Biegen

Definition Biegen:

Biegen ist das Umformen eines festen Körpers, wobei der plastische Zustand (bleibende Formänderung) des Werkstoffes in der Umformzone im Wesentlichen durch ein Biegemoment bewirkt wird. Dieses wird hervorgerufen durch von außen aufgebrachte Zug- oder Druckbeanspruchung bzw. durch Drehmomente.

Was ist Elastizität und Plastizität:

Umformen heißt, durch äußere Kräfte die Form eines Werkstückes bleibend zu verändern.

Dazu muss sich der Werkstoff plastisch verhaften, das heißt, er darf nach Aufhebung der äußeren Kräfte nicht in seine alte Form zurückkehren.

Jede Formgebung beginnt im elastischen Bereich. Bei  Entlastung geht hier die Formänderung noch vollständig zurück.

Wenn eine bleibende Formänderung erzielt werden soll, muss die äußere Kraft gesteigert werden, bis die plastische Formänderung eintritt.

Die Grenze zwischen elastischem und plastischem Bereich nennt man Elastizitätsgrenze.

Beim Biegen wird die Elastizitätsgrenze überschritten. Der Werkstoff wird plastisch verformt.

Neutrale Faser:

Beim Biegen werden die äußeren Bereiche des Werkstückes gestreckt, die inneren dagegen gestaucht. Zwischen beiden befindet sich ein Werkstoffbereich, dessen Länge sich beim Biegen nicht ändert. Dieser Bereich wird als neutrale Faser bezeichnet.

Die gestreckte Länge von Biegeteilen entspricht der Länge der neutralen Faser.

Biegewiederstand & Biegefestigkeit:

Jeder Werkstoff setzt seiner Formänderung durch Biegekräfte einen Wiederstand entgegen. Dieser Wiederstand wird als Biegewiederstand bezeichnet und ist für die verschiedenen Werkstoffe unterschiedlich. Wichtig sind dabei auch die Form des Querschnitts und die Lage der neutralen Faser.

Die Biegefestigkeit (sigma) ist die größte Spannung, die ein Werkstoff bis zum Bruch erträgt. Die Einheit der Biegefestigkeit ist das MPa (1MPa =1N/mm²)

Mindestbiegeradius:

Die Größe des Biegeradius hängt ab von:

• -          Der Dehnbarkeit des Werkstoffes,
• -          Der Dicke des Werkstückes,
• -          Dem Biegewinkel

Mit steigender Festigkeit nimmt die Dehnbarkeit von Werkstoffen ab. Deshalb muss der Biegeradius für Werkstoffe mit hoher Festigkeit größer sein als für solche mit niedriger  Festigkeit.

Mit steigender Werkstückdicke werden die äußeren Werkstofffasern in der Zugzone immer mehr gestreckt. Bei zu kleinem Biegeradius kann der Werkstoff über die Zugfestigkeit hinaus belastet werden und dadurch einreißen. Deshalb muss der Biegeradius für Werkstücke mit großer Dicke größer sein als für solche mit kleiner Dicke.

Mit steigendem Biegewinkel werden die äußeren Werkstofffastern in der Zugzone immer mehr gestreckt. Bei zu großem Biegewinkel kann der Werkstoff über die Zugfestigkeit hinaus belastet werden und dadurch einreißen. Deshalb muss der Biegeradius für Werkstücke mit großem Biegewinkel größer sein als für solche mit kleinem Biegewinkel.

Faustregel für Mindestbiegeradien:

Stahl                                     r= 1 bis 3 x s

Kupfer                                 r= 0,8 bis 1,2 x s

Alu                                        r= 2 bis 2,5 x s

Messing, Zink                   r= 1 bis 2 x s

Arbeitsvorgang Kant- und Rundbiegen von Hand:

Beim Biegen wird ein Teil des Werkstückes durch Hand- oder Maschinenkraft an einer bestimmten Stelle (Kantbiegen) oder fortlaufend an mehreren eng aneinander liegenden Stellen (Rundbiegen) in eine andere Form gebracht.

-          Schritt 1: Werkstück fest im Schraubstock spannen

-          Schritt 2: Hammerschläge immer in Richtung fester Backe

Beim Rundbiegen ist das Biegen von Werkstoff mit einem größeren Biegeradius als dem kleinstmöglichen. Beim Rundbiegen im Schraubstock wird die erforderliche Biegeform mit dem Werkstück zusammen gespannt

Arbeitsschritte zur Herstellung einer Rohrschelle:

• 1.       Werkstück in den Schraubstock spannen, dabei  angerissene Mitte des Werkstücks mit Mitte des Biegedorns müssen Übereinstimmen
• 2.       Werkstück biegen mit Biegedorn oder Biegeschiene (Rundbiegen)
• 3.       Nachspannen
• 4.       Form nach Zeichnung mit Biegebacken herstellen, dabei Setzeisen benutzen.

Biegen von Rohren und Profilen:

Beim freien Biegen von Rohren ohne Hilfsmittel entstehen besonders große Querschnittsveränderungen. Dadurch entstehen am Außenbogen Einschnürungen und Risse in der Rohrwandung.

Das Rohr wird im Biegebereich abgeflacht und bekommt eine ovale Form. Die Veränderungen sind bei Rohren deshalb so groß, weil sich die äußeren Fasern nicht an innerwiegenden Fasern abstützen können. Um dieses zu vermeiden, werden entsprechende Mahnahmen angewendet, damit wird die Form des Rohres beibehalten.

Das kann durch Folgende Methoden geschehen:

• -          Sandfüllung
• -          Schmelzbarer Stoff
• -          Zugfeder

Ausklinken von Gehrungen:

Beim Biegen von Profilstahlen muss je nach Biegewinkel der zugehörige Gehrungsausschnittwinkel ausgesenkt bzw. gesägt werden, damit die Schenkel nach dem Biegen geschlossen sind

Beim Anreißen ist der Abstand a zu berücksichtigen, der von der Schenkeldicke s und dem Biegewinkel a abhängig sind

Je größer der Biegewinkel a, desto größer wird der Abstand !

Biegewerkzeuge und Biegemaschinen:

Zu Biegemaschinen gehören:

• -          Schwenkbiegemaschinen : eine kreisende Bewegung wird ausgeübt
• -          Rundbiegemaschinen : eine geradlinige Bewegung wird ausgeübt
• -          Gesenkbiegemaschinen : Walze

  Zu Biegewerkzeugen gehören:

• -          Flachzange : zum Halten von Ösen und Winkeln
• -          Schlosserhammer
• -          Schraubstock
• -          Schonhammer
• -          Biegeform : zum Rollen von Blechen
• -          Biegevorrichtung :          - Vorrichtungen die die Biegeform vorkörpern
•                                                - Herstellung großer Stückzahl
• -          Biegedorn
• -          Setzeisen

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Unfallverhütung:

• -          Werkstück fest und sicher einspannen
• -          Hammerkopf muss Fest sein
• -          Werkstück immer in Richtung feste Backe biegen