Das Nivellieren von Metallteilen, Blechen und Platten kann Fertigungsbetrieben dabei helfen, Abfall zu vermeiden

Apr 08, 2023

OBEN: Gerade bei perforierten Materialien kommt es regelmäßig zu Ebenheitsabweichungen und hohen Eigenspannungen. Das Nivellieren perforierter Teile und Bleche ist ein absolutes Muss, um ein qualitativ hochwertiges Endprodukt zu erzielen. UNTEN: Wenn Sie ein lasergeschnittenes Teil durch eine Teilerichtmaschine laufen lassen, werden Spannungen entfernt und das Teil flach gemacht. Es ist wichtig, die Ebenheit beizubehalten, damit nachgelagerte Prozesse präzise und effizient durchgeführt werden können.

Wie oft haben Sie ein Teil hergestellt, das nicht ganz richtig geformt war, sich nicht gut biegen ließ oder nicht richtig geschweißt werden konnte?

Möglicherweise haben Sie Senklöcher gebohrt und Kanten abgeschrägt. Sie stecken Arbeit und Zeit in das Teil, und jetzt sind Sie gezwungen, es einfach in die Schrotttonne zu werfen und auf die nächste Woche zu warten, in der es zum Schrottplatz geschleppt wird, was Ihnen einen Cent pro Pfund einbringt.

Mit einer Teilerichtmaschine können Sie dem Schrottbehälter ausweichen.

Das Nivellieren eines lasergeschnittenen, plasmageschnittenen oder gestanzten Teils erscheint Ihnen möglicherweise nicht als Notwendigkeit. Für nachgelagerte Prozesse bedeutet ein nivelliertes Teil jedoch eine bessere Passung in der Endmontage. Und das ist erst der Anfang.

Bei der anfänglichen Stahlproduktion in den Walzwerken treten viele Verformungen und Spannungen im Rohmaterial auf. Zu den Ebenheitsdeformitäten gehören Randwellen, Mittelschnallen und Armbrust. Darüber hinaus führen die inneren Spannungen zu Rückfederung und Verzug. Die Spule neigt dazu, die natürliche Krümmung beizubehalten, die durch den Wickelvorgang entsteht.

Um diese eingeschlossenen inneren Spannungen abzubauen, müssen Sie das Material nahe oder über die Streckgrenze des Materials biegen.

Entspannung. Alles, was geschweißt oder montiert werden muss, sollte flach sein, damit es genau passt, ohne Lücken und Wölbungen. Sobald Sie jedoch mit dem Schneiden und Schweißen beginnen, wird einem Teil Wärme zugeführt, sodass es dazu neigt, sich zu verziehen. Wenn es sich nicht verzieht, entstehen hohe innere Spannungen. Diese inneren Spannungen im Material machen sich in Form von Rückfederungen und Durchbiegungen bemerkbar, die es sehr schwierig machen, ein gleichmäßiges Schneid- oder Schweißergebnis zu erzielen.

Eine Teile- und Coil-Richtmaschine beseitigt diese Verformungen, indem sie das Material nahe oder über seine Streckgrenze hinaus biegt und es dann wieder in einen flachen Zustand zurückbiegt. Nur so können bis zu 99 % der Eigenspannungen abgebaut werden. Wenn Sie es nicht stark biegen, werden Sie diese Spannung oder diesen Stress nicht lösen.

Die Streckgrenze variiert je nachdem, wie stark die Verformungen sind, wie viele Aussparungen das Teil hat und andere Materialspezifikationen.

Als grobe Faustregel gilt, dass der erste Walzensatz einer Richtmaschine auf weniger als die tatsächliche Materialdicke eingestellt ist, normalerweise zwischen 40 % und 70 %. Der letzte Walzensatz wird immer genau auf die tatsächliche Materialstärke eingestellt.

Eine Richtmaschine kann bis zu 21 Walzen haben. Während das Material (in Rot dargestellt) durch die Rollenreihe läuft, werden Spannungen abgebaut und die gewünschte Ebenheit erreicht. Die Rollen unter den Hauptnivellierungswalzen dienen als Stützen für maximale Steifigkeit und Langlebigkeit der Maschine.

Beispielsweise verfügt eine Richtmaschine mit 21 Rollen über 10 oben und 11 unten. Es gibt einen Spalt zwischen dem ersten Rollensatz, wo das Material in die Richtmaschine gelangt. Sie wird in der Regel auf einen geringeren Wert als die tatsächliche Materialstärke eingestellt, so dass es beim Einlegen des Materials zu einer sehr starken Biegung kommt. Wenn das Material dann den letzten Satz Nivellierwalzen passiert, ist es flach und entspannt. Der Nivellierungsprozess verändert weder die physikalische Größe noch die innere Struktur des Materials.

Richtmaschine, Richtmaschine. In Bezug auf Glätt- und Richtmaschinen besteht weiterhin ein Missverständnis. Bei einer Richtmaschine kann es sich um eine Biegemaschine mit drei oder vier Walzen handeln. Oft ist ein erfahrener Bediener erforderlich, um das Teil umzudrehen und wieder einzusetzen, um es flach zu machen. Dadurch werden jedoch keine Eigenspannungen beseitigt. Das Problem mit einem einfachen Glätteisen besteht darin, dass Sie das Teil zwar einigermaßen flach hinlegen können, aber die inneren Spannungen nur herumschieben und nicht entfernen.

Obwohl die Teile gerade und flach aussehen, verziehen sie sich, sobald sie während der Herstellung erhitzt werden. Die Teile weisen immer noch hohe innere Spannungen auf, da sie nicht nahe oder über ihrer Streckgrenze nivelliert wurden. Wenn sie den Schweißer erreichen, der versucht, sechs Teile zusammenzuschweißen, klemmen sie alle Teile fest. Aber raten Sie mal, was beim Schweißen passieren wird? Die Teile beginnen sich zu verbiegen und die Schweißnähte sind nicht genau.

Eliminieren Sie Nacharbeiten. Das Nivellieren von Teilen erspart den Herstellern Nacharbeit, da die Herstellung flacher und spannungsarmer Teile dann direkt in den nächsten Fertigungsprozess übergehen kann. Sie sollten vollkommen flach sein, um in einer Baugruppe zusammengeschweißt zu werden.

Bezüglich der Maschinenleistung sind in der Regel keine Grenzen gesetzt. Sie können jedoch durch die Blech- und Teilegröße sowie die Dicke eingeschränkt werden. Wenn Sie es biegen können, können Sie es größtenteils nivellieren. Diese Präzisionsrichtmaschinen sind äußerst robust und leistungsstark. Sie können alles verarbeiten, von weichen Legierungen wie Kupfer bis hin zu ballistischem Panzerungsmaterial AR-500 für Panzer.

Materialstärke, Breite. Die meisten Spulen sind etwa ½ Zoll dick bis 72 Zoll breit. Coil-Richtmaschinen können diesen Bereich nivellieren.

Für Bleche mit einer Dicke von bis zu 2½ Zoll kann eine eigenständige Richtmaschine Bleche mit einer Dicke von bis zu 2½ Zoll verarbeiten.

Grundfläche. Natürlich benötigen Sie wie bei jeder Maschine den physischen Platz in Ihrer Einrichtung für die Maschinen.

Ebenheitsspezifikationen. Um festzustellen, ob die Ebenheitsvorgaben der Materialien konsistent erreicht werden können, sollten eine technische Analyse und ein physikalischer Nivellierungstest durchgeführt werden.

Perforierte Teile. Eine Anwendung, bei der eine Teilenivellierung wirklich erforderlich ist, sind perforierte Teile. Sobald ein Teil perforiert wird, verzieht es sich, egal wie gut die Perforation gemacht ist. Perforierte Teile werden am häufigsten in der Architekturbranche verwendet, beispielsweise für Lüftungsgitter oder Architekturabdeckungen mit komplizierten Ausschnitten.

Das Nivellieren von Blechen ist entscheidend, um gleichbleibend genaue Schneidergebnisse zu erzielen, ohne den Schneidkopf möglicherweise zu beschädigen.

Roboterschweißen. Ein Roboter kann Ebenheitsabweichungen beim Schweißen nicht ausgleichen wie ein menschlicher Schweißer.

Schweißbaugruppen. Diese stellen häufig einen Engpass dar, da viele zu verschweißende Teile nicht so reibungslos zusammenpassen, wie sie sollten. Die Teile können sich beim Schweißen verbiegen und es müssen Nacharbeiten durchgeführt werden, was zu längeren Vorlaufzeiten führt.

Blechnivellierung vor dem Laserschneiden. Wenn die Bleche nicht nivelliert und spannungsfrei sind, verbiegen sich Teile beim Schneiden und können möglicherweise Ihren Laserkopf beschädigen. Das kann Tausende von Dollar kosten, und dann sind Sie ein oder zwei Wochen lang nicht erreichbar. Wenn Sie die Bleche vor dem Laserschneiden nivellieren, machen Sie sie so flach wie möglich und entlasten sie. Dadurch wird das Risiko einer Beschädigung des Laserkopfs eliminiert und gleichzeitig präzisere Schneidergebnisse erzielt.

Richten von Grobblech vor dem Plasmaschneiden. Dasselbe Prinzip, das für Bleche gilt, bevor sie mit Plasma oder Autogen geschnitten werden, gilt auch für Bleche.

Segmente der Automobil-, Medizin- und Luft- und Raumfahrtindustrie. Diese Industriesegmente erfordern sehr enge Ebenheitstoleranzen.

Materialien der Güteklasse B. Während der Pandemie und der daraus resultierenden Unterbrechung der Lieferkette hatten viele Hersteller mit minderwertigen Materialien, hohen Preisen und langen Lieferverzögerungen zu kämpfen. In manchen Fällen konnten die Hersteller die Materialien einfach nicht schnell genug beschaffen. Billiges ausländisches Metall überschwemmte den Markt. Eine Präzisionsrichtmaschine ermöglicht es einem Hersteller, diese minderwertigen Teile, Bleche und Platten in flache und spannungsarme Materialien umzuwandeln.

Stempeln. Coil-Richtmaschinen werden seit langem in Stanzanlagen eingesetzt, um sicherzustellen, dass ein Coil-Band flach ist, bevor es einer Presse zum Ausstanzen von Teilen zugeführt wird. Einige Stanzbetriebe verfügen in ihrer Anlage auch über eigenständige Richtmaschinen, durch die sie einzelne Teile außerhalb der Coil-Linie schicken.

Eine Richtmaschine ist entweder mechanisch oder hydraulisch. Der Grund für den Unterschied besteht darin, dass dünne Metalle eine mechanische Anpassung benötigen, während dicke Metalle hydraulischen Druck benötigen.

Stellen Sie sich ein 1 mm dickes Stück Blech vor, das in eine Richtmaschine eingeführt wird, wobei der Einlass auf 0,6 mm und der Auslass auf 1 mm eingestellt ist. Wenn das Blech dünn ist, hat es wirklich nicht genug Schwung, um die Richtwalzen auseinanderzudrücken. Das Metall möchte nicht durch diese enge Öffnung gelangen. Bei dünnem Blech verwenden Sie also eine mechanische Einstellung – es gibt nur ein Spindelhubgetriebe und Sie drehen ein Rad. Oder es kann mit einer motorischen Verstellung ausgestattet werden – allein das Gewicht der oberen Nivellierkassette hält die Nivelliereinstellungen konstant.

Wenn es jedoch um 0,2 Zoll dickes und dickeres Plattenmaterial geht, benötigen Sie eine hydraulische Richtmaschine. Es gibt vier Zylinder, einen an jeder Ecke, und eine Abstandskontrolle, die die von Ihnen eingegebenen Einstellungen immer konstant hält. Wenn Sie beispielsweise ½ Zoll dicken kugelsicheren Panzerstahl AR-500 einsetzen, möchte das Material die Nivellierwalzen natürlich auseinanderdrücken. Es wird widerstehen, ein Teil einer so starken Biegung zu unterziehen. Deshalb wird für die dicken Teile eine hydraulische Richtmaschine verwendet. Hydraulische Richtmaschinen mit hydraulischer Spaltregelung sorgen für gleichbleibend gute Richtergebnisse.

Wenn Wärme in nicht entspanntes Material eingebracht wird, kann es zu Verformungen, Durchbiegungen und Rückfederungen kommen. Das Nivellieren des Teils, wie dieses plasmageschnittenen Teils, durch eine Teilerichtmaschine macht es flach und entlastet es, sodass es für die sofortige Weiterverarbeitung bereit ist.

Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Anzahl der benötigten Rollen und der vorhandenen Eigenspannung. Untersuchungen haben ergeben, dass die Maschine maximal mit 21 Rollen ausgestattet sein sollte. Darüber hinaus wird der Stressabbau vernachlässigbar.

In der Regel neigen dünnere Materialien dazu, mehr innere Spannungen zu enthalten als dickere Materialien. Wenn Sie versuchen, dünnes Blech zu biegen, kann es einfach zurückschnappen, was als Rückfederung bezeichnet wird. Es hat so viel Speicher, dass es sich einfach nicht verbiegen oder flach bleiben möchte. Bei dünnem Metall können Sie also bis zu 21 Rollen verwenden. Man braucht viele dieser Wechselkurven, um das beste Ergebnis zu erzielen.

Allerdings gilt: Je dicker und größer die Walze wird, desto weniger Walzen werden benötigt. Branchenexperten können Ihnen dabei helfen, anhand verschiedener Faktoren zu bestimmen, wie viele und welche Rollengrößen Sie benötigen.

Welches Material benötigen Sie zum Nivellieren? Wie hoch ist die Streckgrenze? Was ist die Größe? Wie groß ist die Dicke? Sobald sie die Antworten auf diese Fragen kennen, können sie Berechnungen anstellen und sagen: „Basierend auf diesen Werten halten wir diesen Planierer für den am besten geeigneten.“

Sie könnten ein 4 x 4 Fuß großes Stück haben. Aluminium mit Wellen darin. Oder Sie könnten ein genau gleich großes Stück mit Wellen und vielen Ausschnitten darin haben. Beide verhalten sich beim Leveln unterschiedlich. Bei einer ist möglicherweise eine andere Einstellung als bei der anderen erforderlich, da bei der Einstellung mit Aussparungen mehr Material fehlt und die Materialstärke daher nicht so hoch ist. Möglicherweise müssen Sie nicht so tief tauchen.

Manchmal kann eine Richtmaschine ein Material nicht verarbeiten, weil es zu dick oder zu breit ist. Idealerweise wünscht man sich mit zunehmender Materialstärke auch einen größeren Richtwalzendurchmesser.

Je größer die Nivellierwalze wird, desto geringer ist auch die Fähigkeit, dünneres Material zu nivellieren.

Wenn Sie letztendlich nur eine Maschine kaufen können, schauen Sie sich 90 % Ihrer Teile an. Wenn nur 10 % davon aus dickem Material bestehen, lohnt sich der Kauf einer wirklich großen Maschine möglicherweise nicht, wenn 90 % Ihrer Brot-und-Butter-Teile aus dünnem Material bestehen.

Vorher, nachher oder beides? Einige Hersteller richten ihr Blech vor dem Laserschneiden aus, andere richten die geschnittenen Teile anschließend aus. Es hängt wirklich von ihren Ebenheitstoleranzen und ihrem Materialfluss ab.

Viele werden schneiden, entgraten und dann nivellieren. Es ist wichtig, vor dem Nivellieren zu entgraten, denn wenn Sie ein Teil mit vielen Graten in die Richtmaschine legen, drückt die Richtmaschine diese Grate in das Material und Sie müssen sie dann nicht mehr ausschleifen. Bei manchen Schneidverfahren, beispielsweise dem Wasserstrahlschneiden, entstehen jedoch keine Grate, sodass dieser Entgratungsschritt überflüssig ist.

Abhängig davon, wie eng Ihre Toleranzen sind, ist es manchmal von Vorteil, die Rohbleche oder Platten vor dem Schneiden zu nivellieren, um die Spannungen zu beseitigen, und dann den geschnittenen Teil erneut zu nivellieren, da beim Schneiden wahrscheinlich wieder Spannungen in das Material eingebracht wurden .

Für Industriesegmente, die sehr enge Toleranzen erfordern, wie beispielsweise im medizinischen Bereich, ist das Nivellieren der Bleche vor dem Schneiden und das anschließende Nivellieren der geschnittenen Teile unerlässlich. Dies sorgt für optimale Schnittergebnisse, verhindert Abstürze beim Laserschneiden und gewährleistet absolute Ebenheit und spannungsfreie Endteile.

Alles nivellieren. Nutzen Sie das volle Potenzial der Richtmaschine aus. Wenn Sie über eine Richtmaschine im Haus verfügen, sollte Sie nichts davon abhalten, alle Rohbleche und Zuschnitte zu richten. Wenn es Sie nicht viel zusätzliche Zeit kostet und in Ihren Prozessablauf passt, nivellieren Sie alles. Sie sparen später Zeit und Geld, da das Biegen, Formen und Schweißen präziser und gleichmäßiger erfolgt!

Optimieren Sie den Materialfluss. Es ist am besten, Ihre Prozesse so zu gestalten, dass Sie keine Teile von einem Ende der Anlage zum anderen transportieren, um sie auszurichten. Studieren Sie das Layout Ihrer Einrichtung. Nehmen wir an, Ihre dickeren Blechteile werden auf einem Plasmaschneidetisch oder einem Autogentisch geschnitten. Vielleicht kommt gleich danach die Entgratungsmaschine. Positionieren Sie direkt danach Ihre Richtmaschine. Diese Teile sind schwer; Es ist möglicherweise gefährlich, sich über große Entfernungen zu bewegen. Wenn Sie es nicht mehrmals transportieren und be-/entladen müssen, sparen Sie Zeit und Geld. Materialfluss ist alles. Roboter können eine große Hilfe sein, um Gefahren bei der Handhabung zu verringern und Mitarbeiter für andere wichtige Aufgaben zu entlasten.

Erwägen Sie die Tätigkeit als Mautabwickler. Der Nivellierungsvorgang ist ziemlich schnell. In den meisten Fällen übersteigt der Prozess die Geschwindigkeit nachgelagerter Prozesse. Hersteller können die zusätzliche Zeit nutzen, um die Arbeit für andere Hersteller auszuführen. Sie können es als Lohnabwicklungsdienst für andere Hersteller und Metalllieferanten in Ihrer Nähe anbieten.

Es ist möglich, dass Sie Aufträge gewinnen, wenn Sie in der Lage sind, eine bestimmte Ebenheit zu gewährleisten, indem Sie ein Blech, eine Platte oder ein Teil durch eine Richtmaschine laufen lassen. Mit der Richtmaschine haben Sie die Möglichkeit, potenziellen Kunden ein Angebot zu unterbreiten. Sie können sagen: „Hey, wir haben bereits die Fähigkeit zum Laserschneiden. Wir haben die Fähigkeit zum Biegen. Wir können lackieren und beschichten. Jetzt können wir auch sicherstellen, dass das gesamte Teil flach ist.“ Und das ist ein großer Wettbewerbsvorteil.