Belangrijke concepten van plaatbuigen
Bij het buigen van plaatstaal moeten verschillende ontwerpassen worden overwogen in relatie tot de uiteindelijke afmetingen van het onderdeel. Voordat deze kernbegrippen worden behandeld, is het nuttig om enkele fundamentele termen te begrijpen:
Neutrale Lijn: Een denkbeeldige lijn binnen het metaal die tijdens het buigen noch uitrekt noch samendrukt.
Trekzone: Het gebied aan de buitenzijde van de bocht waar het materiaal wordt uitgerekt.
Drukzone: Het gebied aan de binnenzijde van de bocht waar het materiaal wordt samengedrukt.
Buiglijn: De rechte of gebogen lijn waarlangs de buiging plaatsvindt.
Flenslengte: De lengte van het platte gedeelte dat uitsteekt vanaf de buiglijn.
De belangrijkste ontwerp- en productiebeginselen worden hieronder uitgelegd.
Boogstraal
De buigradius is de binnenradius van de kromming die ontstaat bij het buigen van de plaat. Dit is een belangrijke ontwerpparameter, die van invloed is op de maatnauwkeurigheid, sterkte, vorm en structurele integriteit.
Elk materiaal en elke dikte heeft een minimale buigradius —een grens onder welke buigen onmogelijk wordt zonder schade aan te richten. Als algemene regel moet de minimale buigradius minstens gelijk zijn aan de materiaaldikte.
Minimale buigradius (R min. ) = Materiaaldikte (t)
Buigvermindering
Tijdens het buigen rekt het materiaal in het gebied van de buiging, waardoor de totale platte lengte van het onderdeel iets korter is dan de som van de flenzen. Buigvermindering is de hoeveelheid die moet worden afgetrokken van de totale uitgevouwde lengte om de gewenste eindafmetingen na het buigen te bereiken.
Buigvermindering = 2 × (Outside Setback – Buigtoeslag)
Het nauwkeurig meerekenen van de buigvermindering is essentieel om de juiste onderdellengte en specificaties te verkrijgen. De verminderingwaarde is afhankelijk van het materiaaltype, de dikte en de buigradius.
Buigtoeslag
Buigtoeslag is de lengte van het materiaal dat nodig is om het gebogen deel langs de neutrale laag te vormen. Wanneer een plaat wordt gebogen, wordt de binnenkant samengeperst en de buitenkant uitgerekt, maar de neutrale laag behoudt een constante lengte.
De buigtoeslag houdt rekening met materiaaldikte, buighoek, buigmethode en de K-factor. Het stelt de booglengte van de neutrale laag tussen de twee flenzen voor.
K-factor
De K-factor is een belangrijke parameter in plaatmetaalontwerp, gedefinieerd als de verhouding tussen de neutralisatielijn-offset en de materiaaldikte. Deze varieert doorgaans van 0 tot 1 (in de praktijk meestal tussen 0,25 en 0,5). Een K-factor van 0,3 betekent bijvoorbeeld dat de neutralisatielijn zich op 30% van de dikte bevindt, gemeten vanaf het binnenste boogoppervlak.
De K-factor helpt om te schatten hoeveel het materiaal uitrekt of comprimeert en wordt gebruikt om de buigtoeslag te berekenen. Aanbevolen waarden variëren afhankelijk van het materiaal en de buigradius.
Bochtontlasting
Een buigontlasting is een kleine inkeping of uitsnijding aan het einde van een buiglijn om scheuren of vervorming van het materiaal te voorkomen. Het is essentieel voor het behoud van de structurele integriteit en dimensionele nauwkeurigheid, met name wanneer een buiging niet over de gehele onderdellengte loopt.
Buigontlastingen zijn niet nodig voor buigen die volledig van de ene rand naar de andere lopen. Ze worden gebruikt wanneer de buiging binnen het blad eindigt, om concentratie van spanning te voorkomen.
Ontwerpregel:
Minimale ontlastingsbreedte ≥ Materiaaldikte (t)
Minimale ontlastingsdiepte ≥ t + Buigradius (R) + 0,5 mm
Een verwant begrip is hoekontlasting , wat een snede is aan kruisende buiglijnen om scherpe hoeken mogelijk te maken en barsten te voorkomen.
Terugveer
Nadat de buigkracht wordt losgelaten, keert het metaal gedeeltelijk terug naar zijn oorspronkelijke vorm vanwege elastische herstel—dit staat bekend als terugveer . Het beïnvloedt de uiteindelijke buighoek en -radius, dus ontwerpen moeten hier rekening mee houden om nauwkeurigheid te bereiken.
Veerkracht hangt af van de elastische eigenschappen van het materiaal, de buigradius en de buigmethode. Materialen met een hogere vloeigrens vertonen meer veerkracht.
Buigvolgorde
De buigvolgorde is de volgorde waarin meerdere bochten in een enkel plaatmateriaal worden gevormd. Een goed geplande volgorde voorkomt interferentie met gereedschap, vervorming van het onderdeel en problemen bij het hanteren. Over het algemeen worden bochten van buiten naar binnen gemaakt, en eenvoudigere of grotere bochten worden eerder gevormd dan complexere. De volgorde moet ook afgestemd zijn op het beschikbare gereedschap en de machinecapaciteiten.
Korrelrichting
Metalen hebben een kristallijne korrelstructuur als gevolg van hun productieproces (bijvoorbeeld walsen). De oriëntatie van deze korrels beïnvloedt de buigbaarheid.
Om het risico op barsten te verkleinen, met name bij strakke bochten of bepaalde materialen, moet de vouwlijn loodrecht staan loodrecht op de korrelrichting. Buigen parallel aan de korrel vergroot de kans op breuken.
