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Plastische Deformation

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Die plastische Deformation ist eine unumkehrbare Verformung eines Teils.

Wenn man ein Element presst, biegt oder daran zieht, verformt es sich zunächst auf reversible Weise (elastische Deformation): seine Maße ändern sich, aber es kehrt in seine Ausgangssituation zurück sobald man den Aufwand stoppt.

Die brüchigen Materialien zerbrechen wenn die Belastung zu stark ist. Bei formbaren Materialien hingegen, verformen sich diese endgültig sobald die Belastung sehr stark ist. Deswegen bleibt das Element verformt, auch wenn die Belastung aufhört. Dank der plastischen Verformung ist es möglich ein Teil zu pressen, biegen, walzen und zu schmieden. 

Kaltverformung von Metall

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Die Kaltverformung eines Metalls ist das Ergebnis der plastischen Deformation: indem man ein kalt verformbares Metallteil biegt oder verzieht, wird der Bereich indem die Verformung stattfindet fest. Es ist also schwer genau zur ersten Form zurückzukehren.

Nach der plastischen Verformung wird der verbundene Stahl resistenter (bis zu einem gewissen Punkt der Durchbruchsstelle), wohingegen der weniger verbundene Stahl weniger resistent ist. Selbstverständlich eignet sich die Kaltverformung nur für formbare Materialen, da die sprödern Metalle zerbrechen.

Die Teile, die einer plastischen Verformung unterzogen worden sind, können verglüht werden, um ihre metallurgischen Eigenschaften wiederzuerlangen um somit zum Beispiel gespresst oder gebogen werden zu können (Rekristallisationsglühen). Das Glühen besteht darin in kleinen Schritten Temperaturen von 500°C bis 850°C zu erreichen und danach abzukühlen.Dies geschieht unter geschützter Atmosphäre um eine Oxidation der Produkte durch Luft zu verhindern.

Die Geschwindigkeit des Erhitzens und des Erkaltens wirkt sich auf die Körnung aus: je schneller der Prozess abläuft, desto kleiner sind die Körner.

Pressen

Es gibt viele verschiedene Arten von Pressen: einfache Pressen, universelle Pressen, Abkantpressen, etc.

  • Einfache Pressen: diese Pressen gibt es tendenziell immer weniger. Die Rotationsachse des Abkanttisches ist fix oder mobil. In beiden Fällen ist die Achse immer waagrecht zum Tisch.

  • Universelle Pressen: diese Pressen können Längen bis zu 3m und Dicken bis zu 5,6 mm biegen. Sie werden für „spezielles“ Biegen geschätzt, wie zum Beispiel Rohr- oder Profilbiegen (begrenzter Durchmesser), weil es für jede Montageart geeignet ist.

  • Abkantpressen: Eine Abkantpresse erlaubt es Dicken von 1mm bis 20mm zu biegen. Die Bleche werden auf einer Gesenkbiegeinrichtung platziert (im Allgemeinen ist die geringere Matrix fix), die von korrekt eingestellten Hinteranschlägen aufrechterhalten werden. Die Bedienungsperson senkt nun den Stempel ab (auf dem Gleitstein platziert) und wird dann, dank einer Kraft, das Blech bis zum gewählten Grad biegen. Abkantpressen können mechanisch (die Verschiebung des Stempels findet durch ein Pleuel-Kurbel-System statt), oder hydraulisch sein (die Verschiebung des Stempels findet durch einen oder mehrerer Hydraulikzylinder statt).

 

Mechanischen Pressen sind nur für das Biegen verantwortlich, wohingegen hydraulische Pressen mehrere Anwendungsgebiete haben (Vernieten, Stanzen, etc.) Ansonsten können sie an eine numerische Steuerung angeschlossen werden um der Bedienungsperson bei ihrer Aufgabe zu assistieren. Das CNC-Programm kann die Anschlagsposition, die Schlaggeschwindigkeit und den Werkzeughub steuern.

 

 

Elastischer Rücklauf

Sogenannte elastischen Bleche (auf variable Art und Weise), kehren nach der Verformung mehr oder weniger wieder in ihre Ursprungsform zurück.

Während des Luftbiegens, muss man den elastischen Rückflauf mit einkalkulieren, indem man den Stempelwinkel verringert. Tatsächlich ist der Endwinkel gleich dem V-Winkel und dem des elastischen Rückflaufs. Zudem muss man auf die Richtung des Blechwalzens achten, da der elastische Rücklauf viel größer ist wenn man das Blech senkrecht zur Walzrichtung biegt.

Um eine optimale Genauigkeit zu erreichen, sollte man den Winkel des elastischen Rücklaufs des Blechs, das man fertigstellen will, kennen. Diesen erhählt man entweder durch Tests, durch die Verwendung eines Abakus oder durch Berechnungen.

Biegen

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Biegen ist eine Operation des kalten, permanenten Verformens von ebenen Blechen. Dafür ist es zu allererst nötig das Blech auf einer Gesenkbiegeeinrichtung zu platzieren, betnot gegen die zuvor eingestellten Anschläge. Dann bringt, man dank eines Stempels, eine Kraft auf einen Teil des Blechs auf . Die benötigte Anstrengung um den Knick zu erhalten hängt von der Grenze der Elastizität des Metalls, der Dicke des Blechs, der Länge und der Richtung des Knicks, ab.

Es existieren mehrere Methoden des Biegens: das V-Biegen, das Einspannbiegen, das Biegen durch Abrunden in U-Form, das Luftbiegen und das Prägebiegen.

Das V-Biegen

Das Biegen findest auf einer Gesenkbiegeeinrichtung in V-Form statt. Man unterschiedet hierbei 2 Formen des V-Biegens: das Luftbiegen und das Prägebiegen.

Luftbiegen: Der Aufwand des Biegens hôrt auf sobald das Blech an dem V anstößt. Der Endwinkel ist der des V, zudem man noch den elastischen Rücklauf hinzuzählt (ca. 2-3 °)

Prägebiegen: Diese Methode ist nur für Bleche einer Dicke von höchsten 2mm geeignet und bedarf des Gebrauchs einer Abkantpresse. Durch diese Prozedur entspricht der Matrizenwinkel zusammen mit dem Stempelwinkel dem Biegewinkel, da das Blech den Boden des V erreicht. Tatsächlich verrichtet der Stempel erst ein Luftbiegen, danach presst er durch einen zusätzlichen Aufwand das Blech auf den Boden der Gesenkbiegeeinrichtung , um die exakte Form einzunehmen. Diese Methode verlangt fünf mal mehr Biegekraft von der Maschine als beim Luftbiegen. Zudem ist sie eher für Dünnbleche (weniger als 3mm) geeignet und minimisiert den elastischen Rücklauf des Metalls. Der Aufwand des Stempels steigt am Ende des Biegens.

Das Einspannbiegen

Das Einspannbiegen ist weniger verbreitet. Dies geschieht durch eine universelle Presse oder durch eine Rahmenpresse. Das Blech wird zischen dem Rahmen und dem Falztisch eingeklemmt, dann fährt man eine Platte herauf, welche das Blech in seine Richtung bewegt und es biegt.

Das Biegen durch Abrunden in U-Form

Das Biegen durch Abrunden ähnelt dem Tiefziehen.Die Gesenkbiegeeinrichtung ist je nach der gewollten Form vertieft und der Stempel drückt dabei das Blech in das innere dieser Form.

Pressen mit einem Falztisch

Bei diesem Typ von Pressen wird das Blech durch einen vertikalen Klemmbalken in den Rahmen geklemmt. Diese Klemme kann als Schieber, der einen Stempel trägt, für den Gebrauch von Abkantpressen benutzt werden.

Die Drehzapfen des Falztisches sind in der Höhe und auf horizontaler Ebene regulierbar, um verschiedene Radien biegen zu können. Diese Pressen können eine Biegekraft von 4500Kn erreichen, bei einer Länge des Blechs von 4m.

Vorteile einer solchen Presse:

  • die Handhabung von schwereren Stücken ist einfacher

  • Einfaches Biegen von erheblich entwickelten Teilen

  • wirtschaftlich, nicht sehr kostenintensiv was das Werkzeug betrifft

  • Universalität

Biegen durch Abkantpressen

Geschrieben von Metal-Interface

Das Biegen ist ein operativer Posten, der sich in fast allen Fabriken und Werkstätten, die mit Metallblättern arbeiten.Es stellt eine Herausfordeurng verschiedener Effekte dar:

 

  • der Respekt der Toleranzanforderungen der fabrizierten Produkte (Vielzahl an Faktoren, wie das gebogene Material)

  • die Zeiteinteilung der Produktion ( das Biegen hat oft einen Versorgungsengpass in der Fabrik/Werkstatt)

  • Optimierung der produzierten Stückkosten (die Bedienungsperson hat eine maßgebliche Rolle)

 

Für die Phase der Produktion ist die Abkantpresse, die am häfigsten benutzte. Die Hersteller schlagen 3 verschiedene Technologien vor.

 

  • Hydraulische Abkantpressen: benutzen Hydraulikzylinder für die Bewegung der Abkantbank. Diese Technologie bietet die wichtigsten Biegekräfte.

  • Elektrische Abkantpressen: beuntzen nur elektrische Antriebe. Diese Technologie reduziert die Instandhaltungs- und Betriebskosten.

  • Hybridabkantpressen: vereinigen Elektrik und Hydraulik, indem der Gebrauch der Hydraulik durch elektrische Motoren reduziert wird.

Schließlich können die Abkanpressen auch an einen Roboter angeschlossen werden, sodass keine Bedienungsperson mehr gebraucht wird. Die meisten Hersteller bieten Robotorzellen für das Biegen an. Diese enthalten sowohl eine Abkantpresse, als auch einen Roboter. Der Gebrauch solcher Vorrichtungen ist von der Typologie der zu produzierenden Stücke und der Einführungsmenge abhängig.