Precisie Platenbuigen: Kosten-Effectieve & Betrouwbare Fabricage

Buigen - soms ook flanging of persbuigen genoemd - is een van de belangrijkste en meest gebruikte technieken in high-precisie platenfabricage.

Platenbuigen stelt fabrikanten in staat om een recht stuk platen in een hoekig onderdeel te transformeren, en dit kan veel meer kosten-effectief zijn dan lassen of het bevestigen van twee afzonderlijke stukken samen.

Het buigproces werkt typisch door buiggereedschappen te gebruiken om kracht toe te passen op de platen op een manier die permanente vervorming veroorzaakt. Er zijn echter veel verschillende buigmethodes en machines die gebruikt kunnen worden om het beste resultaat te bereiken. Complexe buigberekeningen zorgen ervoor dat strakke toleranties gehaald kunnen worden.

Dit artikel dient als introductie tot platenbuigen, kijkend naar de basisprincipes van buigen, typische buigapparatuur, soorten platenbuigen, en technische overwegingen zoals buigtoelatingen en terugvering.

Wat is platenbuigen?

Platenbuigen is een metaalbewerkingstechniek gebruikt om platte stukken platen om te zetten in V-vormen, U-vormen, of kanaalvormen.

Het is een belangrijk en handig productieproces, aangezien het buigen van een plat stuk platen in een nieuwe vorm aanzienlijk goedkoper is dan, bijvoorbeeld, het frezen van een V-, U-, of kanaalvorm uit een massief werkstuk, of het gieten in een gieterij. Bovendien produceert buigen een sterker onderdeel dan, bijvoorbeeld, het lassen van twee platte stukken platen samen in een V-vorm.

Veel soorten platenbuigen omvatten het gebruik van een machine die een brake wordt genoemd, soms een buigmachine of een platenvouwmachine. Kracht kan handmatig of met, bijvoorbeeld, hydraulica worden toegepast. Een hydraulische pers kan hoge krachten uitoefenen en kan dus dikker platen buigen.

Apparatuur voor platenbuigen

Het belangrijkste stuk platenbuigapparatuur is de brake, die in verschillende duidelijke vormen komt:

• Een gevelbrake is een eenvoudige buigmachine - en de meest wijd gebruikte platenbrake in de productie - die een stuk platen vastklemt aan een plat oppervlak, en vervolgens, via beweging van een beweglijk buigblad, kracht gebruikt om rechte buigen of eenvoudige vouwen te maken.
• Een persbrake is een buigmachine die een bewegende poinçon en een bijbehorende matrice gebruikt. Tijdens de buigoperatie wordt het platen op de matrice geplaatst en de poinçon met kracht in het metaal geduwd, wat het in de matrixopening forceert. Afhankelijk van de vorm van de matrice kan een persbrake worden gebruikt om V-buigen, U-buigen, en andere vormen te maken.
• Een doos-en-pan brake (ook bekend als een vingersbrake) is een andere soort platenbrake die een rij metaal "vingers" gebruikt om meerdere buiglijnen te creëren. Zoals de naam suggereert, wordt de doos-en-pan brake vaak gebruikt om op maat gemaakte dozen te maken.
• Een staafvouwmachine is een kleine en eenvoudige buigmachine met een enkele handvat die het platen vastklemt en het in een enkele beweging buigt.

Soorten platenbuigen

Er zijn verschillende variëteiten van buigen gebruikt om verschillende buigen op verschillende manieren te bereiken. Drie van deze buigmethodes (luchtbuigen, bodembuigen, en prägen) gebruiken een persbrake, terwijl de andere diverse machines gebruiken om de gewenste buigen te creëren.

Luchtbuigen

Luchtbuigen is een persbrake buigmethode waarbij een poinçon het platen in een matrice forceert maar niet zo ver dat het de wanden van de matrice aanraakt.

Deze methode is niet zo nauwkeurig als andere, maar het is uiterst flexibel: het kan worden gebruikt om V-, U-, en andere gevormde buigen te maken. Dit is deels omdat de matrixgeometrie niet exact hoeft te corresponderen met de gewenste platenbuig, aangezien geen contact wordt gemaakt tussen de twee oppervlakken.

Bodembuigen

Bodembuigen is een andere persbrake buigmethode. Tijdens het bodembuigproces forceert de poinçon het platen volledig in de matrice, wat een buig creëert die correspondeert met de geometrie van de binnenkant van de matrice. Het wordt gebruikt om V-vormige buigen te maken.

Prägen

Prägen is een duurdere soort persbrake buigen waarbij een poinçon met veel grotere kracht op het platen en in de matrice wordt gedaald, wat een permanente vervorming creëert met heel weinig terugvering. (Wat betekent dat het metaal niet terugbuigt zodra de poinçon wordt ingetrokken.)

Vouwen

Vouwen kan worden uitgevoerd op machines zoals een gevelbrake of een staafvouwmachine. Het platen wordt vastgeklemd voordat een klembalk omhoog gaat om het metaal om een profiel te buigen. Vouwen bereikt een V-vormige buig en stelt positieve of negatieve buighoeken toe.

Wissen

Wissen (of randbuigen of wispbuigen) is een andere buigmethode geschikt voor machines zoals gevelbrakes en staafvouwmachines (en in sommige gevallen persbrakes). Het is sneller dan vouwen maar kan meer schade aan het oppervlak van het platen toebrengen.

Rollbuigen

Rollbuigen is misschien wel het meest unieke platenvormproces vanwege de gebruikte machine. Een rollbuigsysteem heeft drie cilindrische rollen om platen in een boog te buigen, en is daarom nuttig voor de fabricage van pijpen, buizen, en andere afgeronde onderdelen.

Stapbuigen

Stapbuigen - soms bumpbuigen genoemd - is een manier om een gladde gebogen buig (zoals die geproduceerd via rollbuigen) te benaderen met een persbrake. Door meerdere kleine V-vormige buigen opvolgend uit te voeren, kan stapbuigen produceren wat eruitziet als een gebogen buig.

Terugvering uitgelegd

Wanneer platen in een nieuwe vorm worden gebogen, verleent het van nature tot een bepaalde mate terug nadat de buigkracht is verwijderd. Dit heet "terugvering".

Terugvering treedt op door de druksterkte van het gebogen platen. Wanneer platen worden gebogen, wordt de ene kant getrokken en gerekt, terwijl de andere kant gecomprimeerd wordt; echter, aangezien het materiaal een hogere druksterkte heeft dan trekkracht, weerstaat de gecomprimeerde kant de vervorming succesvol en dekomprimeert zichzelf wanneer de kracht wordt verwijderd.

Terugvering is geen groot probleem, maar het betekent dat fabrikanten moeten compenseren voor de verwachte terugvering door het platen over te buigen. Als het metaal opzettelijk iets overgebogen wordt, zal een kleine mate van natuurlijke terugvering resulteren in de correcte hoek.

Natuurlijk is het berekenen van terugvering verre van eenvoudig, en er zijn verschillende variabelen die de ernst van de terugvering beïnvloeden, inclusief het type en de dikte van het materiaal. Ook resulteren grotere binnenstraalen in grotere terugvering.

Berekeningen en toelatingen

Wanneer een stuk platen gebogen wordt, wordt de buitenkant van de buig uitgerekt, en zijn afmetingen zijn daarmee gewijzigd. Dit betekent dat, bijvoorbeeld, de totale lengte van de twee benen van een V-vormige buig langer zal zijn dan het oorspronkelijke platte patroon.

Dus als de afmetingen gewijzigd zijn, hoe ontwerpen we dan nauwkeurig een onderdeel, ervoor zorgen dat het past met andere componenten? Hoe beslissen we hoe lang het platte stuk platen moet zijn? Om te compenseren voor veranderingen in afmetingen, moeten we buigtoelage incorporeren: het verschil tussen de lengte van het uitgevouwen blad en de som van de lengtes van elke been van het afgewerkte gebogen onderdeel.

Buigtoelagerekeningen houden rekening met factoren zoals platendikte, buigstralen, buighoeken, en K-factor (verhouding van neutrale as locatie tot materiaaldikte). De vereiste buigtoelage voor een platenonderdeel kan worden uitgewerkt met een buigtoelagerekenmachine.

Beste platenmaterialen en diktes voor buigen

Sommige platenmaterialen zijn beter voor buigen dan andere. Over het algemeen zijn de beste buigmaterialen smeeibaar en niet bros.

Populaire materialen voor platenbuigen omvatten:

• Zacht staal: Kan bij elke temperatuur worden gebogen.
• Veerstaal: Buigbaar na aanlassen.
• Legeringstaal 4140: Buigbaar na aanlassen.
• Aluminium 5052: Hoogst buigbaar vergeleken met andere aluminiumlegeringen.
• Koper: Hoogst buigbaar.

Materialen die moeilijker (hoewel niet onmogelijk) te buigen zijn omvatten aluminium 6061, koolstofstaal, titanium, messing, en brons. Roestvrij staal kan worden gebogen, met de 300-serie die duktiler is dan andere.

Korrelrichting

De richting van de platen korrel - de richting waarin de kleine kristallen van het metaal zijn uitgerekt door het oorspronkelijke walzen van het blad - beïnvloedt hoe het buigt.

Korrelrichting maakt platen sterker over de ene as en zwakker over de andere. Buigen met de korrel (longitudinaal) kan de kans op kraken, scheuren, of sinaasappelschil vergroten; buigen tegen de korrel in vermindert de kans op deze problemen.

Maar hoewel buigen tegen de korrel de kans op breuk vermindert, vereist het ook grotere kracht, aangezien het platen sterker is. Het kan daarom resulteren in meer terugvering en meer compensatie in dit opzicht vereisen.

3ERP is een expert in platenprototyping met jarenlange ervaring in het buigen van materialen. Neem contact met ons op voor een gratis offerte voor uw volgende platenproject.