Experten-Design-Tipps für Blechbiegen: Form, Festigkeit & Präzision

Biegen ist eine Form der Verformung, einer von drei Primärprozessen in der Blechbearbeitung; die anderen sind Schneiden und Fügen. Biegen erfolgt, indem das Werkstück mit Spannern oder Matrizen in Position gehalten und gezielt Kraft auf einen Bereich des Werkstücks ausgeübt wird. Die aufgebrachte Kraft muss die Streckgrenze des Materials überschreiten, um die plastische Verformung des Teils zu bewirken. Dieser Prozess resultiert in V-, U- oder Kanalform über eine Achse, wodurch eine neue Teilegeometrie entsteht. Beim Biegen ändert sich die Form, das Volumen des Werkstücks bleibt jedoch gleich.

Arten des Blechbiegens

Es gibt verschiedene Methoden für das Blechbiegen:

Luftbiegen (Air Bending): Nutzt zwei Matrizen; die obere Matrize (auch Stempel genannt) und die untere Matrize. Die untere Matrize hat eine V-förmige Öffnung. Der Stempel drückt das Blech in die untere Matrize. Luftbiegen ist nicht so präzise wie andere Methoden.

Bodenbiegen (Bottoming): Hierbei wird das Blech durch den Stempel auf die Oberfläche der Matrize gepresst. Das Metall nimmt dann den endgültigen Winkel an, der dem der Matrize entspricht. Für Bleche ca. 3 mm dick beträgt die optimale Breite der V-Matrizenöffnung das 6-fache der Materialdicke, für 12 mm dicke Bleche das 12-fache.

Prägen (Coining): Dies ähnelt dem Luftbiegen. Allerdings ist die aufgebrachte Kraft meist 5 bis 30 mal so hoch wie beim Luftbiegen. Dies ergibt eine viel höhere Präzision.

Falten (Folding): Spannbalken halten die längere Seite des Metalls. Der Balken ist frei, sich zu heben und das Blech um ein Biegeprofil zu biegen. Sowohl negative als auch positive Biegewinkel sind möglich.

Wischen (Wiping): Die längere Seite des Blechs wird gespannt, und ein Werkzeug bewegt sich auf und ab, biegt das Metall um das Biegeprofil. Wischen ist relativ schneller als Falten, hat aber eine höhere Tendenz, Kratzer zu erzeugen oder das Blech zu beschädigen.

Rollbiegen (Rotary Bending): Die obere Matrize besteht aus einem frei drehbaren Zylinder. Die finale Biegeform ist hineingeschnitten, und eine passende untere Matrize. Beim Kontakt mit dem Blech rollt der Zylinder. Der Prozess biegt das Blech.

Versatzbiegen (Joggle Bending): Dies ist ein Versatzbiegen. Die beiden entgegengesetzten Biegungen sind jeweils kleiner als 90 Grad. Ein neutraler Steg trennt die entgegengesetzten Biegungen.

Design-Tipps für das Biegen

Um einen reibungslosen Biegevorgang zu gewährleisten und Verformungen zu vermeiden, sind die folgenden 10 Tipps beim Design entscheidend.

1. Teilstärke

Teile müssen eine gleichmäßige Wandstärke über die gesamte Länge aufweisen. Xometry Europe kann gebogene Blechteile bis zu 6,35 mm Dicke fertigen, diese Toleranz hängt jedoch hauptsächlich von der Geometrie ab.

2. Loch- und Schlitzabstand

Der Abstand von Löchern zum Biegung sollte mindestens das 2,5-fache der Materialdicke betragen. Schlitze benötigen mehr Freiraum. Schlitze sollten mindestens das 4-fache der Materialdicke von den Biegekanten entfernt platziert werden. Dies liegt daran, dass Löcher und Schlitze bei Nähe zu einer Biegung leicht verformen. Um einen Wulsteffekt zu vermeiden, platzieren Sie diese Merkmale mindestens das 2-fache der Materialdicke von den Teilkanten entfernt.

3. Biegeradius

Der Radius von Biegungen muss mindestens das 1-fache der Materialdicke betragen, um Bruch oder Verzug zu verhindern. Auch sollte der Biegeradius konsistent gehalten werden, um Kosten zu minimieren.

Alle Biegungen in derselben Ebene sollten in eine Richtung designed werden, um Teile-Neuausrichtung zu vermeiden. Das spart Geld und Zeit.

Große, dicke Teile sollten keine kleinen Biegungen haben, da diese zu Ungenauigkeiten neigen. Als Faustregel sollte der innere Biegeradius mindestens der Materialdicke entsprechen.

4. Locken (Curls)

Der äußere Radius von Locken muss mindestens das 2-fache der Materialdicke betragen.

Zusätzlich sollte der Abstand von Löchern zu Locken mindestens dem Lockenradius plus Materialdicke entsprechen. Andere Biegungen sollten vom Locken mindestens das 6-fache der Materialdicke plus Lockenradius entfernt platziert werden.

5. Freiraum für Senkungen

Senkungen an Blechteilen werden meist mit Handwerkzeugen hergestellt. Sie dürfen nicht tiefer als 0,6-fache der Materialdicke sein. Das bedeutet, die maximale Tiefe einer Senkung in 10 mm dickem Material beträgt 6 mm.

Des Weiteren müssen Senkungen einen Mindestabstand von 3-facher Materialdicke von einer Biegung, 4-facher von einer Kante und 8-facher voneinander haben.

6. Säume (Hems)

Säume sind Falzen an den Teilkanten, um eine sichere, abgerundete Kante zu schaffen. Es gibt drei Saumdesigns mit unterschiedlichen Designregeln.

Für offene Säume sollte der minimale Innendurchmesser mindestens der Materialdicke entsprechen, da größere Durchmesser den Verlust der Rundheit verursachen. Um einen perfekten Biegung zu gewährleisten, sollte die Rücklauflänge das 4-fache der Materialdicke betragen.

Tropfensäume (Teardrop Hems) sollten ebenfalls einen minimalen Innendurchmesser haben, der der Materialdicke entspricht. Die Öffnung sollte mindestens ¼ der Materialdicke betragen, während die Lauflänge mindestens das 4-fache der Materialdicke nach dem Radius betragen sollte.

7. Abgefaste Seiten

Fasen an Flanschen müssen genügend Platz für Biegungen lassen, um verformte Teile zu vermeiden.

8. Aufeinanderfolgende Biegungen

Aufeinanderfolgende Biegungen sollten vermieden werden, außer wenn absolut notwendig. Ein häufiges Problem bei aufeinanderfolgenden Biegungen ist die Schwierigkeit, die bereits gebogenen Teile auf der Matrize unterzubringen. Wenn unvermeidbar, sollte der Zwischenabschnitt länger sein als die Flansche.

9. Freiraum für Kerben und Laschen

Der Abstand von Kerbe zu Biegung sollte mindestens das 3-fache der Materialdicke plus dem Biegeradius betragen. Laschen hingegen müssen 1 mm oder die Materialdicke voneinander entfernt sein, je nachdem, welcher Wert größer ist.

10. Entlastungsschnitte (Relief Cuts)

Entlastungsschnitte sind essenziell, um Wulstbildung und Rissbildung an Biegungen zu vermeiden. Die Breite der Entlastungsschnitte sollte mindestens der Materialdicke entsprechen, und die Länge sollte länger als der Biegeradius sein.

Berechnung der erforderlichen Biegekraft

Verschiedene Faktoren sind bei der Erstellung der richtigen Biegung in einem Werkstück involviert. Dazu gehören:

• Biegefestigkeit des Materials
• Biegegrad
• Werkstückdicke
• Biegewinkel
• Innerer Radius
• V-Matrizenöffnung
• Minimaler innerer Rand

Die folgende Tabelle kann verwendet werden, um die Biegekraft zu berechnen, die erforderlich ist, um Baustahl S235 unterschiedlicher Dicken in verschiedenen Formen im 90°-Winkel zu V-biegen. Baustahl S235 hat eine Biegefestigkeit von 42 kg/mm². Die variablen Parameter sind:

• S (mm) – Werkstückdicke
• V (mm) – V-Matrizenöffnung
• B (mm) – Minimaler innerer Rand
• Ri (mm) – Innerer Radius

Fazit

Bei Xometry Europe bieten wir hochpräzise, schnelle und qualitativ hochwertige Blechbiege- und Fertigungsservices für die Erstellung von Teilen aus Blech wie Aluminium, Stahl, Kupferlegierungen und vielen anderen. Durch automatisierte Biegetechniken garantieren wir hohe Präzision und Qualität der Fertigteile.

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