Blech
Blech ist Metall, das in dünne, flache Stücke geformt wird, in der Regel durch ein industrielles Verfahren. Blech ist eine der grundlegenden Formen, die in der Metallverarbeitung verwendet werden, und es kann in eine Vielzahl von Formen geschnitten und gebogen werden. ⓘ
Die Dicke kann erheblich variieren; extrem dünne Bleche werden als Folie oder Blatt bezeichnet, und Stücke, die dicker als 6 mm sind, werden als Platten bezeichnet, wie z. B. Stahlblech, eine Klasse von Baustahl. ⓘ
Bleche sind in flachen Stücken oder in gewickelten Bändern erhältlich. Die Coils werden geformt, indem ein kontinuierliches Metallblech durch eine Rollenschneidmaschine geführt wird. ⓘ
In den meisten Ländern der Welt wird die Blechdicke einheitlich in Millimetern angegeben. In den USA wird die Blechdicke in der Regel durch ein traditionelles, nicht lineares Maß angegeben, das als Dicke bekannt ist. Je größer der Wert für die Dicke, desto dünner ist das Metall. Üblicherweise werden Stahlbleche mit einer Dicke von 30 bis etwa 7 mm verwendet. Die Dicke unterscheidet sich zwischen Eisenmetallen (auf Eisenbasis) und Nichteisenmetallen wie Aluminium oder Kupfer. Die Dicke von Kupfer wird zum Beispiel in Unzen gemessen, was dem Gewicht des Kupfers entspricht, das in einer Fläche von einem Quadratfuß enthalten ist. Aus Blech hergestellte Teile müssen eine gleichmäßige Dicke aufweisen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. ⓘ
Es gibt viele verschiedene Metalle, die zu Blechen verarbeitet werden können, wie Aluminium, Messing, Kupfer, Stahl, Zinn, Nickel und Titan. Für dekorative Zwecke sind Silber, Gold und Platin wichtige Bleche (Platinbleche werden auch als Katalysatoren verwendet). ⓘ
Bleche werden für Automobil- und LKW-Karosserien, Großgeräte, Flugzeugrümpfe und -tragflächen, Weißblech für Blechdosen, Gebäudedächer (Architektur) und viele andere Anwendungen verwendet. Bleche aus Eisen und anderen Materialien mit hoher magnetischer Permeabilität, auch bekannt als laminierte Stahlkerne, werden in Transformatoren und elektrischen Maschinen verwendet. In der Vergangenheit wurden Bleche vor allem für Plattenpanzer der Kavallerie verwendet, und auch heute noch finden Bleche zahlreiche dekorative Verwendungszwecke, z. B. für Pferdezubehör. Blechbearbeiter sind auch als "tin bashers" (oder "tin knockers") bekannt, ein Name, der sich von dem Hämmern von Plattennähten bei der Installation von Blechdächern ableitet. ⓘ
Ein Blech ist ein Walzwerkserzeugnis aus Metall, das als Tafel ausgeliefert wird und dessen Breite und Länge sehr viel größer als seine Dicke sind. Beinahe jedes Metall kann zu Blech verarbeitet werden. Traditionelle Handwerksarbeit war das Hämmern von Blechen aus Gussteilen. Aufgewickelte Blechstreifen werden häufig als Band bezeichnet. ⓘ
Geschichte
Handgehämmerte Bleche werden seit der Antike für architektonische Zwecke verwendet. Im späten 17. Jahrhundert ersetzten wassergetriebene Walzwerke das manuelle Verfahren. Jahrhundert ab. Zum Glätten von Blechen waren große rotierende Eisenzylinder erforderlich, die Metallstücke zu Blechen pressten. Die dafür geeigneten Metalle waren Blei, Kupfer, Zink, Eisen und später Stahl. Zur Beschichtung von Eisen- und Stahlblechen wurde häufig Zinn verwendet, um sie vor Rost zu schützen. Diese mit Zinn beschichteten Bleche wurden "Weißblech" genannt. Bleche kamen in den Vereinigten Staaten in den 1870er Jahren auf und wurden für Schindeldächer, gestanzte Zierdecken und Außenfassaden verwendet. Blechdecken wurden im Volksmund erst später als "Blechdecken" bezeichnet, da die Hersteller der damaligen Zeit diesen Begriff nicht verwendeten. Die Beliebtheit sowohl von Schindeln als auch von Decken förderte eine weit verbreitete Produktion. Mit den weiteren Fortschritten der Stahlblechproduktion in den 1890er Jahren weckte das Versprechen, billig, haltbar, einfach zu montieren, leicht und feuerfest zu sein, den Appetit der Mittelschicht auf Blechprodukte. Erst in den 1930er Jahren und im Zweiten Weltkrieg wurden die Metalle knapp und die Blechindustrie begann zusammenzubrechen. Einige amerikanische Unternehmen, wie die W.F. Norman Corporation, konnten sich jedoch mit der Herstellung anderer Produkte über Wasser halten, bis Projekte der Denkmalpflege die Wiederbelebung von Zierblechen förderten. ⓘ
Werkstoffe
Rostfreier Stahl
Die Sorte 304 ist die am weitesten verbreitete der drei Sorten. Er bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit und ist gleichzeitig gut formbar und schweißbar. Verfügbare Oberflächen sind #2B, #3 und #4. Die Sorte 303 ist nicht in Form von Blechen erhältlich. ⓘ
Die Sorte 316 besitzt eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit bei höheren Temperaturen als 304. Er wird üblicherweise für Pumpen, Ventile, chemische Anlagen und Schiffsanwendungen verwendet. Verfügbare Oberflächen sind #2B, #3 und #4. ⓘ
Die Sorte 410 ist ein wärmebehandelbarer rostfreier Stahl, der jedoch eine geringere Korrosionsbeständigkeit aufweist als die anderen Sorten. Er wird üblicherweise für Besteck verwendet. Die einzige verfügbare Oberfläche ist matt. ⓘ
Die Sorte 430 ist eine beliebte und kostengünstige Alternative zu den Sorten der Serie 300. Sie wird verwendet, wenn eine hohe Korrosionsbeständigkeit nicht das Hauptkriterium ist. Übliche Sorte für Haushaltsgeräte, oft mit gebürsteter Oberfläche. ⓘ
Aluminium
Aluminium, oder Aluminium im britischen Englisch, ist ebenfalls ein beliebtes Metall, das aufgrund seiner Flexibilität, der großen Auswahl an Optionen, der Kosteneffizienz und anderer Eigenschaften für Bleche verwendet wird. Die vier gängigsten Aluminiumsorten, die als Bleche erhältlich sind, sind 1100-H14, 3003-H14, 5052-H32 und 6061-T6. ⓘ
Bei der Güte 1100-H14 handelt es sich um handelsübliches Reinaluminium mit hoher Chemikalien- und Witterungsbeständigkeit. Es ist ausreichend dehnbar zum Tiefziehen und schweißbar, hat aber eine geringe Festigkeit. Es wird häufig für chemische Verarbeitungsgeräte, Lichtreflektoren und Schmuck verwendet. ⓘ
Die Sorte 3003-H14 ist fester als die Sorte 1100, lässt sich aber genauso gut verformen und ist kostengünstig. Sie ist korrosionsbeständig und schweißbar. Sie wird häufig für Stanzteile, gedrehte und gezogene Teile, Briefkästen, Schränke, Tanks und Ventilatorflügel verwendet. ⓘ
Die Sorte 5052-H32 ist wesentlich fester als 3003, lässt sich aber dennoch gut verformen. Er zeichnet sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit aus. Zu den üblichen Anwendungen gehören Elektronikgehäuse, Tanks und Druckbehälter. ⓘ
Die Sorte 6061-T6 ist eine gängige wärmebehandelte Aluminiumlegierung für strukturelle Anwendungen. Sie ist schweißbar, korrosionsbeständig und fester als 5052, aber nicht so gut verformbar. Beim Schweißen verliert sie einen Teil ihrer Festigkeit. Sie wird in modernen Flugzeugstrukturen verwendet. ⓘ
Messing
Messing ist eine Legierung aus Kupfer, die häufig als Blech verwendet wird. Im Vergleich zu Kupfer weist es eine höhere Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit auf, wobei es seine Leitfähigkeit beibehält. ⓘ
Bei der Innenhochdruckumformung von Blechen sind Schwankungen in den Eigenschaften des einlaufenden Blechbands ein häufiges Problem bei der Umformung, insbesondere bei Materialien für Automobilanwendungen. Auch wenn das eingehende Blechcoil die Spezifikationen für den Zugversuch erfüllt, wird in der Produktion aufgrund des uneinheitlichen Materialverhaltens häufig eine hohe Ausschussquote beobachtet. Daher besteht ein dringender Bedarf an einer differenzierten Methode zur Prüfung der Umformbarkeit des eingehenden Blechmaterials. Der hydraulische Blechwölbungsversuch emuliert biaxiale Verformungsbedingungen, wie sie in der Produktion häufig vorkommen. ⓘ
Für die Umformung von Grenzkurven der Werkstoffe Aluminium, Baustahl und Messing. Die theoretische Analyse erfolgt durch die Ableitung von Gleichungen zur Bestimmung der Vergleichsspannung und der Vergleichsdehnung auf der Grundlage der kugelförmigen Ausbeulung und des Fließkriteriums von Tresca mit der zugehörigen Fließregel. Für die Experimente wird eine Kreisgitteranalyse verwendet. ⓘ
Spurweite
Zahlreiche internationale Normungsorganisationen raten davon ab, zur Bezeichnung der Blechdicke Messzahlen zu verwenden. So heißt es beispielsweise in der ASTM-Spezifikation ASTM A480-10a: "Von der Verwendung der Übermaßzahl wird abgeraten, da es sich um einen archaischen Begriff von begrenztem Nutzen handelt, über dessen Bedeutung keine allgemeine Übereinstimmung besteht." ⓘ
Die Standardspurweite der Hersteller für Stahlblech basiert auf einer durchschnittlichen Dichte von 41,82 lb pro Quadratfuß pro Zoll Dicke, was 501,84 Pfund pro Kubikfuß (8.038,7 kg/m3) entspricht. Die Dicke wird für eisenhaltige und nicht eisenhaltige Metalle (z. B. Aluminium und Messing) unterschiedlich definiert. ⓘ
Die in Spalte 2 angegebenen Dicken (U.S. Standard Sheet and Plate Iron and Steel Decimal Inch (mm)) erscheinen etwas willkürlich. In Spalte 3 (U.S. standard for sheet and plate iron and steel 64ths inch (delta)) wird die Dickenabstufung deutlich. Die Dicken variieren zunächst um 1/32" in höheren Dicken und gehen dann in Schritten von 1/64", dann 1/128" und schließlich in Dezimalbruchteilen von 1/64" herunter. ⓘ
Einige Stahlrohre werden hergestellt, indem ein einzelnes Stahlblech zu einem Quadrat/Kreis gefaltet und die Naht zusammengeschweißt wird. Ihre Wandstärke hat eine ähnliche (aber unterschiedliche) Stärke wie die von Stahlblechen. ⓘ
| Spurweite | U.S.-Norm für Bleche und Platten Eisen und Stahl Dezimalzoll (mm) |
U.S.-Norm für Bleche und Platten Eisen und Stahl 64stel Zoll (delta) |
Hersteller Normalspur für Stahlblech Zoll (mm) |
Verzinkter Stahl Zoll (mm) |
Rostfreier Stahl Zoll (mm) |
Stahlrohr Wand dicke Zoll (mm) |
Aluminium Zoll (mm) |
Zink Zoll (mm) ⓘ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000000 | 0.5000 (12.70) | 32 (-) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
| 000000 | 0.4688 (11.91) | 30 (-2) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
| 00000 | 0.4375 (11.11) | 28 (-2) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
| 0000 | 0.4063 (10.32) | 26 (-2) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
| 000 | 0.3750 (9.53) | 24 (-2) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
| 00 | 0.3438 (8.73) | 22 (-2) | ...... | ...... | ...... | 0.380 (9.7) | ...... | ...... |
| 0 | 0.3125 (7.94) | 20 (-2) | ...... | ...... | ...... | 0.340 (8.6) | ...... | ...... |
| 1 | 0.2813 (7.15) | 18 (-2) | ...... | ...... | ...... | 0.300 (7.6) | ...... | ...... |
| 2 | 0.2656 (6.75) | 17 (-1) | ...... | ...... | ...... | 0.284 (7.2) | ...... | ...... |
| 3 | 0.2500 (6.35) | 16 (-1) | 0.2391 (6.07) | ...... | ...... | 0.259 (6.6) | ...... | 0.006 (0.15) |
| 4 | 0.2344 (5.95) | 15 (-1) | 0.2242 (5.69) | ...... | ...... | 0.238 (6.0) | ...... | 0.008 (0.20) |
| 5 | 0.2188 (5.56) | 14 (-1) | 0.2092 (5.31) | ...... | ...... | 0.220 (5.6) | ...... | 0.010 (0.25) |
| 6 | 0.2031 (5.16) | 13 (-1) | 0.1943 (4.94) | ...... | ...... | 0.203 (5.2) | 0.162 (4.1) | 0.012 (0.30) |
| 7 | 0.1875 (4.76) | 12 (-1) | 0.1793 (4.55) | ...... | 0.1875 (4.76) | 0.180 (4.6) | 0.1443 (3.67) | 0.014 (0.36) |
| 8 | 0.1719 (4.37) | 11 (-1) | 0.1644 (4.18) | 0.1681 (4.27) | 0.1719 (4.37) | 0.165 (4.2) | 0.1285 (3.26) | 0.016 (0.41) |
| 9 | 0.1563 (3.97) | 10 (-1) | 0.1495 (3.80) | 0.1532 (3.89) | 0.1563 (3.97) | 0.148 (3.8) | 0.1144 (2.91) | 0.018 (0.46) |
| 10 | 0.1406 (3.57) | 9 (-1) | 0.1345 (3.42) | 0.1382 (3.51) | 0.1406 (3.57) | 0.134 (3.4) | 0.1019 (2.59) | 0.020 (0.51) |
| 11 | 0.1250 (3.18) | 8 (-1) | 0.1196 (3.04) | 0.1233 (3.13) | 0.1250 (3.18) | 0.120 (3.0) | 0.0907 (2.30) | 0.024 (0.61) |
| 12 | 0.1094 (2.78) | 7 (-1) | 0.1046 (2.66) | 0.1084 (2.75) | 0.1094 (2.78) | 0.109 (2.8) | 0.0808 (2.05) | 0.028 (0.71) |
| 13 | 0.0938 (2.38) | 6 (-1) | 0.0897 (2.28) | 0.0934 (2.37) | 0.094 (2.4) | 0.095 (2.4) | 0.072 (1.8) | 0.032 (0.81) |
| 14 | 0.0781 (1.98) | 5 (-1) | 0.0747 (1.90) | 0.0785 (1.99) | 0.0781 (1.98) | 0.083 (2.1) | 0.063 (1.6) | 0.036 (0.91) |
| 15 | 0.0703 (1.79) | 4.5 (-0.5) | 0.0673 (1.71) | 0.0710 (1.80) | 0.07 (1.8) | 0.072 (1.8) | 0.057 (1.4) | 0.040 (1.0) |
| 16 | 0.0625 (1.59) | 4.0 (-0.5) | 0.0598 (1.52) | 0.0635 (1.61) | 0.0625 (1.59) | 0.065 (1.7) | 0.0508 (1.29) | 0.045 (1.1) |
| 17 | 0.0563 (1.43) | 3.6 (-0.4) | 0.0538 (1.37) | 0.0575 (1.46) | 0.056 (1.4) | 0.058 (1.5) | 0.045 (1.1) | 0.050 (1.3) |
| 18 | 0.0500 (1.27) | 3.2 (-0.4) | 0.0478 (1.21) | 0.0516 (1.31) | 0.0500 (1.27) | 0.049 (1.2) | 0.0403 (1.02) | 0.055 (1.4) |
| 19 | 0.0438 (1.11) | 2.8 (-0.4) | 0.0418 (1.06) | 0.0456 (1.16) | 0.044 (1.1) | 0.042 (1.1) | 0.036 (0.91) | 0.060 (1.5) |
| 20 | 0.0375 (0.95) | 2.4 (-0.4) | 0.0359 (0.91) | 0.0396 (1.01) | 0.0375 (0.95) | 0.035 (0.89) | 0.0320 (0.81) | 0.070 (1.8) |
| 21 | 0.0344 (0.87) | 2.2 (-0.2) | 0.0329 (0.84) | 0.0366 (0.93) | 0.034 (0.86) | 0.032 (0.81) | 0.028 (0.71) | 0.080 (2.0) |
| 22 | 0.0313 (0.80) | 2.0 (-0.2) | 0.0299 (0.76) | 0.0336 (0.85) | 0.031 (0.79) | 0.028 (0.71) | 0.025 (0.64) | 0.090 (2.3) |
| 23 | 0.0281 (0.71) | 1.8 (-0.2) | 0.0269 (0.68) | 0.0306 (0.78) | 0.028 (0.71) | 0.025 (0.64) | 0.023 (0.58) | 0.100 (2.5) |
| 24 | 0.0250 (0.64) | 1.6 (-0.2) | 0.0239 (0.61) | 0.0276 (0.70) | 0.025 (0.64) | 0.022 (0.56) | 0.02 (0.51) | 0.125 (3.2) |
| 25 | 0.0219 (0.56) | 1.4 (-0.2) | 0.0209 (0.53) | 0.0247 (0.63) | 0.022 (0.56) | ...... | 0.018 (0.46) | ...... |
| 26 | 0.0188 (0.48) | 1.2 (-0.2) | 0.0179 (0.45) | 0.0217 (0.55) | 0.019 (0.48) | ...... | 0.017 (0.43) | ...... |
| 27 | 0.0172 (0.44) | 1.1 (-0.1) | 0.0164 (0.42) | 0.0202 (0.51) | 0.017 (0.43) | ...... | 0.014 (0.36) | ...... |
| 28 | 0.0156 (0.40) | 1.0 (-0.1) | 0.0149 (0.38) | 0.0187 (0.47) | 0.016 (0.41) | ...... | 0.0126 (0.32) | ...... |
| 29 | 0.0141 (0.36) | 0.9 (-0.1) | 0.0135 (0.34) | 0.0172 (0.44) | 0.014 (0.36) | ...... | 0.0113 (0.29) | ...... |
| 30 | 0.0125 (0.32) | 0.8 (-0.1) | 0.0120 (0.30) | 0.0157 (0.40) | 0.013 (0.33) | ...... | 0.0100 (0.25) | ...... |
| 31 | 0.0109 (0.28) | 0.7 (-0.1) | 0.0105 (0.27) | 0.0142 (0.36) | 0.011 (0.28) | ...... | 0.0089 (0.23) | ...... |
| 32 | 0.0102 (0.26) | 0.65 (-0.05) | 0.0097 (0.25) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
| 33 | 0.0094 (0.24) | 0.60 (-0.05) | 0.0090 (0.23) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
| 34 | 0.0086 (0.22) | 0.55 (-0.05) | 0.0082 (0.21) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
| 35 | 0.0078 (0.20) | 0.50 (-0.05) | 0.0075 (0.19) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
| 36 | 0.0070 (0.18) | 0.45 (-0.05) | 0.0067 (0.17) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
| 37 | 0.0066 (0.17) | 0.425 (-0.025) | 0.0064 (0.16) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
| 38 | 0.0063 (0.16) | 0.400 (-0.025) | 0.0060 (0.15) | ...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
Toleranzen
Während des Walzvorgangs wölben sich die Walzen leicht, was dazu führt, dass die Bleche an den Kanten dünner sind. Die Toleranzen in der Tabelle und in den Anhängen spiegeln die aktuellen Herstellungspraktiken und Handelsnormen wider und sind nicht repräsentativ für die Standardspurweite des Herstellers, die keine inhärenten Toleranzen aufweist. ⓘ
| Spurweite | Nennwert [in (mm)] |
Max [in (mm)] |
Min [in (mm)] ⓘ |
|---|---|---|---|
| 10 | 0.1345 (3.42) | 0.1405 (3.57) | 0.1285 (3.26) |
| 11 | 0.1196 (3.04) | 0.1256 (3.19) | 0.1136 (2.89) |
| 12 | 0.1046 (2.66) | 0.1106 (2.81) | 0.0986 (2.50) |
| 14 | 0.0747 (1.90) | 0.0797 (2.02) | 0.0697 (1.77) |
| 16 | 0.0598 (1.52) | 0.0648 (1.65) | 0.0548 (1.39) |
| 18 | 0.0478 (1.21) | 0.0518 (1.32) | 0.0438 (1.11) |
| 20 | 0.0359 (0.91) | 0.0389 (0.99) | 0.0329 (0.84) |
| 22 | 0.0299 (0.76) | 0.0329 (0.84) | 0.0269 (0.68) |
| 24 | 0.0239 (0.61) | 0.0269 (0.68) | 0.0209 (0.53) |
| 26 | 0.0179 (0.45) | 0.0199 (0.51) | 0.0159 (0.40) |
| 28 | 0.0149 (0.38) | 0.0169 (0.43) | 0.0129 (0.33) |
| dicke [in (mm)] |
Blechbreite ⓘ | |
|---|---|---|
| 36 (914.4) [in (mm)] |
48 (1,219) [in (mm)] | |
| 0.018–0.028 (0.46–0.71) | 0.002 (0.051) | 0.0025 (0.064) |
| 0.029–0.036 (0.74–0.91) | 0.002 (0.051) | 0.0025 (0.064) |
| 0.037–0.045 (0.94–1.14) | 0.0025 (0.064) | 0.003 (0.076) |
| 0.046–0.068 (1.2–1.7) | 0.003 (0.076) | 0.004 (0.10) |
| 0.069–0.076 (1.8–1.9) | 0.003 (0.076) | 0.004 (0.10) |
| 0.077–0.096 (2.0–2.4) | 0.0035 (0.089) | 0.004 (0.10) |
| 0.097–0.108 (2.5–2.7) | 0.004 (0.10) | 0.005 (0.13) |
| 0.109–0.125 (2.8–3.2) | 0.0045 (0.11) | 0.005 (0.13) |
| 0.126–0.140 (3.2–3.6) | 0.0045 (0.11) | 0.005 (0.13) |
| 0.141–0.172 (3.6–4.4) | 0.006 (0.15) | 0.008 (0.20) |
| 0.173–0.203 (4.4–5.2) | 0.007 (0.18) | 0.010 (0.25) |
| 0.204–0.249 (5.2–6.3) | 0.009 (0.23) | 0.011 (0.28) |
| dicke [in (mm)] |
Blechbreite ⓘ | |
|---|---|---|
| 36 (914.4) [in (mm)] |
48 (1,219) [in (mm)] | |
| 0.017–0.030 (0.43–0.76) | 0.0015 (0.038) | 0.002 (0.051) |
| 0.031–0.041 (0.79–1.04) | 0.002 (0.051) | 0.003 (0.076) |
| 0.042–0.059 (1.1–1.5) | 0.003 (0.076) | 0.004 (0.10) |
| 0.060–0.073 (1.5–1.9) | 0.003 (0.076) | 0.0045 (0.11) |
| 0.074–0.084 (1.9–2.1) | 0.004 (0.10) | 0.0055 (0.14) |
| 0.085–0.099 (2.2–2.5) | 0.004 (0.10) | 0.006 (0.15) |
| 0.100–0.115 (2.5–2.9) | 0.005 (0.13) | 0.007 (0.18) |
| 0.116–0.131 (2.9–3.3) | 0.005 (0.13) | 0.0075 (0.19) |
| 0.132–0.146 (3.4–3.7) | 0.006 (0.15) | 0.009 (0.23) |
| 0.147–0.187 (3.7–4.7) | 0.007 (0.18) | 0.0105 (0.27) |
Umformverfahren
Biegen
Die Gleichung zur Abschätzung der maximalen Biegekraft lautet, ⓘ
, ⓘ
wobei k ein Faktor ist, der mehrere Parameter einschließlich der Reibung berücksichtigt. T ist die Höchstzugkraft des Metalls. L und t sind die Länge bzw. die Dicke des Blechs. Die Variable W ist die offene Breite einer V-Matrize oder eines Abstreifwerkzeugs. ⓘ
Bördeln
Das Curling-Verfahren wird verwendet, um eine Kante an einem Ring zu formen. Dieses Verfahren dient dazu, scharfe Kanten zu entfernen. Außerdem wird dadurch das Trägheitsmoment in der Nähe des gerollten Endes erhöht. Der Flare/Grat sollte von der Matrize weggedreht werden. Er wird verwendet, um ein Material mit einer bestimmten Dicke zu rollen. Wegen des hohen Verschleißes wird im Allgemeinen Werkzeugstahl verwendet. ⓘ
Entgraten
Es handelt sich um ein Metallbearbeitungsverfahren, bei dem die Wölbung, also die horizontale Biegung, aus einem bandförmigen Material entfernt wird. Es kann an einem Abschnitt mit begrenzter Länge oder an Coils durchgeführt werden. Es ähnelt dem Abflachen des Richtprozesses, allerdings an einer verformten Kante. ⓘ
Tiefziehen
Tiefziehen ist ein Umformverfahren, bei dem das Metall über eine Form oder ein Gesenk gestreckt wird. Beim Tiefziehen beträgt die Tiefe des herzustellenden Teils mehr als die Hälfte seines Durchmessers. Tiefziehen wird für die Herstellung von Kraftstofftanks für Kraftfahrzeuge, Küchenspülen, zweiteiligen Aluminiumdosen usw. verwendet. Das Tiefziehen erfolgt in der Regel in mehreren Schritten, den so genannten Ziehreduktionen. Je größer die Tiefe ist, desto mehr Abschläge sind erforderlich. Das Tiefziehen kann aber auch mit weniger Abtragungen erreicht werden, indem das Werkstück erwärmt wird, z. B. bei der Herstellung von Waschbecken. ⓘ
In vielen Fällen wird das Material im Walzwerk in beide Richtungen gewalzt, um das Tiefziehen zu erleichtern. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Kornstruktur, die das Reißen einschränkt und als Material mit "Ziehqualität" bezeichnet wird. ⓘ
Streckziehen
Beim Expandieren werden Schlitze in abwechselnden Mustern geschnitten oder gestanzt, ähnlich wie beim Läuferverband im Mauerwerk, und dann wird das Blech akkordeonartig aufgespannt. Es wird dort eingesetzt, wo Luft- und Wasserdurchlässigkeit erwünscht ist und wo ein geringes Gewicht auf Kosten einer festen, flachen Oberfläche gewünscht wird. Ein ähnliches Verfahren wird auch bei anderen Materialien wie z. B. Papier angewandt, um ein kostengünstiges Verpackungspapier herzustellen, das bessere Stützeigenschaften hat als flaches Papier allein. ⓘ
Säumen und Säumen
Beim Säumen wird die Kante eines Blechs auf sich selbst gefaltet, um diese Kante zu verstärken. Beim Falzen werden zwei Metallbleche zusammengefaltet, um eine Verbindung herzustellen. ⓘ
Innenhochdruckumformung
Hydroforming ist ein dem Tiefziehen ähnliches Verfahren, bei dem das Teil durch Strecken der Platine über eine stationäre Matrize geformt wird. Die erforderliche Kraft wird durch die direkte Anwendung eines extrem hohen hydrostatischen Drucks auf das Werkstück oder auf eine Blase, die mit dem Werkstück in Kontakt ist, erzeugt, und nicht durch den beweglichen Teil einer Matrize in einer mechanischen oder hydraulischen Presse. Im Gegensatz zum Tiefziehen sind beim Hydroforming in der Regel keine Ziehabschläge erforderlich - das Werkstück wird in einem einzigen Schritt umgeformt. ⓘ
Inkrementelle Blechumformung
Bei der inkrementellen Blechumformung oder ISF-Umformung handelt es sich im Grunde um ein Blechbearbeitungs- oder Blechumformungsverfahren. In diesem Fall wird das Blech durch eine Reihe von Prozessen in die endgültige Form gebracht, wobei in jeder Serie eine kleine inkrementelle Verformung vorgenommen werden kann. ⓘ
Bügeln
Das Abstreckziehen ist ein Verfahren der Blechbearbeitung oder der Blechumformung. Es bewirkt eine gleichmäßige Verdünnung des Werkstücks in einem bestimmten Bereich. Dies ist ein sehr nützliches Verfahren. Es wird verwendet, um ein Teil mit gleichmäßiger Wandstärke und einem guten Verhältnis von Höhe zu Durchmesser herzustellen. Es wird bei der Herstellung von Getränkedosen aus Aluminium verwendet. ⓘ
Laserschneiden
Bleche können auf verschiedene Weise geschnitten werden, von Handscheren bis hin zu sehr großen Motorscheren. Mit den Fortschritten in der Technologie hat sich das Schneiden von Blechen für präzises Schneiden dem Computer zugewandt. Viele Blechschneidevorgänge basieren auf dem computergesteuerten (CNC) Laserschneiden oder der CNC-Stanzpresse mit mehreren Werkzeugen. ⓘ
Beim CNC-Laser wird eine Linsenanordnung, die einen Laserstrahl trägt, über die Oberfläche des Metalls bewegt. Sauerstoff, Stickstoff oder Luft werden durch dieselbe Düse geleitet, aus der der Laserstrahl austritt. Das Metall wird durch den Laserstrahl erhitzt und verbrannt, wodurch das Blech geschnitten wird. Die Qualität der Kante kann spiegelglatt sein, und es kann eine Präzision von etwa 0,1 mm erreicht werden. Die Schneidgeschwindigkeit bei dünnen Blechen von 1,2 mm (0,047 in) kann bis zu 25 m (82 ft) pro Minute betragen. Die meisten Laserschneidsysteme verwenden eine CO2-basierte Laserquelle mit einer Wellenlänge von etwa 10 µm; einige neuere Systeme verwenden einen YAG-basierten Laser mit einer Wellenlänge von etwa 1 µm. ⓘ
Photochemische Bearbeitung
Die fotochemische Bearbeitung, auch bekannt als Fotoätzen, ist ein streng kontrollierter Korrosionsprozess, der zur Herstellung komplexer Metallteile aus Blechen mit sehr feinen Details verwendet wird. Beim Fotoätzverfahren wird ein lichtempfindliches Polymer auf ein rohes Metallblech aufgebracht. Unter Verwendung von CAD-gefertigten Fotowerkzeugen, die als Schablonen dienen, wird das Metall mit UV-Licht bestrahlt, um ein Designmuster zu hinterlassen, das entwickelt und aus dem Blech geätzt wird. ⓘ
Perforieren
Perforieren ist ein Schneideverfahren, bei dem mehrere kleine Löcher dicht nebeneinander in ein flaches Werkstück gestanzt werden. Perforierte Bleche werden zur Herstellung einer Vielzahl von Oberflächenschneidewerkzeugen, wie z. B. der Surform, verwendet. ⓘ
Umformen an der Abkantpresse
Dies ist eine Form des Biegens, die zur Herstellung langer, dünner Blechteile verwendet wird. Die Maschine, die das Metall biegt, wird Abkantpresse genannt. Der untere Teil der Presse enthält eine V-förmige Rille, die Matrize genannt wird. Der obere Teil der Presse enthält einen Stempel, der das Blech nach unten in die V-förmige Matrize drückt, wodurch es gebogen wird. Es gibt verschiedene Techniken, aber die gängigste moderne Methode ist das "Luftbiegen". Dabei hat die Matrize einen schärferen Winkel als die gewünschte Biegung (in der Regel 85 Grad für eine 90-Grad-Biegung), und das Oberwerkzeug wird in seinem Hub genau gesteuert, um das Blech um den erforderlichen Betrag nach unten zu drücken, damit es um 90 Grad gebogen wird. Normalerweise hat eine Universalmaschine eine verfügbare Biegekraft von etwa 25 Tonnen pro Meter Länge. Die Öffnungsweite der unteren Matrize beträgt in der Regel das 8- bis 10-fache der Dicke des zu biegenden Metalls (z. B. kann 5 mm dickes Material in einer 40-mm-Matrize gebogen werden). Der Innenradius der im Metall geformten Biegung wird nicht durch den Radius des Oberwerkzeugs, sondern durch die Breite des Unterwerkzeugs bestimmt. In der Regel entspricht der Innenradius 1/6 der beim Umformprozess verwendeten V-Breite. ⓘ
Die Presse verfügt normalerweise über eine Art Hinteranschlag, um die Tiefe der Biegung entlang des Werkstücks zu positionieren. Der Hinteranschlag kann computergesteuert sein, damit der Bediener eine Reihe von Biegungen in einem Bauteil mit hoher Genauigkeit durchführen kann. Einfache Maschinen steuern nur den Hinteranschlag, fortschrittlichere Maschinen steuern die Position und den Winkel des Anschlags, seine Höhe und die Position der beiden Referenzzapfen, die zur Lokalisierung des Materials dienen. Die Maschine kann auch die genaue Position und den Druck aufzeichnen, die für jeden Biegevorgang erforderlich sind, so dass der Bediener eine perfekte 90-Grad-Biegung bei einer Vielzahl von Vorgängen am Teil erzielen kann. ⓘ
Stanzen
Beim Stanzen wird das Blech zwischen einem Stempel und einer in einer Presse montierten Matrize eingelegt. Der Stempel und die Matrize bestehen aus gehärtetem Stahl und haben die gleiche Form. Der Stempel ist so bemessen, dass er sehr genau in die Matrize passt. Die Presse drückt den Stempel mit ausreichender Kraft gegen und in die Matrize, um ein Loch in das Material zu schneiden. In manchen Fällen "verschachteln" sich Stempel und Matrize, so dass eine Vertiefung im Material entsteht. Beim Folgeverbundstempeln wird eine Spule des Materials in eine lange Matrize/Stempelanlage mit vielen Stufen eingeführt. Mehrere einfach geformte Löcher können in einer Stufe hergestellt werden, aber komplexe Löcher werden in mehreren Stufen erzeugt. In der letzten Stufe wird das Teil aus dem "Steg" ausgestanzt. ⓘ
Ein typischer CNC-Revolverstanzer verfügt über eine Auswahl von bis zu 60 Werkzeugen in einem "Revolver", der gedreht werden kann, um jedes Werkzeug in die Stanzposition zu bringen. Eine einfache Form (z. B. ein Quadrat, ein Kreis oder ein Sechseck) wird direkt aus dem Blech geschnitten. Eine komplexe Form kann durch viele quadratische oder runde Schnitte um den Umfang herum ausgeschnitten werden. Eine Stanze ist beim Schneiden zusammengesetzter Formen weniger flexibel als ein Laser, aber schneller bei sich wiederholenden Formen (z. B. das Gitter einer Klimaanlage). Eine CNC-Stanze kann 600 Hübe pro Minute erreichen. ⓘ
Ein typisches Bauteil (z. B. die Seite eines Computergehäuses) kann in weniger als 15 Sekunden mit einer Presse oder einer CNC-Lasermaschine hochpräzise aus einem Rohblech geschnitten werden. ⓘ
Walzprofilieren
Ein kontinuierlicher Biegevorgang zur Herstellung von offenen Profilen oder geschweißten Rohren mit großen Längen oder in großen Mengen. ⓘ
Walzen
Walzen ist ein Metallbearbeitungs- oder Metallumformungsverfahren. Bei diesem Verfahren durchläuft das Material ein oder mehrere Walzenpaare, um die Dicke zu verringern. Es wird verwendet, um die Dicke gleichmäßig zu machen. Es wird nach der Temperatur des Walzens unterschieden:
- Warmwalzen: Diese Temperatur liegt über der Rekristallisationstemperatur.
- Kaltwalzen: Diese Temperatur liegt unterhalb der Rekristallisationstemperatur.
- Warmwalzen: Diese Temperatur liegt zwischen dem Warmwalzen und dem Kaltwalzen. ⓘ
Drückwalzen
Beim Drückwalzen werden rohrförmige (achsensymmetrische) Teile hergestellt, indem ein Stück Blech an einer rotierenden Form (Dorn) befestigt wird. Walzen oder starre Werkzeuge drücken das Material gegen die Form und dehnen es, bis es die Form der Form annimmt. Das Drückwalzen wird zur Herstellung von Raketenmotorgehäusen, Raketenspitzen, Satellitenschüsseln und Metallküchentrichtern verwendet. ⓘ
Stanzen
Das Stanzen umfasst eine Vielzahl von Vorgängen wie Stanzen, Schneiden, Prägen, Biegen, Bördeln und Prägen; einfache oder komplexe Formen können mit hohen Produktionsraten geformt werden; die Werkzeug- und Ausrüstungskosten können hoch sein, aber die Arbeitskosten sind niedrig. ⓘ
Bei den verwandten Verfahren Repoussieren und Ziselieren sind die Werkzeug- und Ausrüstungskosten gering, die Arbeitskosten jedoch hoch. ⓘ
Wasserstrahlschneiden
Ein Wasserstrahlschneider, auch Wasserstrahl genannt, ist ein Werkzeug, das mit Hilfe eines Wasserstrahls mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck oder eines Gemischs aus Wasser und einer abrasiven Substanz eine kontrollierte Erosion in Metall oder andere Materialien ermöglicht. ⓘ
Radfahren
Das Verfahren, bei dem ein englisches Rad verwendet wird, heißt Wheeling. Es handelt sich dabei im Wesentlichen um ein Metallbearbeitungs- oder Metallumformungsverfahren. Ein Handwerker verwendet ein englisches Rad, um aus einem flachen Metallblech aus Aluminium oder Stahl zusammengesetzte Kurven zu formen. Es ist kostspielig, da hochqualifizierte Arbeitskräfte erforderlich sind. Mit demselben Verfahren können verschiedene Platten hergestellt werden. Eine Stanzpresse wird für hohe Stückzahlen verwendet. ⓘ
Befestigungselemente
Zu den üblicherweise für Bleche verwendeten Befestigungselementen gehören: Stifte, Nieten und Blechschrauben. ⓘ
Vorprodukte
Das Halbzeug für Bleche sind gewalzte oder gegossene Brammen oder Platinen, für Bleche aus Buntmetallen auch Barren. Feinbleche werden gegenwärtig meist aus Bändern geschnitten. Diese werden aus stranggegossenen Brammen hergestellt. ⓘ
Arten von Blechen
Feinblech
Feinbleche sind dünner als 3 mm. Es handelt sich um warm oder kalt fertiggewalztes Material. Je nach der Stahlsorte können diese Feinbleche auch verzinnt, verzinkt, verkupfert, vernickelt, lackiert, emailliert oder kunststoffbeschichtet sein. ⓘ
Mittelblech (veraltet)
Seitdem im Jahr 1981 die DIN 1543 geändert wurde, ist der Begriff Mittelblech nicht mehr genormt. Früher wurde unterteilt in Fein-, Mittel- und Grobbleche. Hierbei waren:
- Feinbleche in dem Dickenbereich: t < 3,00 mm
- Mittelbleche in dem Dickenbereich: 3,00 mm ≤ t ≤ 4,75 mm
- Grobbleche in dem Dickenbereich: t > 4,75 mm ⓘ
Grobblech
EN 10079 definiert Grobblech als Flacherzeugnis mit einer Dicke über 3 mm. Im Gegensatz zum Warmband wird Grobblech in der Regel nicht zu einem Coil aufgewickelt. Technisch möglich ist aber das Aufwickeln bis zu einer Dicke von etwa 32 mm. Die Brammen für Grobbleche werden in den ersten Stichen quer gewalzt, bis sie die Sollbreite erreicht haben. Dann werden sie gedreht und auf Enddicke fertiggewalzt. Sie kühlen anschließend auf einem Kühlbett an Luft ab, oder werden in einer Quette gezielt abgekühlt, um die Werkstoffeigenschaften einzustellen. ⓘ
Die maximale Dicke für Grobbleche liegt mittlerweile über 175 mm, da Weiterentwicklungen des Stranggießens Blechdicken von bis zu 300 mm ermöglichen. ⓘ
Band
Als Band werden Walzwerkserzeugnisse bezeichnet, die sehr viel länger als breit und dick sind sowie zu einem Bund aufgewickelt worden sind. Sie sind streng genommen keine Bleche. Tafeln, die aus Band geschnitten sind, werden aber umgangssprachlich als Bleche bezeichnet. ⓘ
Warmgewalzte Bänder können in Dicken zwischen 0,8 bis 23 mm hergestellt werden. Kaltgewalzte Bänder noch sehr viel dünner. ⓘ
Blechformate
Tafel, ein rechteckiges Blech in Standardmaßen ⓘ
| Bezeichnung | Abmessung | Alternativbezeichnung ⓘ |
|---|---|---|
| Kleinformat | 1000 × 2000 | Normaltafel |
| Mittelformat | 1250 × 2500 | Mitteltafel |
| Großformat | 1500 × 3000 | Großtafel |
| Maxiformat | 2000 × 4000 | Maxitafel |
Folgende Abmessungen sind als Standardformate in Deutschland lagerhaltig verfügbar:
| Breite × Länge | Länge Überformate ⓘ |
|---|---|
| 2.000 × 6.000 | 8.000 / 12.000 |
| 2.500 × 6.000 | 8.000 / 12.000 |
| 3.000 × 6.000 | 8.000 / 12.000 |
| 3.500 × 7.000 | 14.000 |
| 4.000 × 12.000 | 16.000 |
Die technischen Möglichkeiten, Stahlbleche herzustellen, enden heutzutage ungefähr bei den Abmessungen 4.700 mm × 24.000 mm. ⓘ
Diese Möglichkeiten noch weiter zu steigern oder zu entwickeln, ist derzeit unwirtschaftlich. Wegen der Stückgewichte lassen sich die Blechformate nicht mehr wirtschaftlich transportieren oder die Großformate aus einem Stück werden nicht benötigt. Die größten Blechformate werden im Brückenbau, für Bohrplattformen und im Pipelinebau benötigt. Insbesondere für Pipelines wird ein steigender Bedarf erwartet. Dafür werden zurzeit vor allem in Russland und China neue Grobblechstraßen errichtet. ⓘ
Herstellung
Traditionell werden Bleche durch reversierendes Walzen hergestellt. Dabei wird das Vormaterial nach dem Erwärmen zunächst quer angestochen und auf Sollbreite gewalzt, anschließend gedreht und an die Solldicke gewalzt. Heute werden so vor allem Grobbleche mit Dicken ≥ 5 mm und Breiten ≥ 2000 mm gewalzt. ⓘ
Dünne Feinbleche werden mehrlagig gewalzt. D. h., es werden mehrere Bleche übereinandergelegt oder gefaltet (gedoppelt) und im Paket gewalzt, da mit den verfügbaren weichen Walzenständern die benötigten Walzspalte nicht einstellbar waren. Dafür wurden teilweise Überhebewalzwerke eingesetzt, mit nicht änderbarer Drehrichtung. Das Walzgut wurde über der Oberwalze zurückgegeben. Nach dem letzten Stich wurde das Paket noch warm wieder getrennt. ⓘ
Heute werden nur noch Feinbleche für spezielle Anwendungen reversierend gewalzt, z. B. um eine bestimmte Textur zu erzeugen. ⓘ
Dünne Bleche werden heute gewöhnlich aus Warm- oder Kaltband geschnitten. Diese sind streng genommen keine Bleche, sondern geschnittene Tafeln. Deren maximale Breite ist von der Walzstraße begrenzt. ⓘ
Verwendung
Aus Blechen lassen sich vielfältige Erzeugnisse herstellen. Hochproduktive Anlagen verwenden häufig Bänder als Vormaterial, die direkt in die Maschine abgewickelt werden. Nach dem Zuschneiden werden durch verschiedene Umformverfahren die Teile in die gewünschte Form gebracht und anschließend eventuell noch verbunden. ⓘ
Stahlbleche werden z. B. verwendet für:
- Haushaltsgeräte
- Schaltschränke
- Automobilbau
- Maschinenbau
- Modellbau
- geschweißte Rohre
- Schienenfahrzeuge
- Schiffbau inklusive Offshorebauwerke
- Stahl- und Brückenbau
- Masten von Windkraftanlagen
- Spielzeug
- Schilder
- Verpackung, insbesondere Blechdosen ⓘ
Bearbeitung
Die Bearbeitung im flachen Zustand, insbesondere das Zuschneiden der Bleche erfolgt durch Brennschneiden, Plasma-Schmelzschneiden, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Nibbeln (Stanzen), Scherschneiden oder Sägen. Weitere spezielle Werkzeuge sind die Blechschere und Blechtafelschere. ⓘ
Nachgeschaltete Prozesse sind vor allem Tiefziehen, Biegen, Bohren, Treiben, Punzierung, Kragenziehen, Walzprofilieren oder Rundwalzen. Neben der Bearbeitung von einzelnen Blechteilen ist auch das Verbinden (Fügen) von Blechen von Bedeutung. Hier kommen folgende Verfahren zum Einsatz: Schweißen, Löten, Nieten, Falzen, Schrauben, Kleben und Durchsetzfügen. ⓘ
Durch mechanische Bearbeitung oder Wärmebehandlung, insbesondere aber auch während des Walzprozesses können sich Bleche leicht verformen. Es entstehen ungewollte Unebenheiten. In Abhängigkeit von der Dicke und dem Werkstoff der Bleche können diese Unebenheiten auf hydraulischen Richtpressen oder Rollenrichtanlagen beseitigt werden. Diesen Prozess nennt man Richten. Walzwerke und spezielle Dienstleister setzen Richtanlagen häufig im direkten Nachgang zum Walzprozess ein. Die Ebenheitstoleranzen werden in der DIN EN 10029 beschrieben. Diese unterscheidet insbesondere in normale (Klasse N) und eingeschränkte Ebenheitstoleranzen (Klasse S). ⓘ
Blechlogistik
Die Blechlogistik (veraltet: Blechhandling) umfasst den Transport zwischen den Bearbeitungsschritten, die Zwischenlagerung, sowie der Verladung und dem Transport zum Endabnehmer. Dabei bestehen besondere Anforderungen, die sich aus den unterschiedlichen Blechformaten ergeben. ⓘ
Unabhängig von dem Format der Bleche werden in der Produktion von Blechen vor allem spezielle Förderbänder, Rollgänge und Krananlagen mit speziellen Lastaufnahmemitteln eingesetzt. Als Lastaufnahmemittel kommen meistens Traversen mit Kettengehängen, mit Saugvorrichtungen oder Magneten zum Einsatz. Transporte erfolgen mit Lastkraftwagen, Eisenbahnwagen oder Frachtschiffen. ⓘ
Spezielle Bleche
- Blaublech – ein kaltgewalztes Feinblech mit fest haftender Eisenoxidschicht, die als Korossionsschutz dienen kann
- Riffelblech
- Schwarzblech – unbehandeltes Blech, das nicht im Zunderwäscher gereinigt wurde und darum noch eine oberflächliche Eisenoxidschicht (Zunder) enthält
- Weißblech – meist 0,1 bis 0,5 mm starkes, verzinntes Blech, welches etwa zu Getränkedosen weiterverarbeitet wird
- Wellblech – zu Sinuswellen oder als Trapezblech kantig gewelltes Blech, welches eine erhöhte Tragfähigkeit in Längsrichtung aufweist und meist zu konstruktiven Zwecken verwendet wird. ⓘ