberflächen mit einem dazwischen liegenden Schleifmittel aneinander gerieben. Diese Bewegung kann von Hand oder mit einer Maschine erfolgen.
• Vorteile:Kann enge Toleranzen einhalten und eignet sich hervorragend zum Erstellen gleichmäßig ebener Oberflächen.
• Nachteile:Langsame Prozesse und Ausgaben können sich schnell summieren, was zu einem höheren Preispunkt führt.
  
• Wasserstrahlschneiden: Beim Wasserstrahlschneiden verwendet eine große Maschine eine Mischung aus Hochdruckwasser und einem abrasiven Granat, um verschiedene Materialien zu schneiden.
• Vorteile:Kaltschneideverfahren, keine thermische Beschädigung/Verzerrung, außergewöhnliche Kantenqualität, keine erforderlichen Nachbearbeitungsprozesse, eine große Auswahl an kompatiblen Materialtypen und -dicken und extrem enge Toleranzen können eingehalten werden.
• Nachteile:moderater Preispunkt
  

#4 Hitze

Metallschneiden durch Wärme umfasst Vorgänge wie Plasmaschneiden und Laserschneiden. Beide Prozesse verwenden heißes, leistungsstarkes Licht, um überschüssiges Material abzuschneiden. Das in den 1960er Jahren entstandene Laserschneiden und das 1957 eingeführte Plasmaschneiden gehören seit langem zu den bekanntesten Verfahren der Metallzerspanung. Obwohl es sich bei diesen beiden Vorgängen um allgemein anerkannte Schneidverfahren handelt, verursachen sie thermische Schäden, erhebliche Verformungen und erfordern einige Nachbearbeitungsprozesse. Nachfolgend werden Laser- und Plasmaschneidvorgänge charakterisiert.

• Laserschneiden: Diese Technologie verwendet einen Laser, um überschüssiges Material zu verdampfen und wegzuschneiden. Während der Laser früher hauptsächlich in der Fertigung eingesetzt wurde, wird er heute in verschiedenen Branchen eingesetzt.
• Vorteile:kann komplexe Schnitte handhaben und hat eine hohe Genauigkeit.
• Nachteile:Materialtypbeschränkungen, Materialdickenbeschränkungen, erforderliche Kantenreinigung und hohe Wärmezufuhr.
  
• Plasmaschneiden: Ein dem Laserschneiden ähnlicher Vorgang, bei dem jedoch ein Strahl beschleunigten heißen Plasmas verwendet wird, um die elektrisch leitenden Materialien zu durchtrennen.
• Vorteile:günstiger Preis, schnelle Schnittgeschwindigkeiten und Benutzerfreundlichkeit.
• Nachteile:Materialtypbeschränkungen, Materialdickenbeschränkungen, erforderliche Kantenreinigung und hohe Wärmezufuhr.
  

#5 Elektrochemisch

Zu den elektrochemischen Schneidverfahren gehören Prozesse wie die elektrische Entladungsbearbeitung (EDM), das Ätzen und die elektrochemische Bearbeitung (ECM). Diese Operationen führen einen Schnitt durch eine elektrische und chemische Reaktion durch.

• EDM: ein Herstellungsprozess, bei dem die Schnitte durch eine elektrische Ladung (Funken) erzeugt werden. Aus diesem Grund wird EDM manchmal auch als Funkenerosion, Funkenerosion oder Drahtbrennen bezeichnet.
• Vorteile:Kann enge Toleranzen einhalten, ideal zum Erstellen gleichmäßig flacher Oberflächen.
• Nachteile:Hohe Wärmezufuhr, einige thermische Schäden und Kantenreinigungs-/Endbearbeitungsprozesse sind oft erforderlich.
  

Bei so vielen heute verfügbaren Prozessen und Vorgängen haben Hersteller eine Fülle von Optionen zum Schneiden von Metallen. Obwohl jeder seine Vor- und Nachteile hat, gibt es keine Einheitslösung. Branchenexperten entscheiden oft nach einer gründlichen Prüfung des Projekts über die durchzuführende Operation.

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