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Rohrbiegen/Profilbiegen

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Geometrie des fertigen Biegebauteils entscheidet über das Biegeverfahren

Entscheidend für die Vorauswahl eines Biegeverfahrens ist die Geometrie des fertigen Biegebauteils. Die Bauteildimensionen müssen bei den geometrischen Verhältnissen an der Maschine berücksichtigt werden. Eine Möglichkeit zur Beschreibung der Bauteilgeometrie sind die Kriterien Biegewinkel, Biegefaktor, Strahlenfaktor und Torsionsfaktor.

Das erste Kriterium ist der Biegewinkel. Hier wird in drei Kategorien untergliedert. Die Biegewinkel von 0 bis maximal 180° werden der Kategorie 1 zugeordnet. Dieser Winkelbereich kann mit den meisten Biegeverfahren realisiert werden. Bauteile mit einem Biegewinkel zwischen 180 und 360° werden der Kategorie 2 zugeordnet. Darüber hinausgehende Biegewinkel werden in Kategorie 3 eingeteilt. Um Bauteile mit Biegewinkeln der Kategorien 2 und 3 herstellen zu können, sind zusätzliche werkzeug- oder maschinenseitige Vorkehrungen nötig, unter anderem sind die Kinematik der Maschine und der Freigang beziehungsweise Freiraum in besonderem Maße zu berücksichtigen, um einen Maschinencrash zu vermeiden.

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Biegefaktor erfasst Beanspruchung des Werkstoffs beim Biegen

Die Beanspruchung des Werkstoffes durch den Biegeprozess wird durch den Biegefaktor berücksichtigt. Der Biegefaktor B ist definiert als Quotient aus dem mittleren Biegeradius R und dem Rohraußendurchmesser H (B = R/H) [VDI3430]. Der technisch realisierbare Biegefaktor wird durch den eingesetzten Werkstoff nach unten begrenzt. Geometrisch ist ein minimaler Biegefaktor von B = 0,5 realisierbar. Auf Basis des Dreirollen-Schubbiegens und des Rotationszugbiegens wurde der Biegefaktor in drei Kategorien eingeteilt. Die Kategorie 1 umfasst die Fertigung von Biegeradien, die größer als das Fünffache des Rohraußendurchmessers sind. Am Außenradius treten maximale Dehnungen von 10 % auf. Somit lassen sich fast alle umformbaren Werkstoffe für Kategorie 1 verwenden. Hierfür müssen in der Regel noch keine speziellen Verfahren zur Faltenvermeidung am Innenbogen vorgesehen werden. Die Kategorie 2 beschreibt Biegeradien zwischen dem Zweifachen und dem Fünffachen des Rohraußendurchmessers. Für diese Biegeaufgaben sind Werkstoffe mit ausreichender Gleichmaßdehnung sowie Maßnahmen zum Erhalt des Halbzeugquerschnitts vorzusehen. Hierfür werden für die Innenkontur abstützende Werkzeuge beziehungsweise Fluide verwendet.

Das Umformvermögen schränkt die Werkstoffauswahl stark ein

Bei Biegefaktoren unterhalb des zweifachen Rohraußendurchmessers (Kategorie 3) sind besondere Vorkehrungen zur Vermeidung von geometrischen Abweichungen am Innenbogen vorzunehmen und die zu fertigende Innenkontur ist exakter zu stützen. Des Weiteren ist die Werkstoffauswahl aufgrund des benötigten Umformvermögens stark eingeschränkt.

Durch den neu entwickelten Strahlenfaktor (Bild 5 bis 7) wird die Komplexität einer Biegegeometrie definiert. Von den Endpunkten eines Biegebauteils werden das Bauteil begrenzende Strahlen aufgespannt. Die begrenzenden Strahlen spannen mindestens eine Ebene für eine Biegeebene auf, während bei dreidimensionalen Bauteilen ein Begrenzungsraum erstellt wird.

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