Der Einfluss von Materialien auf die Blechbearbeitung

Einfluss des Materials auf den Biegeprozess

Für Bleche, die gebogen und umgeformt werden müssen, sind eine ausreichende Plastizität und eine relativ geringe Streckgrenze unerlässlich. Bleche mit hoher Plastizität neigen beim Biegen weniger zu Rissen, während Materialien mit geringerer Streckgrenze und niedrigerem Elastizitätsmodul nach dem Biegen weniger zurückfedern, was es einfacher macht, genaue Biegemaße zu erreichen. Materialien mit guter Plastizität, wie kohlenstoffarmer Stahl (Kohlenstoffgehalt <0,2 %), Messing und Aluminium, lassen sich leicht biegen und formen. Bei spröderen Materialien wie Phosphorbronze (QSn6,5–2,5), Federstahl (65Mn), hartem Aluminium und superhartem Aluminium muss beim Biegen ein größerer relativer Biegeradius (r/t) eingehalten werden; andernfalls kann es zu Rissen kommen. Besonderes Augenmerk sollte auf die Auswahl der Materialhärtebedingungen gelegt werden, da diese die Biegbarkeit erheblich beeinflussen. Bei vielen spröden Materialien kann das Biegen zu Rissen am Außenradius oder sogar zum Bruch während des Prozesses führen. Ebenso kann das Biegen bei Stahlblechen mit hohem Kohlenstoffgehalt, wenn ein harter Härtezustand gewählt wird, auch zu Rissen oder Brüchen am Außenradius führen. Diese Probleme sollten so weit wie möglich minimiert werden.

Einfluss des Materials auf den Ziehprozess

Das Ziehen von Blechen, insbesondere das Tiefziehen, ist einer der anspruchsvolleren Prozesse in der Blechfertigung. Es erfordert nicht nur die Minimierung der Ziehtiefe, die Vereinfachung der Teilegeometrie und die Gewährleistung glatter Übergänge, sondern auch eine gute Materialplastizität. Andernfalls kann es leicht zu Problemen wie einem Verziehen des gesamten Teils, lokaler Faltenbildung oder sogar Rissen an gezogenen Abschnitten kommen.

Materialien mit niedriger Streckgrenze und einem hohen normalen Anisotropiekoeffizienten (r-Wert) weisen im Allgemeinen eine bessere Ziehbarkeit auf. Ein niedrigeres Streckgrenzenverhältnis (σs/σb) weist auf eine bessere Stanzleistung hin und ermöglicht eine größere Verformung in einem einzigen Arbeitsgang. Wenn der r-Wert größer als 1 ist, erfolgt die Verformung in Breitenrichtung leichter als in Dickenrichtung. Ein größerer Ziehradius (R) verringert das Risiko einer Ausdünnung und Rissbildung während des Ziehvorgangs und verbessert dadurch die Ziehbarkeit.

Zu den gängigen Materialien mit guter Ziehleistung gehören: reines Aluminiumblech, 08Al, ST16 und SPCD.

Einfluss des Materials auf die Härte

Bei der Konstruktion von Blechkonstruktionen kommt es häufig vor, dass die Steifigkeit von Blechbauteilen nicht den Anforderungen entspricht. Strukturkonstrukteure können auf die Verwendung von kohlenstoffreichem Stahl oder rostfreiem Stahl als Ersatz für kohlenstoffarmen Stahl zurückgreifen oder sich für härtere, höherfeste Aluminiumlegierungen anstelle gewöhnlicher Aluminiumlegierungen entscheiden, in der Hoffnung, die Steifigkeit der Teile zu verbessern. In Wirklichkeit hat dies keinen nennenswerten Effekt.

Bei Werkstoffen gleicher Grundart lassen sich Festigkeit und Härte durch Wärmebehandlung oder Legieren deutlich erhöhen, die Steifigkeit ändert sich jedoch kaum. Um die Steifigkeit eines Teils zu erhöhen, ist es notwendig, entweder die Materialart oder die Form des Teils zu ändern, um einen spürbaren Effekt zu erzielen. Der Elastizitätsmodul und der Schermodul verschiedener Materialien finden Sie in Tabelle 1-2.