Berechnung der Biegekraft: Luftbiegen, Münzen prägen

Blechbiegekraftberechnung Luftbiegen, Prägen
Blechbiegekraftberechnung Luftbiegen, Prägen

Die derzeit weit verbreiteten Formeln zur Berechnung der Biegekraft wurden aus ausländischen Quellen übernommen, ohne dass Informationen über ihre Herkunft oder ihren Anwendungsbereich vorliegen.

Dieser Artikel enthält eine systematische Analyse der Herleitung der Formel zur Berechnung der Biegekraft sowie der erforderlichen Parameter.

Außerdem wird ein neuer Ansatz zur Berechnung der Biegekraft eingeführt, um den Anwendungsbereich zu erweitern.

Rechner für V- und U-förmige Biegekräfte

Formel für die Biegekraft von Blech

In den letzten Jahren hat die Abkantpresse hat sich in verschiedenen Branchen durchgesetzt und seine Verarbeitungsmöglichkeiten erweitert.

Trotz ihrer Beliebtheit wurde die Berechnung der Biegekraft bisher nicht systematisch diskutiert.

Derzeit gibt es ungefähr zwei Arten von Formeln zur Berechnung der Biegekraft, die in den Produkthandbüchern der verschiedenen Abkantpressenhersteller.

P=650S2lV

P=1.42S2lVσb

In der Formel:

  • P- Biegekraft, kN;
  • S- Blechdicke, mm;
  • l -Blechbiegen Länge, m;
  • V- Untergesenk Öffnungsweite, mm;
  • σb- Zugfestigkeit des Materials, MPa.

Die vom Hersteller empfohlene Formel zur Berechnung der Biegekraft basiert auf einer bereits erwähnten Formel.

Beide Formeln wurden aus verschiedenen Produktbroschüren entnommen, es gibt jedoch keinen Nachweis für ihre Richtigkeit.

Verwandter Rechner: Tonnage-Rechner für Abkantpressen

Das Verfahren zur Herleitung der Formel zur Berechnung der Biegekraft sowie ihr Anwendungsbereich.

Abbildung 1 ist eine schematische Darstellung der Biegeverfahren eines Blattes.

Schematische Darstellung der Arbeitsweise beim Biegen des Blechs
  • P: Biegekraft
  • S: Blechdicke
  • V: Breite der unteren Matrizenöffnung
  • r: Innerer Radius während der Biegeverfahren
  • K: Breite der horizontalen Projektion der Verformungszone beim Biegen.

Die Berechnung der Biegekraft und ihre Parameter werden im Folgenden erläutert:

Die empfohlene Breite der unteren Matrizenöffnung (V) für das freie Biegen beträgt das 8- bis 10-fache der Blechdicke (S), mit einem Verhältnis von Breite zu Dicke von V/S = 9.

Die Hersteller von Abkantpressen geben die Werte für die Matrizenbreite (V) und den Innenradius (r) des gebogenen Werkstücks in ihrer Tabelle der Biegekraftparameter an. Das Verhältnis von Radius zu Breite ist in der Regel r = (0,16 bis 0,17) V, und in diesem Fall wird der Wert 0,16 verwendet.

Während des Biegevorgangs erfährt das Material in der Verformungszone eine erhebliche plastische Verformung, wodurch es sich um die Mittellinie biegt.

In einigen Fällen können kleine Risse an der Außenfläche des gekrümmten Bereichs auftreten.

Die Spannung in der Verformungszone, außer in der Nähe der mittleren Schicht, liegt nahe an der Zugfestigkeit des Materials, wobei der obere Teil der neutralen Schicht zusammengedrückt wird und der untere Teil unter Spannung steht.

Abbildung 2 zeigt den Querschnitt und das entsprechende Spannungsdiagramm in der Verformungszone.

Schnitt und entsprechendes Spannungsdiagramm in der Verformungszone

Das Biegemoment am Schnittpunkt der Verformungszone beträgt:

Biegemoment auf den Abschnitt der Verformungszone

Das durch die Biegekraft in der Verformungszone erzeugte Biegemoment ist in Abbildung 1 dargestellt.

Biegemoment, das durch die Biegekraft in der Verformungszone erzeugt wird

Von M1 = M2erhalten wir:

Formeln zur Biegekraftberechnung

Beim Biegen eines Blechs mit einer Universalform auf einer Biegemaschine, wie in Abbildung 3 dargestellt, werden die meisten Bleche auf 90° gebogen. In diesem Fall ist K:

Biegen mit einer Universalform auf einer Biegemaschine

Setzt man K in Gleichung (1) ein, erhält man:

Formeln zur Biegekraftberechnung

Die Zugfestigkeit gewöhnlicher Materialien, σb, beträgt 450 N/mm². Dieser Wert kann in Formel (2) verwendet werden, um das Ergebnis zu berechnen.

Formeln zur Biegekraftberechnung

Die hier ermittelte Formel zur Berechnung der Biegekraft stimmt mit den Angaben in ausländischen Broschüren überein.

Luftbiegen

Die Variablen in der Formel sind:

  • S: Blechdicke
  • r: Innenradius beim Biegen des Blechs
  • K: Breite der horizontalen Projektion der Biegeverformungszone.

Wie aus dem Herleitungsprozess ersichtlich, müssen bei der Verwendung der Formeln (2) oder (3) zur Berechnung der Biegekraft zwei zusätzliche Bedingungen erfüllt sein: Das Verhältnis von Breite zu Dicke (V/S) muss gleich 9 sein, und das Verhältnis von Radius zu Breite muss gleich 0,16 sein.

Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, kann es zu erheblichen Fehlern kommen.

Neue Methoden und Schritte zur Berechnung von Biegekräften

Die Berechnung der Biegekraft kann kompliziert sein, wenn die beiden zusätzlichen Anforderungen (Verhältnis Breite/Dicke V/S = 9 und Verhältnis Radius/Breite = 0,16) aufgrund von Konstruktions- oder Verfahrenseinschränkungen nicht erfüllt werden können.

In solchen Situationen ist es ratsam, die folgenden Schritte zu befolgen:

  • Berechnen Sie das Verhältnis zwischen Breite und Dicke und das Verhältnis zwischen Radius und Breite auf der Grundlage der Blechdicke (S), Biegeradius (r) und untere Matrizenöffnung (V).
  • Bestimmen Sie die Projektionsbreite der Verformungszone, indem Sie die Blechverformung berücksichtigen.
  • Berechnen Sie die Biegekraft nach Formel (1) und berücksichtigen Sie dabei eventuelle Unterschiede im Biegeradius und der entsprechenden Verformungszone.

Diese Schritte liefern ein präziseres und zuverlässigeres Ergebnis als die Verwendung der üblichen Formel. Ein Beispiel zur Veranschaulichung dieses Prozesses ist in Abbildung 4 dargestellt.

Neue Formel zur Berechnung der Biegekraft

Gegeben: Blechdicke (S) = 6mm, Blechlänge (l) = 4m, Biegeradius (r) = 16mm, Öffnungsweite der unteren Matrize (V) = 50mm, und Materialzugfestigkeit (σb) = 450N/mm².

Frage: Wie kann man die erforderliche Biegekraft für das Luftbiegen berechnen?

Hier sind die Schritte:

Berechnen Sie zunächst das Verhältnis von Breite zu Dicke und das Verhältnis von Radius zu Breite:

Formeln zur Biegekraftberechnung

Berechnen Sie dann die projizierte Breite des Deformationsbereichs:

Formeln zur Biegekraftberechnung

Schließlich wird mit Formel (1) die Biegekraft berechnet:

Formeln zur Biegekraftberechnung

Wird die üblicherweise empfohlene Formel zur Berechnung der Biegekraft verwendet:

Formeln zur Biegekraftberechnung

Aus P1/P2 = 1,5 lässt sich ableiten, dass die Differenz zwischen P1 und P2 das 1,5-fache beträgt.

Der Grund für diese Diskrepanz ist, dass in diesem Beispiel der Biegeradius relativ groß ist, was zu einer größeren verformten Fläche führt und daher eine größere Biegekraft erfordert.

Das Verhältnis von Radius zu Breite beträgt in diesem Beispiel 0,32 und übertrifft damit die zuvor genannten Kriterien.

Die Verwendung der Standardformel zur Berechnung der Biegekraft ist für dieses Szenario nicht geeignet. Die Vorteile der neuen Berechnungsmethode sind in diesem Beispiel zu sehen.

Außerdem steht ein Online-Rechner zur Verfügung, mit dem die Biegekraft nach der neuen Methode berechnet werden kann.

Tabelle der Zugfestigkeit

MaterialZugfestigkeit
AmerikanischEuropäischChinaN/mm²
6061 AluminiumAlu50LD30290
5052 AluminiumAlu35LF2303
1010 BaustahlDC0110/10F366
A 536 -80 G 60-40-18GGG-40QT400-18400
A 351 G CF 8G-X 6CrNi 18 9Q235450
A 572 G50S 355 MCQ345550
304 EdelstahlInox V2A0Cr18Ni9586
316 EdelstahlInox V4A0Cr17Ni12Mo2600
4140 Niedrig legiert42 CrMo 442CrMo1000

Formeln zur Berechnung der Biegekraft für Münzen

Die Formeln zur Berechnung der Prägeparameter unterscheiden sich vom Luftbiegen.

1. Breite der Matrizenrinne:

V = Feinblech Dicke × 5

2. Der Innenradius wird durch die Stempelspitze bestimmt, die nach der folgenden Formel gewählt werden sollte:

Radius = Blechdicke × 0.43.

3. Für das Prägen erforderliche Kraft:

F(kn/m)=Dicke2×1,65×Zugfestigkeit (N/mm)2)×4,5/Gewindebreite

4. Die Formel für die Berechnung der minimalen Innenkante bleibt gleich:

Minimale innere Kante = Die vee × 0.67

Formeln zur Berechnung der Biegekraft für die Z-Biegung

Einige Werkzeuge benötigen eine besondere Kraft, um das Blech zu biegen und die Rückfederung um das geforderte Profil zu erhalten.

Als Beispiel betrachten wir die Kniehebelwerkzeuge, die zwei Biegungen auf einmal mit einem kurzen Abstand zwischen Biegung und Gegenbiegung ausführen.

Da diese Werkzeuge zwei Biegungen auf einmal machen, Rückfederung muss durch Prägung vollständig aufgehoben werden.

Die Gleichung zur Berechnung der erforderlichen Kraft lautet:

  • KN/m = notwendige Kraft pro Meter
  • Z = Spielraum in mm
  • Anzahl der Biegungen = für ein Z 2 annehmen

Knebelwerkzeuge bestehen in der Regel aus einem Einsatzhalter, in dem die auf den Knebel und den gewünschten Winkel abgestimmten Knebelwerkzeuge mit Madenschrauben befestigt werden.

Es ist wichtig, vor dem Kauf eine technische Beratung durch den Hersteller einzuholen, da diese Systeme nur dünne Bleche biegen können, maximal 2 mm, aber die maximale Dicke hängt von der Art des Einsatzes ab und kann weniger als 2 mm betragen.

Z-Kurve

Schlussfolgerung

Die Formeln und Schritte zur Berechnung der Biegekraft eignen sich nicht nur für das winklige Biegen eines Blechs, sondern auch für das bogenförmige Biegen (das technisch als Winkelbiegen mit großem Biegeradius bezeichnet werden sollte).

Es ist von entscheidender Bedeutung, dass das Formen einer Bogenform ein einzigartiges Formdesign erfordert.

Bei der Projektion des Verformungsbereichs muss die Berechnung auf den während des Prozesses ermittelten Prozessparametern basieren, die nicht durch eine einzige Formel bestimmt werden können.

In einer bestimmten Eisenturmfabrik haben wir erfolgreich einen Zylinder mit einer Wandstärke von 12 mm, einem Durchmesser von 800 mm und einer Länge von 16 m mit einer 28000-kN-Presse gebogen. Bremsmaschine und eine runde Form.

Die in diesem Artikel beschriebene Methode wurde zur Bestimmung der Biegekraft angewandt und führte zu zufriedenstellenden Ergebnissen bei der Konstruktion einer Form für eine Bogenform.

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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