Metallscherung: Fertigungsleitfaden für Ingenieurteams

Was ist Metallscherung? (Der Kaltschnittprozess erklärt)

Metallscheren ist ein kaltverarbeitendes Fertigungsverfahren, bei dem Blech, Platte oder Streifen mit zwei gegenüberliegenden Schneidklingen geschnitten werden, die unter hoher Scherkraft aneinander vorbeigedrückt werden. Es wird keine Wärme auf das Material ausgeübt, kein Material entfernt und es entstehen keine Späne; Herstellung eines sauberen geraden Schnitts mit sehr wenig Grat.

Dies ist eine schnelle, spanfreie Alternative zum Sägen, Laserschneiden oder Plasmaschneiden für geradliniges Arbeiten.

Benannt nach dem vorherrschenden Spannungsmodus: Im Gegensatz zum Sägen (bei dem Material durch Abrieb entfernt wird) oder Laserschneiden (bei dem das Werkstück schmilzt) gilt das Scheren rein Querkraft Bis das Metall entlang der Klingenlinie bricht Da der Prozess vollständig mechanisch ist, gibt es keine Wärmeeinflusszone (HAZ) ‘Substanz und Härte bleiben bis zur Schnittkante erhalten.

Was ist der Unterschied zwischen Scheren und Schneiden?

Scher- und Schneidzeiten sind manchmal verwirrend, aber mechanisch sind sie recht unterschiedlich. Beim Schervorgang werden zwei Kräfte in entgegengesetzte Richtungen ausgeübt, ohne dass Material entfernt wird, wobei das Werkstück vor Ort ist, um Brüche entlang eines Pfads abzuschneiden. Schneiden, im Allgemeinen, um die Verwendung von Sägen zu vermeiden, die Späne entfernen, indem sie Abrieb, Reduzierung von Arbeiten durch Dampf, Zerstörung des Werkstücks durch Schmelzen und Wegblasen, bei dem Material entfernt wird.

Das Schneiden ist mit Schnittverlust und thermischen Effekten verbunden. Die Scherung ist von beiden frei und daher am effizientesten für geradlinige Schneidarbeiten in Blech-/Plattenmaterialien.

Funktionsweise des Metallscherprozesses (Schritt für Schritt)

Alle Schervorgänge haben eine gemeinsame Abfolge, ob es sich nun um eine kleine Bankscherung oder eine 600 Tonnen schwere industrielle hydraulische Guillotine handelt Sie sind:

1. Materialbelastung: Das Werkstück wird in den Schertisch gelegt und gegen den Quadraturarm gerichtet, um sicherzustellen, dass es quadratisch der unteren Klinge zugeführt wird.
2. Rückspurpositionierung: Die Rückspur wird auf das gewünschte Schnittmaß verschoben. Bei CNC-Maschinen beträgt die Positionsgenauigkeit der Rückspur 0,13 mm (0,005 “).
3. Festhalteklemmung: Eine Niederhalteklemme/-ramme wird abgesenkt, um das Werkstück zu halten und zu verhindern, dass es unter Scherung knickt.
4. Absenkung der oberen Klinge: Die obere Klinge oder bewegliche Klinge senkt sich in einem bestimmten Spanwinkel ab, normalerweise zwischen 0,5-²,5 bei den meisten Maschinen oder bis zu 5 bei massiven hydraulischen Scheren, um die erforderliche Schnittkraft zu minimieren.
5. Scherbruch: Die obere Schaufel passiert die feste untere Schaufel am etablierten Schaufelspalt. Metalle werden komprimiert und dann entlang der Scherlinie geschert, wodurch eine brünische Zone (oben 30-60%) und eine Bruchzone (unten 40-70%) entstehen.
6. Teileentfernung & Inspektion: Das Stück fällt vom Schnitt ab, Qualitätskontrolle ist in dieser Phase nötig, um sicherzustellen, dass das Verhältnis von Burnish/Bruchzone stimmt Wenn die helle Schnittzone ungefähr ein Drittel bis zwei Drittel der Schnittfläche abdeckt, ist der Klingenabstand korrekt.

Klingenfreiraum nach Material (1TP3 T Materialstärke)

Arten von Metallschermaschinen (Guillotine, Hydraulik, CNC und Handheld)

Beschaffung Die Auswahl von Power shear^ basiert oft ausschließlich auf der funktionalen Wahl der Maschinenkapazität, um die Anforderungen “anzupassen”, aber eine große hydraulische Guillotinenscherung eignet sich nicht für Prototyping mit geringem Volumen, und eine kleine Bankscherung kann den Schaft nicht über eine dicke Platte halten Verwenden Sie den folgenden Entscheidungsbaum zusammen mit den unten aufgeführten konzentrierten Maschinenkategorien, um den am besten geeigneten Maschinentyp auszuwählen.

Hydraulische Guillotine Shear Der Industriestandard

Die hydraulische Guillotinenscherung (auch Guillotinenscherung, Quadrierungsscherung und Leistungsscherung genannt) ist die am weitesten verbreitete Maschinenkategorie in der industriellen Blechherstellung. Kommerzielle Standardmaschinenmodelle verfügen über eine Schnittlänge zwischen 1200 und 6000 mm (41,5 & 198,0”); Größere Industriemaschinen mit hoher Produktivität können eine Schnittlänge von 8 m (~27 Fuß) mit einer Blechkapazität von 45 mm erreichen. Die hydraulische Ram-Verformung ersetzt das herkömmliche Schwungrad älterer mechanischer Scheren; Grund dafür, dass die Stöße mit konstanter Geschwindigkeit absteigen und während der Ausführung jedes Zyklus eine konstante Tonnage beibehalten.

Wie heißen Metallscheren?

Die Vielfalt der Werkstatt “Schere”eine Guillotine-Scherung, eine Quadraturscherung und eine Kraftscherung beziehen sich alle auf die gleichen Grundbegriffe der Maschinenkategorie “angetriebene Scherung”, feste Unterkante, angetriebene Oberkante. ”Guillotine ist in Europa und im großen Maßstab am häufigsten.“Industrien; ”Quadratscherung” wird in nordamerikanischen Blechwerkstätten verwendet;” „Kraftscherung” wird als elektrische Handscherung bezeichnet, wenn sie nicht maschinenmontiert ist. Eine manuelle Tischscherung ist eine elektrisch angetriebene, tischmontierte Scherung.

Welche Metalle können geschert werden? Material- und Dickengrenzen

An jedem duktilen Metall kann auf einer normalen Maschine eine Kraftscherung durchgeführt werden, sofern es innerhalb der Bandzugfestigkeitsgrenzen für diese Maschine liegt. Hochfeste oder spröde Metalle müssen auf einer Maschine mit hoher Tonnage geschert werden oder überhaupt nicht.

Welche Art von Metall eignet sich am besten zum Scheren?

Best Meil for Shearing-Mild Steel & Aluminium sind die besten gut gescherten Metalle; beide sind duktil und können leicht und sauber gebrochen werden, ohne dass ein lockeres Blattspiel erforderlich ist Kupfer & Messing sind auch leicht gut gescherte Metalle, besonders leichtere Messwerte Edelstahl (304/316) kann geschert werden, aber die höhere Zugfestigkeit (etwa 700 N/mm gegenüber etwa 400 N/mm für Weichstahl) des Edelstahls verringert die effektive Maschinenschneidleistung (um etwa 40-50%) und die unvermeidliche Tendenz zum Hartarbeiten bedeutet, dass die Klingenfreiheit innerhalb des engeren Teils des See-Bereichs gehalten werden muss. Bearbeitungsservice aus Edelstahl Zur Verwendung in Anwendungen, die ansonsten individuelle Prozesseinträge erfordern Zur Aluminium-Bleaching bei höheren Dicken siehe Aluminium CNC Bearbeitung.

Metallscherung und Kantenqualität - Verträglichkeiten, die Sie erwarten können

Das Scheren ist ein mittelpräziser Prozess. Es ist am besten, um konsistente Abmessungen (besser als das Sägen) zu erreichen und wird gegenüber dem Plasmaschneiden empfohlen; Allerdings sind die Laserschneidtoleranzen enger und erreichen dünne oder komplizierte Formen. Untersuchen Sie Ihre Toleranzanforderungen, bevor Sie einen Prozess und einen Anbieter auswählen.

Jede Dimension, die nicht sehr kurz geschnitten ist (siehe Tabelle unten), wird wahrscheinlich innerhalb der Industriestandard-Toleranz liegen (ASTM A568 / ISO 2768 „). Typische Toleranzen sind wie folgt: 0-1 „= 0,005; 1-12 „= 0,010; 12-24 = 0,020; über 24 = 0,030+.

Nominale Toleranzen für Scherung von Breiten, die schmaler als 10-fach der Materialdicke sind, sind eine gute Faustregel, um eine Verdrehung zu vermeiden. Bei einer Dicke von mehr als 10-fachem Material sollte anhand der aufgeführten Toleranzen beurteilt werden, ob das Verfahren der Herausforderung bereits gewachsen ist, oder es sollte eine bessere verwendet werden Wenn Toleranzen benötigt werden, die enger als 0,010 sind, sollte die Scherung wahrscheinlich nur als Vorprozess verwendet oder ganz eliminiert werden - siehe Metall CNC Bearbeitung oder konsultieren Sie unsere Bearbeitungsführung mit enger Toleranz. Bei Verwendung in Verbindung mit der Bearbeitung werden gescherte Rohlinge häufig CNC-gefräst, um eine fertige Form oder Abmessung zu erhalten. Siehe CNC-Frässervice.

Metallscherung vs. Laserschneiden, Stanzen und Sägenschneiden

Die Wahl zwischen Scher- und alternativen Schneidprozessen hängt von den wirtschaftlichen Anforderungen ab. Passen Sie Ihren Prozess nicht allgemein besser an Ihre Toleranz, Materialdicke und Produktionsvolumen an. Diese Matrix veranschaulicht alle Optionen.

Ist Laserschneiden besser als Scheren?

Für Arbeiten mit sehr dünner Spurweite (<“), bei denen enge Toleranzen oder sehr gekrümmte Profile erforderlich sind, ist Laser die offensichtliche Wahl: Er erzeugt 0,05 mm oder besser und keinen Grat auf diesem leichten Material. Aber bei einer Platte mit 3/8 (10 mm) und mehr ein starker Abfall des Laserprozesses: Ein Vier-Kilowatt-Faserlaser wird von 190200 IPM auf dünner Spurweite auf 6070 IPM auf einer Platte mit 38” steigen, hart. Bei 12 mm kann eine hydraulische Scherung etwa das 36-fache des stündigen Volumens gerader Schnitte erzeugen.

Scherkosten um ein Vielfaches geringer im Betrieb: Lasermaschinen kosten in der Regel $300 K-$500 K im Kauf und $1570 pro Stunde im Betrieb; eine ähnliche hydraulische Scherkosten in der Größenordnung von $30 K und einige Zehntel Cent pro Schnitt Für die Massenproduktion von verkleinerten, gerad geschnittenen Teilen in Platten oder Schwerspurblechen kippen die Berechnungen stark.

Wo Metallscherung verwendet wird, Industrieanwendungen und -produkte

Fast alle verarbeitenden Industrien, die Flachmetall verwenden, nutzen das Metallscherverfahren, unabhängig davon, ob sie es realisieren oder nicht: HLK-Kanäle, Luft- und Raumfahrtrohlinge usw. Die eigentliche Frage ist nicht, welche Industrien scheren, sondern an welchem Teil geometrische Form, Toleranzen und Ausmaß der Die Verwendung von Schervorgängen wird akzeptabel oder nicht.

• HVAC-Systeme: Galvanisierte Aluminium-Kanalplatten, und Gehäuse Chassis Registerabdeckungen & Gebäudezuschnitte, hohe Volumenproduktion Standardtoleranzen Klassisches Schergebiet.
• Automobil (First-Op Blanking): Karosserieteile, Karosseriestrukturverstärkungen, Türrohlinge, Bodenblechabschnitte werden vor dem Umformvorgang aus dem Coil-Stoff geschert. Das Scheren im ersten Arbeitsgang ist die typische Praxis, da es bei einem bestimmten Produktionsvolumen pro Rohling deutlich günstiger ist als Laser.
• Luft- und Raumfahrt (Flachrohlinge): Strukturelle Hautplatten und flache Halterungsrohlinge werden typischerweise vor ihrer endgültigen CNC-Bearbeitung auf Größe in Form geschert. Siehe CNC-Bearbeitung für die Nachschergenauigkeitsvorgänge.
• Elektronik und Gehäuse: Elektrische Gehäuseplatten, Fahrgestellrohlinge, Rackmontagerohlinge, Kühlkörpersubstrate – Dünngepäck-Weichstahl und Aluminium, hohes Volumen, Standardtoleranz.
• Konstruktion & Infrastruktur: Stahlplattenrohlinge für bauliche Verbindungen, Zwickelplatten, Grundplatten werden vor dem Bohren & Schweißen auf Länge geschert Unsere CNC-Bearbeitungsservice Nachscherbohrungen & Fertigbearbeitungen durchführen wird Siehe auch unsere Rapid Prototyping Service Für schnelle Drehung von Strukturprototypen.

So wählen Sie einen Metallscherservice aus. Checkliste für 8-Punkte-Käufer

Nicht jede Schererei kann die Toleranzen halten, die Ihr Teil benötigt Stellen Sie Ihrem Scherservice diese acht Fragen, bevor Sie gescherte Rohlinge für Ihre Anwendung kaufen Ihre Antworten werden schnell Geschäfte aussortieren, deren Prozesse nicht unter Kontrolle sind, von Geschäften, die es vorziehen würden, Sie nicht zu inspizieren:

1. Wie groß ist der maximale Abschnitt Ihrer Maschine für dieses Material? – Stellen Sie sicher, dass die von Ihnen ausgewählte Maschine hinsichtlich der von Ihnen angegebenen Materialdicke und Zugfestigkeit bewertet ist, nicht nur für 20 g Weichstahl.
2. Welche Toleranz kann man auf Schnittmaße garantieren? – statt nach “Standardtoleranz” zu fragen, holt man sich eine Zahl: 0,015 der Schnittkante für einen 10 er Schnitt als Beispiel Längere Schnitte erfordern vielleicht eine andere Antwort.
3. Wie ist Ihr Klingenabstand eingestellt? – Geschäfte, die den Abstand nach Gefühl und nicht nach Messgerät festlegen, können zu inkonsistenten Graten führen.
4. Was ist Ihr Klingenwartungsplan? – Stumpfe Klingen sind ein wiederkehrender, übersehener Faktor, der zu Scherfehlern beiträgt. Fragen Sie, wie oft Klingen überprüft und gedreht werden. Die Klingenlebensdauer ist einer der dreizackigen Qualitätsfaktoren für die Ansaugqualität, die wir von Hochvolumenscheranlagen messen empfehlen. (Die anderen sind die Zustandskonzentration und die Kühlmittelkonzentration/-temperatur.)
5. Kann ich eine Zertifizierung für Ihr Material erhalten? – Für Elektro-, Struktur-, Luft- und Raumfahrt- und Automobilteile, bei denen die Wärmebehandlung und -qualität von Materialien von entscheidender Bedeutung ist, sind Mühlentestberichte (MTRs) ein Standardlieferant.
6. CNC-Rückspurtyp? – – Manuell eingestellte Backstops sind auf die Fähigkeiten des Bedieners angewiesen, um die Teillängen zu positionieren, und auf Läufe mit gemischter Länge gibt es mehr Variabilität.
7. Mindestbestellmenge und Vorlaufzeit? – Handelt es sich um einen Prototyping-Orientierungsshop, oder ist das Volumen dort hervorragend?
8. Irgendwelche sekundären Prozessfunktionen wie Entgraten? – Wenn Ihr Teiledesign aus kosmetischen oder Montagegründen makellose Kanten erfordert, stellen Sie sicher, dass die Scherwerkstatt die Teile entgraten oder durch eine Veredelungswerkstatt führen kann.

Metallscherung im Jahr 2025: Automatisierung, Effizienz und Markttrends

3 Trends stimmen überein, um die Sichtweise der Hersteller auf Scherkapazität und -leistung im Jahr 2025 und in Zukunft zu ändern.

1. Servohydrauliksysteme - präziser und weitaus energieeffizienter: Automobilhersteller haben die Konstantleistungshydraulik alter Bauart bereits durch servomotorbetriebene Systeme ersetzt, die nur beim Einstellen des Blattspalts Strom verbrauchen. Anstatt Energieheizöl zu verschwenden und es dann zu kühlen, werden moderne Servohydraulikblätter auf programmierte Profile abgesenkt, die Vibrationen auf Dünnspurmaterial reduzieren. Moderne servohydraulische Schermaschinen sowie Formpressen 60-70% weniger Energie im Vergleich zu herkömmlichen Hydraulikgeräten und das führt zu deutlich geringeren Betriebskosten für Geschäfte mit hohem Volumen.

2. CNC Back-Gauge Automation – schneidet menschliches Versagen ab: CNC-gesteuerte Rückspuraufbauten verdrängen die von Bedienern eingeführte variable Genauigkeit mit manuellen Stopps, insbesondere bei mehrdimensionalen Serienläufen. Die CNC-Maschinenauslastung in nordamerikanischen Geschäften stieg laut Association for Manufacturing Technology von 2022 bis 2023 um 7%. Wenn es sich bei Ihrer Produktion um ein wiederholtes Austunken von Präzisionsmerkmalen handelt, geben Sie an, dass die Scherwerkstatt mit einer CNC-Rückspur eingerichtet ist. Dies ist der beste Weg, um die Konsistenz innerhalb eines Laufs zu messen.

3. Kapazitätsinvestitionen, die durch die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen getrieben werden: Modelle von Elektrofahrzeugen verwenden einen höheren Anteil an hochfesten niedriglegierten Stählen und Aluminiumrohlingen als herkömmliche Gegenstücke mit Verbrennungsantrieb. Dies sind Metalle, bei denen die Scherung nach wie vor der primäre erste Vorgang ist Der nordamerikanische Markt für Abkantpressen und Scheren erreichte im Jahr 2024 $2,2 Milliarden USD und wird voraussichtlich bis 2034 um 6% Compound Annual Growth (CAGR) auf geschätzte $3,9 Milliarden wachsen. Für Kaufeinflüsse entspricht dies daher dem kontinuierlichen Kapitaleinkauf neuer Scherkapazitäten von Lieferanten mechanischer Geräte Tier-1 und Tier-2; diese neueren Geräte bieten mehr Präzisions-Hydraulikleitungen als ältere.

Über diesen Leitfaden

Dieser Leitfaden zur Blechschertechnik basiert auf OEM-Maschinenspezifikationen (Cincinnati Incorporated, Ursviken), auf technischen Standards, die von der Industrie für die Fertigung (ASTM A568, ISO 2768) und Marktforschung (Global Market Insights, Association for Manufacturing Technology) übernommen wurden, oder auf Informationen, die durch Praktikerforen (PracticalMachinist.com) und empfohlene branchenübliche Referenzen (Degarmo, Black & Kohser, Materialien und Prozesse in der Fertigung) gesammelt wurden. Längen- und Blechdickentoleranzen spiegeln typische Werte wider, die in der Industrie verwendet werden. Die tatsächlichen Ergebnisse variieren je nach maschinenspezifischem Modell, tatsächlichem Modell und Zustand und Eignung prüfen Sie die Qualität des Maschinenbedienungsbetriebs durch Ihren Maschinenbedienungsdienstleister bestätigen.