Profilbiegemaschine

Das Grundprinzip der Aluminiumprofil-Biegung besteht darin, dass das Profil an beiden Enden mittels Spannbacken gestreckt und um die Biegeform herum gedreht wird. Unter der Wirkung von Zugkraft und Biegemoment erfährt das Profil eine plastische Verformung und passt sich schrittweise der Form an, um die gewünschte Gestalt zu erhalten.

Gebogene Teile zeichnen sich durch einen relativ großen Krümmungsradius, eine große elastische Rückfederung sowie eine Krümmungsvariation entlang der axialen Richtung aus. Das Biegen von Aluminiumprofilen wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie, der Automobilindustrie, der Bauindustrie (z. B. für Türen, Fenster und Vorhangfassaden) sowie der Hochgeschwindigkeitsbahnindustrie häufig zur Herstellung gebogener Komponenten eingesetzt – beispielsweise Rumpfstrukturen, Flügelsteifungen und -rahmen, gekrümmte Hausrahmen, gekrümmte Türen und Fenster, Vorhangfassaden-Gebäude, Zugspitzen, Dachkonturträger und Fensterrahmen.

Gebogene Aluminiumprofilteile spielen eine wichtige Rolle in der Maschinenproduktion und im modernen Bauwesen meines Landes. Mit der zunehmenden Anwendung gebogener Aluminiumprofile treten jedoch schrittweise immer mehr Probleme bei der industriellen Herstellung von Aluminiumprofilen zutage. Um die Ausschussquote der Teile und die Stabilität der Produktion sicherzustellen, untersucht diese Studie vorrangig häufig auftretende Probleme sowie zugehörige Lösungsansätze im Aluminiumprofilbiegeprozess.

Bei der Biegung von Aluminiumprofilen treten zahlreiche Probleme auf, die die Ausschussquote und die Produktionseffizienz erheblich beeinträchtigen. Gleichzeitig wirken sich die Produktionskosten stark auf den reibungslosen Betrieb und die Fertigung der Unternehmen aus. Angesichts der Notwendigkeit einer industriellen Umsetzung der Aluminiumprofilbiegung sowie unter Berücksichtigung des aktuellen Standes dieser Technik analysiert der vorliegende Beitrag wirksam häufig auftretende Probleme bei der Aluminiumprofilbiegung und schlägt mehrere entsprechende Verbesserungsmaßnahmen vor, um eine praxisnahe Orientierungshilfe für die Aluminiumprofilbiegung bereitzustellen.

I. Vorhandene Probleme

(1) Konturabweichung

Unter Kontur versteht man den Grad der Übereinstimmung zwischen der geänderten Kontur des Profils nach der Biegung und der Konturschablone bzw. der Prüfform. Die wesentlichen Ursachen für Konturabweichungen sind:

① Falscher Biegeradius der Biegeform;

② Schwankende Materialeigenschaften bei verschiedenen Extrusionschargen, was zu ungleichmäßiger Härte in lokalen Bereichen jedes Materials führt;

③ Übermäßige Variation des Biegeradius;

④ Ungleichmäßige Querschnittsfläche des Profils.

(2) Oberflächenfehler

Zu den Oberflächenfehlern zählen Risse, Schrumpffalten, Oberflächeneinbuchungen und seitliches Durchhängen nach dem Biegen.

(3) Verdrehung nach dem Biegen

Die Ursachen für eine Verdrehung nach dem Biegen sind:

1. Ungleichmäßige Schablone;

2. Unzureichende Zugkraft;

3. Unzureichende Unterlegscheiben;

4. Extrem kleiner Biegeradius;

5. Unzureichende Ebenheit der Ausrüstung selbst.

(4) Vertikalitätsabweichung

Unter Vertikalität versteht man die Winkelabweichung zwischen der Profilquerschnittsfläche senkrecht zum Bezugspunkt (senkrecht zum Krümmungsradius der Form) und der Prüfplattform nach dem Biegen.

(5) Sicherheit in der Produktion

Sicherheit ist ein zentrales Thema in der industriellen Fertigung. Bei der Profilbiegung können versehentliche Brüche und ein plötzliches Ausfedern nach außen auftreten, was zu Schäden an der Ausrüstung sowie zu Verletzungen von Mitarbeitern führen kann – mit schwerwiegenden Folgen für die Unternehmensentwicklung.

II. Lösungsansätze

(1) Anpassung der Krümmung der Formkontur

Auf Grundlage theoretischer Analyse und Berechnung der Federung wird durch Zugversuche ein korrigierter Näherungswert ermittelt, um die Form anzupassen und sicherzustellen, dass die Profilkontur nach dem Biegen möglichst genau mit der Vorlage oder der Prüfform übereinstimmt. Aufgrund der Instabilität des Profils kann bei Bedarf leicht überbogen werden, um spätere Korrekturen zu ermöglichen.

Während der Formherstellung müssen die Querschnittsfläche des Profils und die Dicke jedes Teils berücksichtigt werden. Bei Asymmetrie in der Querschnittsfläche des Profils können Abweichungen, die durch ungleichmäßige Spannungen zwischen dem Schließen und Öffnen der Profilkanten verursacht werden, durch eine gezielte Erhöhung der Zugkraft während der Vorspannung behoben werden.

(2) Behandlung von Oberflächenfehlern

Risse nach dem Profilbiegen entstehen durch übermäßige Zugkraft oder Materialprobleme. Ein unzureichendes Schließen der Profilkanten führt zu Schrumpfung und Faltenbildung. Dies kann durch Austausch des Profils oder Anpassung der Zugkraft behoben werden.

Oberflächeneinbuchtungen treten hauptsächlich bei Hohlprofilen auf. Vor dem Biegen dieser Profile müssen die hohlen gebogenen Abschnitte mit Füllmaterial gefüllt werden. Offene Hohlräume können mit PP-Platten gefüllt werden, während geschlossene Hohlräume üblicherweise mit Sand gefüllt werden.

Eine angepasste Einstellung des Werkzeugspalts entsprechend der Lage der seitlichen Durchbiegungen sowie ein Wechsel des Werkzeugmaterials können wirksam verhindern, dass das Profil beschädigt wird.

(3) Verdrehungsbehandlung nach dem Biegen

Die Hauptursachen für Verdrehungen nach dem Biegen sind ein ungleichmäßiges Werkzeug, eine unzureichende Zugkraft und falsch positionierte Unterlegscheiben. Daher können entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, um dieses Problem zu verbessern. Zudem erfordern geringfügige Verformungen, die durch Instabilität bei extrudierten Profilen entstehen, eine Nachbearbeitungskorrektur.

(4) Behandlung von Senkrechtheitsabweichungen

Nach dem Biegen entstehen Senkrechtheitsabweichungen ebenfalls durch asymmetrische Querschnittsflächen sowie durch unausgeglichene Spannungen zwischen dem Schließen und Öffnen der Profilkanten. Dies lässt sich durch eine Anpassung des Biegewerkzeugs verbessern. Geringfügige Verformungen, die durch Instabilität bei extrudierten Profilen entstehen, erfordern eine Nachbearbeitungskorrektur.

(5) Sicherheit in der Produktion

Sicherheit ist die oberste Priorität in der industriellen Produktion. Daher sollten während der Produktion Schutzeinrichtungen am Profil-Betriebstisch angebracht, entsprechende Vorschriften erlassen und umfassend geschulte technische Bediener eingesetzt werden. Außerdem ist es den Bedienern während des Profilziehens strengstens untersagt, sich vor der Anlage aufzuhalten.

Iii. Schlussfolgerung

Zusammenfassend sollte bei der Auslegung der Querschnittsfläche von Profilen, die gebogen werden müssen, die Dehnkraft jedes Abschnitts berechnet werden. Bei der Konstruktion von Biegeformen für industrielle Aluminiumprofile sind Veränderungen der Krümmungs-Elasterholung sowie eine Vorverformung zur nachträglichen Korrektur zu berücksichtigen, um den Aufwand des Korrekturprozesses zu minimieren. Bei Serienfertigung stehen die Reduzierung des Korrekturaufwands und die Gewährleistung der Produktionssicherheit im Vordergrund, um Kosten zu senken. Wenn extrudierte Profile instabil sind, können vereinzelt Fehler wie Profilabweichungen, übermäßige Verdrehung oder übermäßige Senkrechtheit auftreten. Diese Fehler lassen sich später korrigieren und beheben.