Was ist plastische Umformung?

1. Überblick

Die Metallbearbeitung mit Maschinen und Werkzeugmaschinen umfasst das Schneiden mit einer Drehmaschine, das plastische Umformen und das Schweißen. In Kombination mit anderen derartigen Metallbearbeitungsverfahren wird die plastische Umformung auch als Stanzen bezeichnet und erzeugt die entworfenen Formen durch Pressen des Materials in eine Matrize. Dieses Verarbeitungsverfahren nutzt die Plastizität - die Eigenschaft, dass ein Material in der Form bleibt, in der es durch die Anwendung einer bestimmten Kraft von Metallen und anderen Feststoffen verändert wird. Die plastische Umformung wird hauptsächlich in der Metallbearbeitung von Stahlwerkstoffen, wie beispielsweise für Automobilteile, eingesetzt. Im Gegensatz zum Schneiden mit einer Drehmaschine erzeugt dieses Verfahren keine Späne und ermöglicht auch die Serienproduktion der gleichen Teile durch Formpressen.

2. Arten der plastischen Umformung

Es gibt zwei Arten der plastischen Umformung: die Kaltumformung, die bei Umgebungstemperatur durchgeführt wird, und die Warmumformung, die Wärme nutzt. Beim Erwärmen erfährt das Metall eine thermische Ausdehnung und verändert seine Form. Daher wird nach Möglichkeit die Kaltumformung und die Warmumformung nur dann eingesetzt, wenn das Material des zu produzierenden Objekts hart ist.
Zusätzlich zu den oben genannten Pressverfahren gibt es einige Beispiele für andere Arten der plastischen Umformung: das Schmieden zur Herstellung von Muttern und Schrauben, das Strangpressen, Drahtziehen und Strangziehen zum Formen von Drahtmaterialien und Rohren, das Tiefziehen zur Erzeugung von Kugeloberflächen in Blechen, das Biegen zur Herstellung von Blattfedern, das Nieten zur Befestigung von Baugruppen an Ort und Stelle und das Scheren zum Schneiden von Blechen.

Stempel (oben)

Matrize (unten)

3. Übersicht der Maschinen zur plastischen Umformung

Im Allgemeinen formen Umformmaschinen Materialien, indem sie diese gegen die an der Presse befestigten Matrizen drücken. Eine Hochgeschwindigkeitspresse kann Materialien mehrere tausend Mal pro Minute stanzen. Weitere Maschinen sind Transferpressen, die durch die Ausrichtung von Matrizen eine Vielzahl von Teilen auf einmal formen können, und Rollformmaschinen, die kontinuierlich Rollenmaterial pressen.

4. Vorsichtsmaßnahmen bei der plastischen Umformung

Große Umformmaschinen können Zehntausende von Tonnen Kraft auf das Material ausüben. In der Praxis wird die Festigkeit der aufzubringenden Kraft materialabhängig bestimmt; die minimal erforderliche Kraft für Umformung, Reibung und andere Faktoren werden vor dem Prozess berechnet. Zwischenzeitlich kann sich das Material während des Umformprozesses verformen oder brechen. Um dies zu verhindern, ist es notwendig, die Grenzen des Biegens oder Tiefziehens des Materials zu kennen. Auch die beim Umformen eingesetzte Kraft muss minimiert werden, damit Schäden am Material vermieden werden können.

In der Stanzerei legt der Bediener bei kleinen Stückzahlen das Material manuell ein und formt Teile bei jedem Stanzvorgang. Dies wird als „Single-Shot-Press-System“ bezeichnet. Andererseits wird für die Serienproduktion ein „Progressive Press-System“ eingesetzt, bei dem Bandstahlrollen (Coils) eingesetzt und durch mehrere Stanzvorgänge transportiert werden. Eine weitere Art ist das „Transferpressensystem“, das die Vorteile von „Single-Shot-Press-Systemen“ und „Progressive Press-Systemen“ kombiniert, um eine kontinuierliche automatische Verarbeitung zu ermöglichen.