Freie Biegefehler bei hochfesten Blechen: Analyse und Lösungen

Hochfestes Blech Freies Biegen

Mit den Fortschritten bei der Leichtbauweise von Fahrzeugen und der Kollisionssicherheit nimmt die Verwendung von hochfesten Stahlblechen in der Automobilindustrie allmählich zu.

Gegenwärtig werden hochfeste Blechbiegeteile vor allem in Strukturbauteilen von Kfz-Fahrgestellen eingesetzt.

Biegen von Blechen kann auf zwei Arten erfolgen:

(1) Stanzen Biegen

Diese Biegetechnik erfordert, dass die Biegematrize und das Blechmaterial vollständig aneinander haften und mit der Feinblech Teile genau.

Aufgrund der hohen Kosten für die Formenentwicklung eignet sie sich für Blechteile mit komplizierten Strukturen.

(2) Biegen mit der Abkantpresse

Bei dieser Methode entfällt die Notwendigkeit, die Biegestempel um jedem einzelnen Blechteil zu entsprechen.

Durch die Einstellung der Biegeverfahren und dem Hub der Abkantpresse kann eine flexible Biegeform hergestellt werden, die den Anforderungen der verschiedenen Biegeteile gerecht wird.

Es ist kosteneffizient für Blechteile mit einfachen Strukturen, da die Entwicklungskosten für eine Abkantpresse Schimmel ist gering.

Beim Biegen hochfester Bleche nach der Methode des freien Biegens auf einer Abkantpresse wird die Produktionseffizienz jedoch durch verschiedene Fehler beeinträchtigt, die durch Faktoren wie Materialeigenschaften, Ausrüstungsbedingungen und Biegeverfahren Parameter.

Dies kann zu wirtschaftlichen Verlusten führen.

In diesem Artikel werden die wichtigsten Fehlerarten beim freien Biegen von hochfesten Stahlblechen analysiert und entsprechende Verbesserungsmaßnahmen und Gegenmaßnahmen vorgeschlagen.

Freies Biegen

Biegeriss

Wenn die innere Biegeradius (R) bis zu einem gewissen Grad reduziert wird, kann eine übermäßige Verformung zu Rissen oder Mikrorissen im seitlichen Längsmaterial außerhalb des Blechmaterials im Biegeradius führen, wie in Abbildung 1 dargestellt.

In der ersten Phase der Versuchsproduktion von hochfesten Stahlbiegen In den meisten Fällen sind Biegerissdefekte ein häufiges Phänomen, das nicht nur zum Verschnitt des Blechs führt, sondern auch den normalen Projektfortschritt behindert.

Die wichtigsten Faktoren, die zur Rissbildung bei hochfesten Stahlbiegen Teile sind auf folgende Aspekte zurückzuführen.

Rissbildung am Biegeradius von Biegeteilen aus hochfestem Stahl

Abb. 1 Rissbildung bei einem Biegeradius von hochfester Stahl Biegeteile

Biegeradius

Der minimale Biegeradius, der ein Reißen der äußeren Faser verhindert, ist der endgültige Biegeradius.

Der Mindestbiegeradius hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die mechanischen Eigenschaften des Materials, die Faserrichtung der Platte, die Oberflächenqualität der Platte, die Kantenqualität und die Plattendicke.

Mit zunehmender Festigkeit des Materials nimmt seine Plastizität ab, was zu einem größeren Mindestbiegeradius führt.

Darüber hinaus neigen kaltgewalzte Bleche zu Anisotropie, d. h. sie weisen entlang der Faserrichtung eine größere Plastizität auf als senkrecht zur Faserrichtung.

Wenn also die Biegelinie senkrecht zur Faserrichtung des Blechs steht, ist der minimale Biegeradius kleiner.

Um Biegerisse oder Mikrorisse zu vermeiden, ist es wichtig, den minimalen Biegeradius des Blechmaterials im Voraus genau zu bestimmen.

So ist beispielsweise der Biegeradius von Schutzstahl BP500 (mit einem Streckgrenze von nicht weniger als 1250 MPa) sollte mindestens das Vierfache der Materialdicke betragen, und die Biegelinie muss senkrecht zur Faserrichtung des Plattenmaterials verlaufen.

Um Biegerisse zu vermeiden, die durch einen unzureichenden Biegeradius verursacht werden, ist es von entscheidender Bedeutung, das Verhältnis zwischen dem Biegeradius und dem Mindestbiegeradius sowie das Verhältnis zwischen der Biegelinie und der Faserrichtung des Blechmaterials während der digital-analogen Überprüfung zu berücksichtigen.

Methode zur Positionierung der Biegelinie

Beim Biegeprozess ist es wichtig, die Biegelinie richtig zu positionieren, um die Genauigkeit der gebogenen Teile zu gewährleisten.

Zu den traditionellen Methoden der manuellen Linienpositionierung gehören die manuelle oder Laser-Markierungspositionierung, die Positionierung von Prozesskerben und die Positionierung von Werkzeugmaschinenblöcken.

Riss im Prozessspalt von hochfesten Blechbiegeteilen

FIG. 2 Riss im Prozessspalt von hochfesten Blechbiegeteilen

Bei der Biegeprüfung von BP500-Blechwerkstoffen kann es bei der Positionierungsmethode der Prozesskerbe zu Rissen im Positionierungsspalt kommen, wie in Abbildung 2 dargestellt.

Die Ausklinken Durch die Behandlung wird die ursprüngliche glatte Kantenform des Materials in eine scharfe Form umgewandelt, wodurch sich die Spannungen in den Spalten konzentrieren. Wenn das Blech gebogen wird, übersteigt der Spannungswert im Spalt die Festigkeitsgrenze und es kommt zu Rissen.

Dies verdeutlicht die hohen Anforderungen an die Oberflächen- und Kantenqualität von BP500-Blechen während des Biegevorgangs. Die Oberfläche sollte frei von Rissen, Kratzern, Graten und Kerben an der Kante sein.

Daher kann die BP500-Platte nicht mit der Methode der Prozesskerbenpositionierung zum Biegen positioniert werden.

Es wird empfohlen, für das Biegen die Methode der Positionierung von unbeschädigten Werkzeugmaschinenblöcken aus Blech zu verwenden.

Biegen Rückfederung

Von Rückbiegen spricht man, wenn der Biegewinkel und der Radius der gebogenen Teile nach der Entnahme aus dem Abkantwerkzeug von den vorgesehenen Werten abweichen.

Die Elastizität der Biegeteile wird hauptsächlich durch folgende Faktoren beeinflusst:

  • Mechanische Eigenschaften des Materials
  • Verhältnis des relativen Biegeradius (r/t)
  • Biegeverfahren
  • Biegewinkel im Zentrum
  • Form der Biegeteile.

Die Größe der Rückfederung Winkel ist proportional zur Streckgrenze und zum Verfestigungsindex des Werkstoffs und umgekehrt proportional zum Elastizitätsmodul.

Die Streckgrenze des Schutzstahls BP500 beträgt nicht weniger als 1250 MPa, so dass seine Rückfederung Trend ist größer als der von gewöhnlichen Stahlplatten.

Die wichtigsten Methoden zur Verbesserung der Präzision von Biegeteilen:

  • Ändern Sie die lokale Struktur von Biegeteilen
  • Wählen Sie Materialien mit geringer Streckgrenze und großem Elastizitätsmodul
  • Ersetzen Sie freies Biegen und Formausgleich durch korrektes Biegen

Die Verbesserung der Biegefederung der BP500-Platte wurde hauptsächlich durch die Methode der Formkompensation erreicht, da die Verstärkungsplatte nicht in die Form eingefügt werden konnte. Biegeposition aufgrund von Einschränkungen bei der Form der Biegeteile.

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Biegeversuche an BP500-Platten mit einem Biegeradius von 20 mm und Biegewinkeln von 90°, 120° bzw. 135°.

Tabelle 1 Das Verhältnis zwischen Biegung Rückfederung Winkel und Biegemittelpunktswinkel für BP500-Platten

BiegezentrumswinkelRückfederungswinkel
90°14°
120°18°
135°21°

Wie aus der Tabelle hervorgeht, steigt mit zunehmendem Biegewinkel auch die Elastizität.

Bei der Konstruktion der Biegematrize für das Material BP500 wurde eine Kompensation des Rückfederungswinkels von 14° (für einen Biegewinkel von 90°) an den Abkantwerkzeugen vorgenommen.

Die Form wurde mit einem negativen Winkel entworfen, um die Biegeelastizität der BP500-Platte zu optimieren und die Präzision der Biegeteile zu verbessern.

Abbildung 3 zeigt den Aufbau des unteren Biegestempels vor und nach der Rückfederungskompensation.

Die Struktur der unteren Biegematrize vor und nach der Rückfederungskompensation

FIG. 3 Schematische Darstellung der unteren Biegematrize

Gebogenes Profil Verziehen

Aufgrund von Modellierungsanforderungen haben einige Biegeteile große Löcher in der Nähe der Biegelinie, wie in Abbildung 4(a) dargestellt.

Nach dem Stanzen der Löcher werden die Biegeteile in der Nähe des Lochs verformt, was die Montage anderer Teile beeinträchtigt.

Um dieses Problem zu lösen, wurde die Methode zum Ausstanzen der großen Löcher angepasst. Ein Teil des Lochs wurde ausgestanzt, während ein Teil des Verbindungsstreifens erhalten blieb, wie in Abbildung 4(b) dargestellt.

Nachdem der Biegevorgang abgeschlossen war, wurde der verbleibende Teil des Lochs bearbeitet.

Diese Methode verbessert das Verzugsproblem erheblich, erhöht die Ebenheit der Biegeteile und gewährleistet die korrekte Montage der Teile.

Verfahren zum Stanzen großer Löcher für Biegeteile

FIG. 4 Großlochstanzverfahren für Biegeteile

Inkonsistent Biegewinkel

Beim Biegen von BP500-Material wurde festgestellt, dass die Biegewinkel an den linken und rechten Enden von Teilen mit langen Biegelinien uneinheitlich waren.

Die Gründe für diese Unstimmigkeit sind die folgenden:

  • Wenn der Stößel der Abkantpresse die Endposition der Biegung erreicht, überschreitet die Parallelität zwischen ihm und der Tischoberfläche die Toleranz.
  • Die Parallelität zwischen der Montagefläche der oberen Matrize und der unteren Arbeitsfläche überschreitet die Toleranz.
  • Der Grad der Parallelität zwischen der V-förmigen Rille der Biegung Untergesenk und die Unterseite der Anlage die Toleranz überschreitet.
  • Die Dicke des gefalteten Blechs ist an den linken und rechten Enden unterschiedlich.

Selbst wenn die untere Biegematrize um 180° gedreht wurde, blieb der Winkelunterschied zwischen der linken und der rechten Seite der Biegeteile bestehen, und der Wert war ausgetauscht worden.

Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Größe des Kreisbogens auf der Arbeitsunterseite des Biegestempels nicht einheitlich war, was zu einer schlechten Parallelität zwischen der Installationsunterseite und der Arbeitsunterseite des Biegestempels führte.

Dies führte zu ungleichmäßigen Biegewinkeln von links nach rechts.

Durch die Nachbearbeitung des Kreisbogens auf der Arbeitsunterseite des Biegestempels wurde die Ebenheit auf 0,05 mm/m verbessert und das Problem der ungleichmäßigen Biegewinkel zwischen dem linken und rechten Ende der Biegeteile gelöst.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es beim Biegen eines hochfesten Blechs wichtig ist, den Mindestbiegeradius und die Rückfederungstendenz durch Versuche zu ermitteln.

Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse ist es notwendig, die Genauigkeit der Abkantpresse, die Präzision der Form und die Gleichmäßigkeit der Blechdicke sicherzustellen.

Weitere Optimierungen und Anpassungen der Abkanttechnik, wie z. B. die Optimierung der Positionierungsmethode, können dazu beitragen, Fehler beim Biegen von hochfesten Blechen wirksam zu reduzieren und die Durchlaufquote des Produkts zu verbessern.

Vergessen Sie nicht: Teilen ist wichtig! : )
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.

Nächster Punkt

Beherrschung von CAD/CAM: Die wichtigsten Technologien erklärt

Grundlegende Konzepte des computergestützten Entwurfs und der computergestützten Fertigung Der computergestützte Entwurf und die computergestützte Fertigung (CAD/CAM) sind ein umfassendes und technisch komplexes Fachgebiet der Systemtechnik, das verschiedene Bereiche wie die [...]

Virtuelle Fertigung erklärt: Konzepte und Prinzipien

Konzept der virtuellen Fertigung Die virtuelle Fertigung (VM) ist die grundlegende Umsetzung des tatsächlichen Fertigungsprozesses auf einem Computer. Sie nutzt die Technologien der Computersimulation und der virtuellen Realität, unterstützt durch [...]

Flexible Fertigungssysteme verstehen: Ein Leitfaden

Ein flexibles Fertigungssystem (FFS) beruht in der Regel auf den Prinzipien der Systemtechnik und der Gruppentechnologie. Es verbindet CNC-gesteuerte Werkzeugmaschinen (Bearbeitungszentren), Koordinatenmessmaschinen, Materialtransportsysteme, [...]

Erforschung von 4 hochmodernen Nanofabrikationstechniken

So wie die Fertigungstechnologie heute in verschiedenen Bereichen eine entscheidende Rolle spielt, nimmt die Nanofabrikationstechnologie eine Schlüsselposition in der Nanotechnologie ein. Die Nanofabrikationstechnologie umfasst zahlreiche Methoden, darunter mechanische [...]

Ultrapräzisions-Bearbeitung: Arten und Techniken

Unter Ultrapräzisionsbearbeitung versteht man Präzisionsfertigungsverfahren, die ein extrem hohes Maß an Genauigkeit und Oberflächenqualität erreichen. Die Definition ist relativ und ändert sich mit den technologischen Fortschritten. Derzeit kann diese Technik [...]

Die 7 wichtigsten neuen technischen Werkstoffe: Was Sie wissen müssen

Als fortschrittliche Werkstoffe werden Materialien bezeichnet, die in jüngster Zeit erforscht wurden oder sich in der Entwicklung befinden und über außergewöhnliche Leistungen und besondere Funktionen verfügen. Diese Materialien sind für den Fortschritt in Wissenschaft und Technik von größter Bedeutung, [...]

Methoden der Metallexpansion: Ein umfassender Leitfaden

Die Wulstumformung eignet sich für verschiedene Arten von Rohlingen, z. B. für tiefgezogene Tassen, geschnittene Rohre und gewalzte konische Schweißteile. Klassifizierung nach dem Medium der Wulstumformung Wulstumformverfahren lassen sich in folgende Kategorien einteilen [...]
MaschineMFG
Bringen Sie Ihr Unternehmen auf die nächste Stufe
Abonnieren Sie unseren Newsletter
Die neuesten Nachrichten, Artikel und Ressourcen werden wöchentlich an Ihren Posteingang geschickt.

Kontakt

Sie erhalten unsere Antwort innerhalb von 24 Stunden.