Strenx, Hardox and Docol - Biegen von hochfestem Stahl

Diese Broschüre behandelt das Biegen von hochfestem Stahl für die Marken Hardox, Weldox, Domex und Docol. Der Inhalt ist als ein Führer zu verstehen und enthält allgemeine Empfehlungen, um die besten Biegeergebnisse zu erreichen.
Das Biegen von hochfesten Stahlblechen und –platten ist selten schwierig, aber es gibt gewisse Parameter, die berücksichtigt werden müssen und die in dieser Broschüre behandelt werden.
Ein Material von hoher Reinheit mit wenigen Einschlüssen ist von grundlegender Bedeutung für das Erreichen eines guten Biegeergebnisses. Das moderne Verfahren von SSAB sorgt für eine hohe Oberflächenqualität und hält hohe Anforderungen an Toleranzen und mechanische Eigenschaften ein.

Vorbereitung vor dem Biegen

• Kontrollieren Sie die Rollrichtung des Bleches. Wenn möglich, richten Sie die Rollrichtung senkrecht zur Biegelinie aus. Das Blech kann so oft enger gebogen werden als wenn die Biegelinie parallel zur Rollrichtung verläuft, Abbildung 1.
• Kontrollieren Sie die Oberflächengüte des Bleches. Eine beschädigte Oberfläche kann die Biegefähigkeit beeinträchtigen, da sie die Ursache von Brüchen sein kann. Bei schweren Blechen können Mängel wie Kratzer und Rost oft durch sorgfältiges Abschleifen beseitigt werden. Das Abschleifen von Rissen soll vorzugsweise senkrecht zur Gesenkbiegelinie erfolgen.
• Thermoschnitte und Scherkanten sollten entgratet und mit einem Schleifer gerundet werden.
• Kontrollieren Sie den Zustand der Werkzeuge.
• Um einen übermäßigen Werkzeug verschleiß zu vermeiden, sollten die Werkzeuge härter als das zu bearbeitende Teil sein.
• Kontrollieren Sie, dass die Werkzeuge und die Werkzeugeinrichtung den Empfehlungen in dieser Broschüre genügen.

Die Kanten der Gesenknöffnung sollten immer so hart oder härter als das zu biegende Blech sein, um eine Beschädigung des Gesenks zu vermeiden
Eine einfache Art und Weise dies zu erreichen besteht darin, in die Gesenkkanten Rillen einzuschleifen und in diese Rillen Stangen aus z.B. gehärtetem Stahl einzulegen
Der Kantenradius des Gesenks sollte mindestens die Hälfte des Bleches betragen

Zu Berücksichtigen

• Beachten Sie die Sicherheit und befolgen Sie die örtlichen Sicherheitsvorschriften. Nur qualifiziertes Personal soll sich an der Maschine oder in ihrer Nähe aufhalten Wenn hochfester Stahl gebogen wird, sollte niemand vor der Biegepresse stehen.
• Kontrollieren Sie, dass der Stempel zusammen mit dem Werkstück nicht in das Gesenk hineinreicht.
• Berücksichtigen Sie Rückfederung. Vermeiden Sie erneutes Biegen zur Berichtigung des Profilwinkels. Wird das Material einem vorherigen Verarbeitungsverfahren ausgesetzt, reduziert dies die Biegefähigkeit stark.
• Biegekraft, Rückfederung und generell der empfohlene Mindeststempelradius nehmen mit der Festigkeit des Stahls zu.
• In vielen Fällen ist bei Hardox und Weldox die Kennzeichnung des Bleches senkrecht zur Rollrichtung eingestanzt. Vermeiden Sie es wegen des Rissrisikos, dass das Stanzen in der Biegelinie erfolgt.
• Strahlreinigung kann eine negative Wirkung auf die Biegbarkeit haben. Empfehlungen für Hardox- und Weldox-Produkte basieren auf Tests mit gestrahlten und lackierten Oberflächen. Die Empfehlungen für Domex und Docol basieren auf Tests ohne gestrahlte Oberfläche.
• Hohe Beanspruchung kann eine örtliche Temperaturerhöhung in der Biegung verursachen. Dies könnte eine negative Wirkung auf die Biegbarkeit haben, besonders bei Dicken über 20 mm. Reduzieren Sie die Stempelgeschwindigkeit, wenn möglich, um die Temperaturunterschiede innerhalb des Werkstücks zu verringern
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Werkzeuge

GESENKBREITE
Rückfederung nimmt mit zunehmender Gesenkbreite zu, während die Stempelkraft abnimmt. Stellen Sie sicher, dass der Öffnungswinkel des Gesenks ein gleichmäßiges Biegen zum Ausgleich von Rückfederung erlaubt. Eine erhöhte Gesenköffnungsweite kann in vielen Fällen den Beanspruchungswert in der Biegung verringern. Stellen Sie auch sicher, dass während des Biegens genug Platz für den gewählten Stempel und das Werkstück in des Gesenks vorhanden ist, ohne das Gesdenk verformen. Die empfohlene Mindestgesenköffnungsweite ist in den Tabellen 2 und 3 angegeben.
Der Gesenkkantenradius sollte mindestens die Hälfte der Blechdicke betragen. Alternativ sollte die Dicke erhöht werden, um den Druck auf den Gesenkkantenradius zu minimieren und damit das Risiko von Gesenkmarkierungen .zu reduzieren.

STEMPEL
Der geeignete Stempelradius ist zusammen mit der Gesenkbreite der wichtigste Parameter. Beim Für Stahl mit einer Streckgrenze über ca. 500 MPa wird ein Stempelradius der gleichen Größe oder etwas größer als der gewünschte Biegeradius empfohlen. Die Tabellen 2 und 3 auf Seite 7 zeigen den empfohlenen Mindeststempelradius beim Biegen auf 90°.

 

ZUSTAND DER WERKZEUGE

Durch den hohen Berührungsdruck zwischen Blech und Werkzeugen beim Biegen von hochfestem erhöht sich der Verschleiß der Werkzeuge etwas. Kontrollieren Sie regelmäßig, dass der Stanzradius und der Kantenradius beide konstant sind. Bei Biegungen, die in einer Konstruktion gerissen sind, hat sic h der Riss in vielen Fällen von der Druckseite der Biegung ausgedehnt, Abb. 2. Dies kann oft dem schlechten Zustand der Stanze zugeschrieben werden. Die Kanten des Gesenks sollten sauber und unbeschädigt bleiben.

 

 

MASCHINENSTABILITÄT

Die erforderliche Stempelkraft ist beim Biegen von hochfestem Stahl oft groß. Der statische Reibungskoeffizient ist typischerweise höher als der kinetische. Dies kann dazu führe, dass das Blech auf der Kante eines Gesenkkantenradius greift und gleichzeitig über die andere gleitet. Auf diese Weise bewegt sich das Werkstück während des Biegens ungleichmäßig in des Gesenk nach unten. Diese als Hängenbleiben und Gleiten bezeichnete Erscheinung kann zu höheren Beanspruchungen beim Biegen führen. Benutzen Sie eine stabile Maschine und stabile Werkzeugbefestigung. Schmierung der Gesenkkante oder Benutzung eines drehenden Gesenkkantenradius kann hilfreich sein, indem Hängenbleiben und Gleiten vermeiden werden und auch die Stempelkraft reduziert wird.

 

 

ÜBERKRONUNG

Überkronung gleicht die elastische Ablenkung der Biegemaschine unter Last aus, Abbildung 4. Der Stempelmittelteil und das Gesenk werden am stärksten ausgelenkt. Durch Überkronung kann die Ablenkung ausgeglichen werden, so dass der gleiche Biegewinkel über die gesamte Rohteillänge erreicht wird. Wenn sich das Biegeprofil auf der Biegelinie krümmt, lässt sich dies durch Überkronen nicht kompensieren.
Nach der Entlastung entstehen auf der gestreckten Seite Druckbeanspruchungen, zur gleichen Zeit wie Zugbeanspruchungen auf der zusammengepressten Seite entstehen, Abbildung 2. Die Beanspruchungsverteilung über die Blechdicke verursacht Längsbeanspruchungen. Es sind diese Beanspruchungen, die versuchen das Profil zu krümmen. Die Größenordnung der Krümmung hängt hauptsächlich von der Flanschhöhe und der Profilsteifheit ab.
Zusätzliche Betrachtungen sind bei Einstellung des Überkronens sind bei stufenweisem Biegen von langen Profilen anzustellen.

 

Biegekraft

Um eine Schätzung der Kraft anzustellen, die während des Biegens benötigt wird, beachten wir nicht nur die Biegelänge, die Blechdicke, die Gesenkbreite und die Zugfestigkeit, sondern auch den sich während des Biegens ändernden Hebelarm. Es wird davon ausgegangen, dass die Spitzenbelastung bei normaler Reibung (keine Schmierung) bei einem Biegeöffnungswinkel von 120° erreicht wird. Es werden Probetests empfohlen.

P = Biegekraft (metrisch)
t = Blechdicke mm
W = Gesenkbreite
b = Biegelänge, mm
R_m = TZugfestigkeit, MPa (Tabelle 1))
R_d = Gesenkeintrittsradius, mm
R_p = Stempelradius, mm

Die SSAB-Biegeformel wird durch Tests für 90°-Biegungen überprüft, siehe Abbildung 5.

BEISPEIL 1

 

Eine bestimmte Druckbremse ist gerade in der Lage, 20 mm dickes Stahlblech EN10025 – S355 in einem Gesenk mit einer 200 mmÖffnung und einem Gelenkeintrittsradius von 15 mm zu biegen. Der Stempelradius ist 40 mm.

Wenn das gleiche Gesenk und der gleiche Stempel benutzt werden und die Biegelänge die gleiche ist, ein wie dickes HARDOX-Blech 400 kann die Druckbremse dann biegen?

Die Biegekräfte sollten die gleichen sein, und nur die Blechdicke (t) und die Zugfestigkeit (Rm) sind unterschiedlich. Durch Ersatz in obiger Formel und Vereinfachung: 20² x 550 = t² x 1250 ist die Dicke (t) des HARDOX-Blechs 13,3 mm, das Verhältnis R/t ist dann 40/13.3 = 3.0.

Entsprechend Tabelle 2 kann das Hardox-Blech 400 mit diesem Stempelradius quer zur Rollrichtung gebogen werden. Das Verhältnis W/t ist 200/13.3 = 15,0. was nach Tabelle 2 zufriedenstellend ist.

BEISPIEL 2

 

Eine 2000 mm lange Klammer soll durch Biegen eines Blechs erzeugt werden. Die Wahl ist zwischen dem Einsatz von:
a) 10 mm dickem Blech nach EN10025 – S355 mit einer typischen Zugfestigkeit von 550 MPa,
oder
b) 7 mm dickem Blech WELDOX 700 mit einer typischen Zugfestigkeit von 860 MPa.e

In beiden Fällen ist ein vorhandenes Gesenk mit einer 100 m weiten Gesenköffnung und einem Eintrittsradius von 10 mm zu benutzen. Der Stempelradius ist in beiden Fällen 14 mm. Welche Presskraft wird für jede Stahlqualität benötigt?

Für S355

Für Strenx 700

Da die Blechdicke einen größeren Einfluss als die Festigkeit hat, ist die zum Biegen von WELDOX-Blech benötigte Kraft in diesem besonderen Fall niedriger

Rückfederung

Die Rückfederung nimmt mit der Stahlfestigkeit und dem Verhältnis zwischen Gesenkbreite und (W/t) zu. Die Werkstoffstreckgrenze hat den größten Einfluss.
Beim Biegen wird eine unterschiedliche Restbeanspruchungsverteilung über den Biegequerschnitt erreicht. Der Wert der plastischen Beanspruchung und die Verteilung dieser Beanspruchungen kontrollieren die Rückfederungstendenz. Alle Rückfederung ist voll elastisch.
Zum Ausgleich der Rückfederung sollte das Gesenk so geformt werden, dass eine Überdehnung ohne Prägung des Materials möglich ist. Es ist sehr schwierig, die Rückfederung eines Materials beim Biegen genau vorherzusagen, da dies in großem Umfang von jeder individuellen Werkzeugeinrichtung abhängt. Deswegen werden Tests empfohlen. Für dünnere Platten oder Bleche (t < 10 mm) lässt sich eine Schätzung der Rückfederung des Materials in Grad durch Teilen der Zugfestigkeit (MPa) durch 100 erreichen.
Eine Vorbedingung ist, dass die Breite ca. 10 – 12 x die Blechdicke beträgt.

PARAMETER, DIE DIE RÜCKFEDERUNG BEEINFLUSSEN:

• Streckgrenze des Werkstoffs – eine höhere Streckgrenze verursacht eine größere Rückfederung.
• Stempelradius – ein erhöhter Stempelradius verursacht eine größere Rückfederung.
• Gesenkbreite – eine größere Gesenkbreite verursacht eine größere Rückfederung.
• Die Beanspruchungshärtung des Werkstoffs.
• Reibung zwischen Blech und Werkzeugen – niedrige Reibung kann geringere Rückfederung verursachen.

Biegeempfehlungen

Da die Produkte von SSAB für verschiedene Anwendungen entwickelt werden und spezialisiert sind, variieren die Biegetests und deren Bewertung.
Für Produkte aus den Hardox-, Weldox- und Domex- Bereichen wird das empfohlene Verhältnis zwischen dem Stempelradius und der Platten/Blechdicke (R/t) in Tabelle 2 angegeben.
Für Docol-Produkte wird das Verhältnis zwischen innerem Mindestradius und Blechdicke (Ri/t) in Tabelle 3 angegeben.
Diese Biegeempfehlungen basieren auf einstufigen Biegetests auf 90° nach Entlastung. Die Öffnungsweite ist ein Richtwert und kann etwas variieren, ohne die Biegeergebnisse zu beeinflussen.
Tabelle 2 und 3 zeigen eine kleine Auswahl des SSABProduktumfangs. Für Informationen über andere Werkstoffe und mehr technische Informationen kontaktieren Sie bitte den TechSupport oder besuchen www.ssab.com.
Strenx and Hardox is delivered with guaranteed bending performance according to Strenx and Hardox guarrantee. For more information contact your local SSAB representative.

SSAB ist weltweit führend in hochfestem Mehrwertstahl. SSAB bietet Produkte entwickelt in enger Zusammenarbeit mit seinen Kunden. Um eine stärkere. Leichtere und nachhaltigere Welt zu erreichen . SSAB hat Mitarbeiter in über 45 Ländern und Produktionsstandorte in Schweden und in den USA. SSAB ist an der NASDAQ OMX. www.ssab.com