Wiki-Eintrag zum Thema
Blechherstellung
Herstellung von Blechen aus Stahl, Edelstahl und Aluminium
Bleche sind flache Metallprodukte, die in vielen Industriebereichen und im Alltag weit verbreitet sind, zum Beispiel im Fahrzeugbau, Maschinenbau oder Bauwesen. Die Bearbeitung von Blechen wird als Blechbearbeitung bezeichnet und ist eine Untergruppierung der Metallbearbeitung.
Ein Blech ist ein flaches Metallstück, bei dem Länge und Breite deutlich größer sind als die Dicke. Man unterscheidet zwischen Feinblech, das eine Dicke von unter 3 mm aufweist, und Grobblech, das ab 3 mm dick ist. Die industrielle Herstellung von Blechen erfolgt heute in großen Mengen, wobei Metallblöcke als Ausgangsmaterial dienen, und zu dünnen Tafeln gewalzt werden. Grundsätzlich können fast alle umformbaren Metalle zu Blechen verarbeitet werden, wobei in der Praxis vor allem Stahl, Edelstahl und Aluminium sowie einige weitere Metalle wie Kupfer verwendet werden.
Im folgenden Abschnitt wird der allgemeine industrielle Prozess zur Herstellung von Blechen aus Stahl, Edelstahl und Aluminium einfach erklärt – von der Rohmaterialbearbeitung bis hin zur fertigen Blechtafel.
Materialarten und ihre Besonderheiten
In der industriellen Herstellung von Blechteilen laufen zahlreiche Arbeitsschritte präzise aufeinander abgestimmt ab – vom Rohmaterial bis zur fertigen Blechtafel. Im Folgenden geben wir einen Überblick über die zentralen Prozessschritte in der Blechherstellung.
Stahlblech
Stahl ist der am weitesten verbreitete Werkstoff für Bleche aufgrund seiner Festigkeit, Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit. Unlegierter Stahl ist allerdings anfällig für Korrosion und erhält daher oft einen temporären Korrosionsschutz.
Weitere Informationen finden Sie in unseren WIKI-Einträgem zur Bearbeitung von Baustahl S235 & S355 sowie Cortenstahl !
Weitere Informationen finden Sie in unseren WIKI-Einträgem zur Bearbeitung von Baustahl S235 & S355 sowie Cortenstahl !
Edelstahlblech
Nichtrostende Stähle, auch bekannt als Edelstahl, sind Stahlsorten, die durch die Zugabe von Legierungselementen wie Chrom, Nickel und anderen eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit erhalten. Die Herstellung von Edelstahlblechen erfolgt, ähnlich wie bei normalen Stahlblechen, durch Walzprozesse. Allerdings erfordert die Verarbeitung von rostfreiem Stahl oft spezielle Maßnahmen. Besonders nach dem Warmwalzen bleibt eine feste Zunderschicht auf dem Edelstahl zurück, die in der Regel durch Beizen entfernt werden muss, um eine saubere und korrosionsbeständige Oberfläche zu gewährleisten.
Zudem ist zu beachten, dass Edelstahl aufgrund seiner höheren Zähigkeit und Festigkeit im Vergleich zu unlegiertem Stahl mehr Umformkraft benötigt. In unseren Wiki-Einträgen Edelstahl / Chromnickelstahl sowie Edelstahlpflege erfahren Sie mehr zu diesen Material.
Zudem ist zu beachten, dass Edelstahl aufgrund seiner höheren Zähigkeit und Festigkeit im Vergleich zu unlegiertem Stahl mehr Umformkraft benötigt. In unseren Wiki-Einträgen Edelstahl / Chromnickelstahl sowie Edelstahlpflege erfahren Sie mehr zu diesen Material.
Aluminiumblech
Aluminium ist ein leichtes Metall mit hoher Umformbarkeit, das oft zu Blechen verarbeitet wird. Im Vergleich zu Stahl hat es eine deutlich niedrigere Schmelz- und Verarbeitungstemperatur. Beim Warmwalzen von Aluminium liegen die Temperaturen bei etwa 250–500 °C, während Stahl über 900 °C gewalzt wird. Aluminium leitet Wärme stark, sodass es beim Auswalzen schnell abkühlt. Daher lässt sich Aluminium im Warmwalzverfahren nur bis auf etwa 2–6 mm Dicke reduzieren, dünnere Abmessungen erfordern das Kaltwalzen.
Aufgrund seiner guten Umformbarkeit können Aluminiumbleche auf sehr geringe Dicken, wie etwa Folien mit nur wenigen Mikrometern, heruntergewalzt werden – viel dünner als Stahlbleche.
In unserem Wiki-Artikel über Aluminium finden Sie zusätzliche Informationen zu Aluminium-Blechen.
Industrieller Herstellprozess
Warmwalzen (Vorbereitung und Walzen des Vormaterials)
Die Blechherstellung beginnt meist mit großen metallurgischen Vormaterialien: bei Stahl und Edelstahl aus rechteckigen Brammen und bei Aluminium aus Gussplatten oder Vormaterialbarren. Diese Halbzeuge werden im Walzwerk auf Walztemperatur erhitzt (bei Stahl etwa 1200 °C, bei Aluminium deutlich niedriger) und im Warmwalzprozess auf die gewünschte Blechdicke ausgewalzt. Dabei bleibt das Material durch ständige Rekristallisation während der Umformung weich und gut verformbar, was geringere Walzkräfte erfordert. Eine typische Stahlbramme mit einer Dicke von etwa 240 mm wird in mehreren Walzdurchgängen auf weniger als 5 mm Dicke reduziert.
Das Walzen erfolgt entweder kontinuierlich mit mehreren Walzgerüsten, um lange Blechbänder zu erzeugen, oder reversierend in einem Walzgerüst, was bei dickeren Blechen für Tafelformate genutzt wird. Beim reversierenden Walzen wird das Vormaterial in einem Walzgerüst bearbeitet, das es ermöglicht, das Material hin und her zu bewegen. Das Ergebnis ist ein sogenanntes Warmband mit reduzierter Dicke, das jedoch eine raue Oberfläche und größere Dickentoleranzen aufweist als kaltgewalzte Bleche.
Das Bild zeigt ein warmgewalztes Edelstahlblech 1.4301.
Die Blechherstellung beginnt meist mit großen metallurgischen Vormaterialien: bei Stahl und Edelstahl aus rechteckigen Brammen und bei Aluminium aus Gussplatten oder Vormaterialbarren. Diese Halbzeuge werden im Walzwerk auf Walztemperatur erhitzt (bei Stahl etwa 1200 °C, bei Aluminium deutlich niedriger) und im Warmwalzprozess auf die gewünschte Blechdicke ausgewalzt. Dabei bleibtNach dem Abkühlen werden dünnere Warmbänder (bis etwa 15 mm Dicke) abhaspelt und als Coils (aufgewickelte Blechbänder) bereitgestellt. Diese Coils können mehrere hundert Meter lang und 20–30 Tonnen schwer sein und ermöglichen einen effizienten Transport und eine platzsparende Lagerung. Vor der weiteren Verarbeitung müssen die Coils abgewickelt, gerichtet und auf Tafelformate geschnitten werden. Dickere Bleche, die sich nicht zu Coils aufwickeln lassen, werden direkt als flache Tafeln im Walzwerk zugeschnitten und einzeln gehandhabt.
Kaltwalzen (Weiterwalzen und Veredelung)
Um Feinbleche mit hoher Oberflächenqualität und geringer Dicke zu erzeugen, wird nach dem Warmwalzen häufig ein Kaltwalzprozess durchgeführt. Dabei wird das abgekühlte Warmband bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur weitergewalzt. Da das Material im kalten Zustand härter ist, sind höhere Walzkräfte erforderlich, und das Werkstoffgefüge verfestigt sich (Kaltverfestigung). Dünnere Bleche, insbesondere unter 3 mm Dicke, können meist nur durch Kaltwalzen erreicht werden. Die Walzen werden schrittweise enger gestellt, um das Band weiter zu reduzieren. Kaltgewalzte Bleche haben eine höhere Maßgenauigkeit und eine glatte, glänzende Oberfläche, jedoch steigt ihre Härte, während die Duktilität sinkt.
Um die durch Kaltwalzen entstehenden Spannungen abzubauen, sind oft Zwischenglühungen erforderlich. Für Stahl ist dabei eine Wärmebehandlung über 1000 °C nötig, um das Gefüge zu rekristallisieren. Edelstahl wird nach dem Kaltwalzen meistens weichgeglüht und gebeizt, um seine Korrosionsbeständigkeit und Verformbarkeit zu erhalten. Auch bei normalem Stahl erfolgt häufig eine Glühbehandlung, um die Versprödung durch das Walzen zu beseitigen. Kaltgewalztes Material kann je nach Bedarf von vollhart bis weichgeglüht geliefert werden.
Das Bild zeigt ein kaltgewalztes Edelstahlblech 1.4301.
Oberflächenbehandlung und Nacharbeiten
Nach den Walzstufen folgen verschiedene Nachbehandlungsschritte, um dem Blech die gewünschten Eigenschaften zu verleihen. Ein zentraler Prozess ist das Beizen, bei dem die Zunderschicht vom Warmwalzen chemisch entfernt wird. Bei Stahl-Warmband wird häufig vor dem Kaltwalzen gebeizt, um einen sauberen Ausgangszustand zu erzielen. Auch zwischen mehreren Kaltwalzdurchläufen kann das Beizen erfolgen. In sauren Lösungen wie Salz- oder Schwefelsäure wird die Oxidschicht abgelöst, sodass eine metallisch glänzende Oberfläche entsteht, die jedoch bei unlegiertem Stahl sofort rostempfindlich ist. Deshalb wird meist ein Ölfilm aufgetragen, um Korrosion zu verhindern. Edelstahl wird ebenfalls gebeizt, häufig mit einem Säuremischgemisch aus Flusssäure und Salpetersäure. Dies entfernt Zunder und sorgt gleichzeitig für die Bildung einer Chromoxid-Schutzschicht, die Rostfreiheit garantiert. Aluminium hingegen muss in der Regel nicht gebeizt werden, da es keine dicke Zunderschicht bildet. Hier beschränkt sich die Nachbehandlung auf das Reinigen von Walzöl und gegebenenfalls Wärmebehandlungen.
Ein weiterer wichtiger Schritt ist das Zuschneiden und Richten des Blechs in Endformate. Warm- und kaltgewalzte Bleche verlassen das Walzwerk als Coils oder bereits als Tafeln in Standardgrößen. Coils werden anschließend auf Abwickelanlagen in die gewünschte Länge oder Streifen geschnitten. Übliche Tafelformate sind Kleinformat: 1000 × 2000 mm, Mittelformat: 1250 × 2500 mm und Großformat: 1500 × 3000 mm, aber auch größere Formate bis 2000 × 6000 mm sind möglich. In unserem Unternehmen verarbeiten wir maximal Bleche im so genannten Maxiformat: 2000 x 4000 mm, da wir sowohl beim Laserschneiden als auch beim Gesenkbiegen an dieser Stelle begrenzt sind. Um Verzug durch Eigenspannungen zu vermeiden, werden Bleche in der Regel maschinell spannungsarm gerichtet. Dies erfolgt durch Biegerollen, die das Material planrichten, was für nachfolgende Verarbeitungsschritte wie Laserzuschnitt oder Umformen notwendig ist. Abschließend können Oberflächenbehandlungen wie Schleifen oder Bürsten sowie das Aufbringen von Schutzfolien erfolgen, bevor die Blechtafeln verpackt und an uns Blechbearbeiter geliefert werden.
