Was ist plastische Verformung? Übersicht
Die plastische Verformung ist neben dem Zerspanen, Schneiden und Gießen eine weit verbreitete Methode der Metallbearbeitung. Indem man Kraft auf ein Material ausübt und es verformt, ermöglicht diese Technik die Herstellung verschiedenster Produkte, von alltäglichen Werkzeugen bis hin zu speziellen industriellen Bauteilen. In diesem Blogartikel erläutern wir die Grundlagen der plastischen Verformung, stellen die verschiedenen Methoden vor und zeigen Beispiele für ihre Anwendung in der modernen Fertigung. Egal, ob Sie ein erfahrener Fachmann oder ein Neuling auf diesem Gebiet sind, das Verständnis dieses Verfahrens ist der Schlüssel, um seine Auswirkungen und sein Potenzial in der Industrie zu schätzen.
Was ist plastische Verformung? Eine der ältesten Metallbearbeitungstechniken der Menschheit
Unter plastischer Verformung versteht man die Eigenschaft eines Materials, eine neue Form beizubehalten, nachdem eine Kraft einwirkt und dann wieder aufgehoben wird. Wenn eine Kraft auf ein Material einwirkt, verformt es sich zunächst elastisch. Diese elastische Verformung ist nicht dauerhaft, und wenn die Kraft in diesem Stadium aufgehoben wird, kehrt das Material in seine ursprüngliche Form zurück. Wird die Kraft jedoch über einen bestimmten Schwellenwert hinaus erhöht, kommt es zu einer plastischen Verformung, und das Material behält die neue Form bei, auch wenn die Kraft aufgehoben wird. Diese Eigenschaft wird bei der plastischen Verformung zur Formgebung von Produkten genutzt.
Das Schmieden japanischer Schwerter ist ein Paradebeispiel für plastische Verformung. Diese Methode geht auf das Altertum zurück, wobei Artefakte aus dem alten Ägypten aus der Zeit um 3000 v. Chr. Hinweise auf das Schmieden liefern. Heute wird es in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Alltagsgegenständen wie Golfschlägerköpfen bis hin zu speziellen Bauteilen wie Motorkurbelwellen und Raketenteilen.
Vorteile der plastischen Verformung
Verbesserung der Materialeigenschaften:
Durch die starke Verformung des Materials werden Fehler wie Eigenspannungen reduziert und die Festigkeit durch Kaltverfestigung verbessert. Anders als bei der maschinellen Bearbeitung wird die Struktur des Materials durch die plastische Verformung nicht durchtrennt, was zu stärkeren Endprodukten führt, die sich für hochbelastete Anwendungen eignen.
Kürzere Bearbeitungszeit:
Die Verwendung von Gussformen ermöglicht eine schnellere Produktion und ist daher ideal für die Massenproduktion.
Hohe Materialausbeute:
Im Gegensatz zur maschinellen Bearbeitung, bei der viel Materialabfall anfällt, wird bei der plastischen Verformung der Ausschuss minimiert. Dadurch wird die Menge des benötigten Materials reduziert und die Kosten gesenkt.
Einzigartige Produkte:
Bestimmte Produkte, wie z. B. in Stahlwerken hergestellte Stahlplatten, können nur durch plastische Verformung hergestellt werden.
Nachteile der plastischen Verformung
Hohe Ausrüstungskosten:
Da zur Verformung von Materialien erhebliche Kräfte aufgebracht werden müssen, sind große Maschinen und Heizgeräte erforderlich. Außerdem fallen Kosten für die Herstellung und Wartung von Formen an.
Geringere Maßgenauigkeit:
Je nach Art der plastischen Verformung und der Form der Bauteile ist die Maßgenauigkeit im Allgemeinen geringer als bei der maschinellen Bearbeitung. Daher wird die plastische Verformung häufig zur Herstellung grober Formen verwendet, gefolgt von einer zusätzlichen maschinellen Bearbeitung für präzise Abmessungen.
Arten der plastischen Verformung und Produktbeispiele
Die plastische Verformung umfasst verschiedene Methoden, die alle ihre eigenen Anwendungen und Vorteile haben. Hier sind die wichtigsten Arten:
Schmieden
Beim Schmieden wird ein Produkt mit Hilfe von Formen und Werkzeugen geformt, häufig unter Verwendung von Schmiedepressen oder Presslufthämmern. Diese Methode eignet sich besonders für die Herstellung hochfester Bauteile. Beispiele für geschmiedete Produkte reichen von Haushaltswerkzeugen wie Schraubenschlüsseln bis hin zu wichtigen Bauteilen für Automotoren und großen Bauteilen für Raketen.
Walzen
Beim Walzen wird das Material zwischen rotierenden Walzen hindurchgeführt, um es zu komprimieren und zu dehnen. Für diesen Prozess werden Walzwerke verwendet. Typische Produkte sind Stahlplatten, relativ dicke Stäbe und Rohre, die in Stahlwerken hergestellt werden.
Pressen
Beim Pressen werden Bleche durch Formen in die gewünschte Gestalt gebracht. Pressmaschinen erleichtern diesen Prozess und stellen Gegenstände wie Stahlmöbel, Koffer und Autokarosserien her.
Strangpressen
Beim Strangpressen wird das Material in einer Kammer komprimiert und durch eine Düse gepresst, um lange Produkte mit konstanter Querschnittsform zu erzeugen. Für dieses Verfahren werden Strangpressen eingesetzt. Beispiele sind Aluminiumfensterrahmen und Bauteile für Flugzeuge.
Ziehen
Im Gegensatz zum Strangpressen wird beim Ziehen das Material durch eine Düse gezogen, um seinen Querschnitt zu verkleinern, wodurch lange Produkte mit bestimmten Formen entstehen. Es werden Drahtziehmaschinen und Ziehbänke verwendet. Zu den Produkten gehören Drähte, Vierkantstäbe und Rohre.
Gewindewalzen
Beim Gewindewalzen oder Walzen im Allgemeinen werden rotierende Werkzeuge, so genannte Walzbacken, gegen rotierende Materialien gepresst, um diese zu formen. Dieses Verfahren wird von Walzmaschinen ausgeführt und wird üblicherweise für die Herstellung von Gewindebolzen und Zahnrädern verwendet, die eine hohe Festigkeit und Massenproduktion erfordern.
Fazit
Dieser Überblick behandelt die Grundlagen der plastischen Verformung, ihre Arten und Produktbeispiele. Die einzigartigen Vorteile der plastischen Verformung, wie z. B. das Erreichen endformnaher Formen mit weniger Arbeitsschritten, hochfeste Produkte und kostengünstige Massenproduktion, unterscheiden sie von anderen Verfahren. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Verarbeitungsverfahrens die Form und Funktion der Bauteile, um die plastische Verformung als praktikable Option in Betracht zu ziehen.
