Grundlegende Konzepte der Blechbiegung
Bei der Blechbiegung müssen mehrere Konstruktionsaspekte in Bezug auf die endgültigen Bauteilabmessungen berücksichtigt werden. Bevor diese zentralen Konzepte behandelt werden, ist es hilfreich, einige grundlegende Begriffe zu verstehen:
Neutraler Bereich: Eine gedachte Linie innerhalb des Metalls, die sich beim Biegen weder dehnt noch zusammenpresst.
Zugzone: Der Bereich auf der Außenseite der Biegung, in dem das Material gedehnt wird.
Druckzone: Der Bereich auf der Innenseite der Biegung, in dem das Material zusammengedrückt wird.
Biegelinie: Die gerade oder gekrümmte Linie, entlang derer die Biegung erfolgt.
Flanschlänge: Die Länge des flachen Abschnitts, der sich von der Biegelinie erstreckt.
Die grundlegenden Konstruktions- und Fertigungskonzepte werden unten erläutert.
Biegeradius
Der Biegeradius ist der innere Krümmungsradius, der beim Biegen des Blechs entsteht. Dies ist eine primäre Konstruktionsvariable, die die Maßhaltigkeit, Festigkeit, Form und strukturelle Integrität beeinflusst.
Jedes Material und jede Dicke hat eine minimaler Biegeradius —eine Grenze, unterhalb derer das Biegen ohne Beschädigung nicht möglich wird. Als allgemeine Regel sollte der minimale Biegeradius mindestens der Materialdicke entsprechen.
Min. Biegeradius (R min ) = Materialdicke (t)
Biegezugabe
Während des Biegens dehnt sich das Material im Biegebereich aus, wodurch die gesamte flache Länge des Teils geringfügig kürzer ist als die Summe seiner Flansche. Biegezugabe ist der Betrag, der von der gesamten ungebogenen Länge abgezogen werden muss, um die gewünschten Endmaße nach dem Biegen zu erreichen.
Biegezugabe = 2 × (Außenabstand – Biegearm)
Eine genaue Berücksichtigung der Biegezugabe ist entscheidend, um die korrekte Bauteillänge und die geforderten Spezifikationen zu erreichen. Der Zugabewert hängt vom Materialtyp, der Dicke und dem Biegeradius ab.
Biegearm
Die Biegearmlänge ist die Länge des Materials, die benötigt wird, um den gekrümmten Teil der Biegung entlang der neutralen Faser zu bilden. Wenn ein Blech gebogen wird, verdichtet sich die Innenseite und die Außenseite wird gedehnt, während die neutrale Faser ihre Länge beibehält.
Die Biegearmlänge berücksichtigt Materialdicke, Biegewinkel, Biegemethode und den K-Faktor. Sie stellt die Bogenlänge der neutralen Faser zwischen den beiden Stegen dar.
K-Faktor
Der K-Faktor ist ein wichtiger Parameter im Blechdesign, definiert als das Verhältnis des Abstands der neutralen Faser zur Materialdicke. Er liegt typischerweise zwischen 0 und 1 (in der Praxis üblicherweise zwischen 0,25 und 0,5). Ein K-Faktor von 0,3 bedeutet beispielsweise, dass die neutrale Faser sich an 30 % der Dicke gemessen von der inneren Biegefläche befindet.
Der K-Faktor hilft dabei abzuschätzen, wie stark sich das Material beim Biegen dehnt oder staucht, und wird zur Berechnung des Biegemaßes verwendet. Empfohlene Werte variieren je nach Material und Biegeradius.
Biegentlastung
Ein Biegeentlastungsschnitt ist eine kleine Kerbe oder Aussparung am Ende einer Biegelinie, um Risse oder Verformungen des Materials zu verhindern. Er ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität und der Maßgenauigkeit, insbesondere wenn sich die Biegung nicht über den gesamten Bauteil erstreckt.
Biegeentlastungsschnitte sind nicht erforderlich bei Biegungen, die vollständig von einer Kante zur anderen verlaufen. Sie werden angewendet, wenn die Biegung innerhalb des Blechs endet, um Spannungskonzentrationen zu vermeiden.
Konstruktionsregel:
Mindestbreite der Entlastung ≥ Materialdicke (t)
Mindestentlastungstiefe ≥ t + Biegungsradius (R) + 0,5 mm
Ein verwandtes Konzept ist eckenentlastung , bei der ein Schnitt an sich schneidenden Biegelinien vorgenommen wird, um saubere Ecken zu erzielen und Rissbildung zu verhindern.
Rückfedern
Nachdem die Biegekraft abgebaut ist, neigt das Metall aufgrund elastischer Rückstellung dazu, teilweise in seine ursprüngliche Form zurückzukehren – dies wird als rückfedern bezeichnet. Es beeinflusst den endgültigen Biegewinkel und -radius, daher müssen Konstruktionen dies ausgleichen, um Genauigkeit zu erreichen.
Die Federung hängt von den elastischen Eigenschaften des Materials, dem Biegungsradius und der Biegemethode ab. Materialien mit höherer Streckgrenze weisen eine stärkere Federung auf.
Biegesequenz
Die Biegesequenz ist die Reihenfolge, in der mehrere Biegungen an einem einzelnen Blech ausgeführt werden. Eine gut geplante Sequenz vermeidet Werkzeuginterferenzen, Verformungen des Teils und Handhabungsprobleme. Im Allgemeinen werden Biegungen von außen nach innen ausgeführt, und einfachere oder größere Biegungen werden vor komplexeren durchgeführt. Die Sequenz muss auch mit den verfügbaren Werkzeugen und Maschinenkapazitäten übereinstimmen.
Kornausrichtung
Metalle haben eine kristalline Kornstruktur, die sich aus ihrem Herstellungsprozess (z. B. Walzen) ergibt. Die Ausrichtung dieser Körner beeinflusst die Biegsamkeit.
Um das Risiko von Rissen zu verringern, insbesondere bei engen Biegungen oder bestimmten Materialien, sollte die Biegelinie senkrecht zur Kornrichtung orientiert sein. Das Biegen parallel zur Kornstruktur erhöht die Wahrscheinlichkeit von Brüchen.
