Leitfaden zur Auswahl der richtigen Blechmaterialien für Ihr Projekt

Die Materialauswahl für Bleche während der Produktentwicklung beeinflusst Design, Herstellungsprozess, Kosten und Leistung von Blechteilen. Dieser Artikel befasst sich detailliert mit den verschiedenen Materialien in der Blechverarbeitung und konzentriert sich auf ihre Eigenschaften, Vorteile und Einsatzmöglichkeiten.

Faktoren, die die Auswahl des Blechmaterials beeinflussen

Die Auswahl von Blechmaterialien ist ein iterativer Prozess. Nach der Auswahl des Materials muss es gemäß den Anforderungen des Produktdesigns überprüft und getestet werden.

Es gibt eine Vielzahl von Materialien auf der Erde. Jedes Material hat seine Vorteile, Nachteile und Anwendungsbereiche. Die funktionalen und ästhetischen Anforderungen des Produkts sowie die Kosten beeinflussen die Auswahl der Blechmaterialien. Bei der Wahl der Blechdicke und des Materialtyps sollten Sie die folgenden Faktoren berücksichtigen.

Der Einfluss von Werkstoffen auf die Blechbearbeitungstechnologie

Es gibt drei Hauptarten der Blechbearbeitung: Stanzen, Biegen und Strecken . Unterschiedliche Bearbeitungstechnologien stellen unterschiedliche Anforderungen an Bleche. Bei der Auswahl der Blechmaterialien sollte auch die Auswahl der Bleche entsprechend der allgemeinen Produktform und der Bearbeitungstechnologie berücksichtigt werden.

Der Einfluss von Materialien auf die Stanzverarbeitung

Beim Stanzen muss das Blech ausreichend plastisch sein, damit es beim Stanzen nicht reißt. Weiche Materialien (wie reines Aluminium, rostfreies Aluminium, Messing, Kupfer, kohlenstoffarmer Stahl usw.) weisen eine gute Stanzleistung auf, und nach dem Stanzen können Teile mit glattem Querschnitt und geringer Neigung erhalten werden.

Harte Materialien (wie Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Hartaluminium, superhartes Aluminium usw.) weisen nach dem Stanzen eine schlechte Qualität auf und weisen einen ungleichmäßigen Querschnitt auf, was insbesondere bei dicken Platten schwerwiegend ist. Bei spröden Materialien kommt es nach dem Stanzen leicht zu Rissen, insbesondere bei sehr geringer Breite.

Der Einfluss von Materialien auf die Biegeverarbeitung

Die zu biegenden Platten sollten eine ausreichende Plastizität und eine niedrige Streckgrenze aufweisen. Platten mit hoher Plastizität reißen beim Biegen nicht so leicht. Platten mit niedriger Streckgrenze und niedrigem Elastizitätsmodul weisen nach dem Biegen eine geringe Rückfederungsverformung auf, sodass sich leicht eine maßgenaue Biegeform erreichen lässt. Materialien mit guter Plastizität wie kohlenstoffarmer Stahl, Messing und Aluminium mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,2 % lassen sich leicht biegen und formen. Materialien mit höherer Sprödigkeit wie Phosphorbronze (QSn6,5–2,5), Federstahl (65Mn), Hartaluminium, superhartes Aluminium usw. müssen beim Biegen einen größeren relativen Biegeradius (r/t) aufweisen, da sie sonst während des Biegevorgangs anfällig für Risse sind.

Achten Sie besonders auf die Wahl des harten und weichen Zustands des Materials, da dieser einen großen Einfluss auf die Biegeleistung hat. Bei vielen spröden Materialien führt das Biegen zu Rissen an den Außenkanten oder sogar zu Biegebrüchen. Bei einigen Stahlplatten mit hohem Kohlenstoffgehalt führt das Biegen bei Wahl des harten Zustands ebenfalls zu Rissen an den Außenkanten oder sogar zu Biegebrüchen. Diese sollten so weit wie möglich vermieden werden.

Der Einfluss von Materialien auf die Dehnungsverarbeitung

Das Recken von Blechen, insbesondere das Tiefenrecken, gehört zu den schwierigsten Blechbearbeitungsverfahren. Es erfordert nicht nur eine möglichst geringe Recktiefe, eine möglichst einfache Form und einen sanften Übergang, sondern auch eine gute Plastizität des Materials. Andernfalls können sich die Teile leicht verziehen und verformen, lokale Faltenbildung und sogar Risse an den gedehnten Stellen bilden. Die Streckgrenze ist niedrig und der Richtkoeffizient der Blechdicke hoch. Je kleiner das Streckgrenzenverhältnis σs/σb des Blechmaterials, desto besser die Stanzeigenschaften und desto höher die Grenze der einmaligen Verformung. Bei einem Richtkoeffizienten der Blechdicke >1 ist die Verformung in Breitenrichtung leichter als die in Dickenrichtung. Je höher der R-Wert der Zugkehle, desto geringer die Wahrscheinlichkeit von Ausdünnung und Bruch während des Reckvorgangs und desto besser die Zugfestigkeit.

Gängige Materialien mit guten Zugfestigkeitseigenschaften sind: Aluminiumblech, 08Al, ST16, SPCD .

Blechmaterialauswahl Beispiel 1

Wählen Sie beispielsweise ein 1 mm dickes GI-Stahlblech für eine Anwendung aus. Nach der Materialauswahl sollten Sie Strukturberechnungen und Struktursimulationen durchführen, um das Material zu überprüfen. Liegen die Überprüfungsergebnisse im akzeptablen Bereich, können Sie die Verwendung des Materials in Erwägung ziehen.

Überschreitet das Teilegewicht jedoch den zulässigen Grenzwert, besteht der nächste Schritt darin, ein alternatives Material mit höherer Gewichtsfestigkeit (Aluminium, Edelstahl, Titan usw.) zu finden. Anschließend sollten Sie einen Verifizierungstest mit dem neu ausgewählten Material durchführen.

Wenn die Ergebnisse des Verifizierungstests und die Materialkosten in einem akzeptablen Bereich liegen, können Sie das Material auswählen.

Blechmaterialauswahl Beispiel 2

Beispiel: Sie wählen GI-Stahl. Das Produkt hat jedoch beim Validierungstest den Salzsprühnebeltest nicht bestanden. Sie können ein anderes Material mit höherer Korrosionsbeständigkeit (Aluminium-Zink-Legierung, verzinktes Zink oder Stahl) wählen oder die Oberflächenbehandlung ändern.

Häufig verwendete Metalle in der Blechbearbeitung

In der Blechverarbeitung eignen sich verschiedene Metalle aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften für unterschiedliche Aufgaben. Aluminium, Weichstahl, Edelstahl, Kohlenstoffstahl und verschiedene Metalllegierungen sind die am häufigsten verwendeten Materialien. Weichstahl wird oft aufgrund seiner Schweißbarkeit und Wirtschaftlichkeit ausgewählt und ist daher ein bevorzugter Werkstoff in Bau und Fertigung. Leichtbaukonstruktionen und Anwendungen, die Korrosionsbeständigkeit erfordern, bevorzugen in der Regel Aluminium. Verzinkter Stahl wird im Außenbereich häufig wegen seiner besseren Korrosionsbeständigkeit verwendet. Küchengeräte und andere Geräte, die hohe Hygienestandards erfordern, basieren auf Edelstahl, während bei elektrischen Gehäusen und Leitungen, die eine hohe Leitfähigkeit erfordern, in großem Umfang Kupfer zum Einsatz kommt. Das Verständnis der Eigenschaften dieser Metalle hilft Fachleuten, bei der Herstellung fundierte Entscheidungen zu treffen.

Nachfolgend sind einige der in der Branche häufig verwendeten Blechmaterialien aufgeführt.

1. Kaltgewalztes Stahlblech

2. Feuerverzinktes Stahlblech

3. Edelstahl

4. Aluminium und Aluminiumlegierungen

5. Kupfer und Kupferlegierungen

Leistungsvergleich verschiedener Blechplatten

Blechwerkstoffe im Vergleich: Vor- und Nachteile

Bei der Bewertung von Blechmaterialien ist es wichtig, ihre jeweiligen Vor- und Nachteile zu berücksichtigen, um eine fundierte Entscheidung auf Grundlage der Projektanforderungen treffen zu können.

Kaltgewalztes Stahlblech

Es handelt sich um ein Stahlblech aus warmgewalzten Streifen gewöhnlichen Kohlenstoffbaustahls, das anschließend auf eine Dicke von weniger als 4 mm kaltgewalzt wird. Da beim Walzen bei Raumtemperatur keine Eisenoxidschicht entsteht, weist das Kaltblech eine gute Oberflächenqualität und hohe Maßgenauigkeit auf. Nach dem Glühen wird es zudem häufig in der Haushaltsgeräteherstellung eingesetzt. Anwendbare Güten: Q195, Q215, Q235, Q275

Vorteile: Sehr robust und langlebig, in verschiedenen Qualitäten erhältlich und der Preis niedrig.

Nachteile: rostet leicht ohne Beschichtung; schwerer als andere Optionen.

Feuerverzinkte Stahlplatte

Feuerverzinkte Metallbeschichtungsplatten bestehen aus kaltgewalzten Stahlplatten mit einer Eisen-Zink-Legierung und einer Beschichtung aus reinem Zink mit einer Dicke von 0,25 bis 2,5 mm. Verzinkter Stahl ist eine kostengünstige Lösung mit einer schützenden Zinkbeschichtung, die das Grundmetall, insbesondere bei Feuchtigkeit, effektiv vor korrosiven Einflüssen schützt. Feuerverzinkter Stahl hat eine längere Lebensdauer als unbehandelter Kohlenstoffstahl.

Vorteile: Hohe Korrosionsbeständigkeit, Zinkbeschichtung schützt darunterliegenden Stahl vor Korrosion

Nachteile: Das Aussehen ist möglicherweise nicht so glatt wie bei Edelstahl

Galvanisch verzinktes Stahlblech

Unter elektrolytisch verzinktem Stahlblech oder „elektrolytischem Blech“ versteht man den Prozess der kontinuierlichen Abscheidung von Zink aus einer wasserbasierten Lösung von Zinksalzen auf einem vorbereiteten Stahlband unter Einwirkung eines elektrischen Felds auf einer Elektroverzinkungslinie.

Vorteile: Hohe Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit, Zinkbeschichtung kann jahrelangen Wetterschutz bieten

Nachteile: Aufgrund des Verzinkungsprozesses können die Anschaffungskosten für verzinkten Stahl höher sein

Edelstahl

Edelstahl ist wohl das beste Blechmaterial. Es vereint Haltbarkeit und Attraktivität und zählt zu den besten auf dem Markt. Edelstahl enthält 13 % Chrom, Nickel und Molybdän. Es gibt viele Edelstahlsorten, darunter SS-304, SS-304-L, SS-304-H und SS-316. Jede Sorte verfügt über spezifische Eigenschaften, die sie für unterschiedliche Anwendungen geeignet machen.

Vorteile: Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit entsprechen den Hygienestandards, während die schöne Oberfläche einen ästhetischen Mehrwert bietet

Nachteile: Zähigkeit ist normalerweise teurer und verschiedene Qualitäten sind schwierig zu verwenden, was bei der Auswahl zu Verwirrung führt.

Aluminium und Aluminiumlegierungen

Es gibt drei Haupttypen von Aluminium- und Aluminiumlegierungsplatten, die üblicherweise verwendet werden: rostbeständiges Aluminium 3A21, rostbeständiges Aluminium 5A02 und Hartaluminium 2A06.

Vorteile: Geringes Gewicht, hervorragende Korrosionsbeständigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit und einfache Herstellung sind alles wichtige Merkmale der Metallplattenkonstruktion.

Nachteile: Geringere Festigkeit als Stahl, höhere Kosten und möglicherweise zusätzliche Unterstützung für strukturelle Anwendungen erforderlich.

Messing und Messinglegierungen

Messing H62, ein Messing mit hohem Zinkgehalt, weist eine hohe Festigkeit sowie eine ausgezeichnete Kalt- und Warmverarbeitbarkeit auf und lässt sich leicht für verschiedene Formen der Press- und Schneidbearbeitung verwenden.

Vorteile: Bester Strom- und Wärmeleiter und gleichzeitig rostschützend.

Nachteile: Sie sind nicht so stark wie Stahl, aber die reineren Formen sind teurer, sodass sie nicht beliebt sind, insbesondere beim Einsatz auf Baustellen, wo Gebäude voraussichtlich hohen Belastungen ausgesetzt sind.

Zusammenfassend

Es gibt viele Arten von Blechwerkstoffen, und die endgültige Materialauswahl hängt von den funktionalen Anforderungen und Kosten des Produkts ab. Klicken Sie auf diesen Link, um mehr über verschiedene Richtlinien zur Blechkonstruktion zu erfahren.

Wir werden die Details zu Blechmaterialien kontinuierlich aktualisieren. Bitte teilen Sie uns Ihre Meinung oder Fragen zur Blechmaterialauswahl im Kommentarfeld mit.

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Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Welche Materialien werden üblicherweise bei der Blechbearbeitung verwendet?

A: Aluminium, Weichstahl, Edelstahl, Kohlenstoffstahl und verschiedene Metalllegierungen sind die am häufigsten verwendeten Materialien für diesen Zweck. Diese Materialien werden aufgrund ihrer Eigenschaften wie Festigkeit oder Korrosionsbeständigkeit ausgewählt.

F: Wie wähle ich ein Blech für mein Projekt aus?

A: Bei der Auswahl eines Blechs müssen Faktoren wie die erforderliche Festigkeit, Verarbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und der Preis berücksichtigt werden. Auch die spezifische Anwendung und die Umgebungsbedingungen haben großen Einfluss auf Ihre Wahl.

F: Was sind die Standardgrößen von Stahlblech?

A: Standardgrößen bestimmen die Anwendbarkeit des Metallverarbeitungsprozesses. Zu den gängigen Größen gehören unter anderem 36 x 96 Zoll, 48 x 120 Zoll und 60 x 144 Zoll. Sondergrößen können bei Herstellern bestellt werden, die auf diese Materialien spezialisiert sind.

F: Wann sollte kaltgewalzter Stahl verwendet werden?

A: Kaltgewalztes Blech ist ein Blech, das bei Raumtemperatur gewalzt wurde, um weder Härte noch Festigkeit zu verlieren. Dieses Blech wird häufig in Bereichen eingesetzt, die hochpräzise Maßtoleranzen, glatte Oberflächen und verbesserte mechanische Eigenschaften erfordern, wie beispielsweise bei elektrischen Fahrzeugkomponenten. Auch hier muss geschnitten werden.

F: Warum ist Aluminiumblech in vielen Branchen beliebt?

A: Dieses Material wird in der Luft- und Raumfahrtbranche sowie im Automobilbau häufig aufgrund seines geringen Gewichts, seiner hohen Festigkeit, seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und seiner einfachen Handhabung während des Herstellungsprozesses verwendet.

F: Welche verschiedenen Faktoren bestimmen die Qualität der Blechfertigung?

A: Die Qualität wird maßgeblich von der Metallart, der Präzision der Schnitte (z. B. Laserschneiden) und der Fachkompetenz des Blechherstellers im Formungsprozess beeinflusst.

F: Welchen Einfluss hat die Dicke auf die Materialauswahl für Blech?

A: Die Dicke beeinflusst die Materialwahl beim Blechumformungsprozess, abhängig vom Verwendungszweck. Strukturteile, die eine hohe Festigkeit erfordern, bestehen oft aus dickem Metall, während flexible Anwendungen, die eine einfache Formgebung erfordern, dünnes Metall erfordern können.

F: Welche Rolle spielt die Zinkbeschichtung auf dem Blech?

A: Eine Zinkbeschichtung auf Stahlblechen verhindert Rost, insbesondere wenn Feuchtigkeit die Oxidation beschleunigt.

F: Können in einem Projekt mit Blech verschiedene Legierungsarten gemischt werden?

A: Ja, beim Schweißen oder Befestigen können verschiedene Legierungen in einem Werkstück verarbeitet werden. Beispielsweise können Sie Edelstahl und Aluminium kombinieren, da beide unterschiedliche Eigenschaften und Beständigkeiten aufweisen.

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