Gewusst wie (Teil1)


Technologie . Einstellung und Ausstattung einer Dornbiegemaschine

In diesem zweiteiligen Exkurs erleben Sie mit transfluid® den Variantenreichtum einer Dornbiegemaschine. Zum Kennenlernen dreht sich hier, im ersten Teil, alles um die grundlegenden Dinge, von der Ausstattung bis zur Einstellung.

Die richtige Ausstattung:

Je extremer die Wünsche, umso besser muss die Ausstattung sein. Daran besteht kein Zweifel. Aber eines darf bei alledem nicht vergessen werden: Steigen die Anforderungen und werden die Wünsche extremer, müssen auch die Bediener ihr Wissen anpassen. So ist beim Biegen von dünnwandigen Materialien, engen Radien oder anspruchsvollen Werkstoffen mehr Know-how gefragt als beim Biegen von ausschließlich dickwandigem Material oder nur großen Biegeradien.

Seinen Kunden bietet transfluid® Workshops an, in denen die Bediener einer Dornbiegemaschine auf die unterschiedlichen Anforderungen vorbereitet und mit dem nötigen technischen Wissen ausgestattet werden – für die richtige Einstellung.

Aber zunächst einmal steht die richtige Ausstattung im Mittelpunkt:

Die Maschine

  • muss stabil und präzise sein
  • verfügt bei engen Radien über eine Nachdrückvorrichtung
  • arbeitet bei Radien kleiner 1xD vollelektrisch, um eine einfache Synchronisation der Achsen durchführen zu können

Dornbiegemaschine

Das Werkzeug

  • muss präzise gearbeitet sein und intern verriegeln
  • verfügt über eine sicher haltende Materialklemmung (profilierte Spannflächen
  • keinerlei mechanische Einstellungen sollten beim Rüsten notwendig sein
  • verfügt beim Dorn- und Faltenglätten über gute Notlaufeigenschaften gegenüber dem Werkstoff (Beschichtung, alternative Werkstoffe am Werkzeug)

Der Schmierstoff

  • muss in der Menge genau dosierbar sein
  • passt zum Werkstoff
  • leicht und umweltfreundlich entfernbar für den Kunden

Was passiert beim Biegen?

Das Biegen von Rohren und Profilen ist eines der am häufigsten genutzten Umformverfahren. Charakteristisch für alle Biegeteile ist die Spannungs- und Dehnungsverteilung mit:

  • Zugspannung im Außenbogen, in der der Werkstoff abgestreckt wird
  • Druckspannung auf der Innenseite, wo es zu einer Materialaufdickung kommt
  • und einer weitgehend spannungs- und dehnungsfreien Ebene zwischen den beiden erstgenannten Bereichen auf der sogenannten „neutralen Faser“

Die Abstreckung ist in erster Linie vom Biegeverfahren und dem Biegeradius abhängig. Bei einem größeren Biegeradius nimmt die Längendehnung auf dem Außenbogen ab und das Material wird weniger abgestreckt. Bei der Verwendung eines Biegedorns steigt die Abstreckung des Materials auf dem Außenbogen im Vergleich zum dornlosen Biegen an.

Gewusst wie

Ob mit oder ohne Dorn gebogen wird, ist bei der Materialaufdickung an der Innenseite des Rohres unerheblich. Beim dornlosen Biegen kommt es zu einer Abflachung des Bogens, wenn die physikalischen Verhältnisse nicht berücksichtigt werden (Durchmesser-Radius-Wandstärke). Mit dem Einsatz des Biegedorns erhöht sich allerdings durch den größeren Reibwiderstand auch das erforderliche Biegemoment. Bei dünnwandigeren Rohren ist ab einem bestimmten  Verhältnis von Durchmesser zu Wanddicke (d/s > 16) eine Faltenbildung auf der Innenseite der Rohre zu beobachten. Mit dem Einsatz eines geeigneten Biegedorns und eines Faltenglätters kann die Faltenbildung verhindert bzw. vermindert werden.

Die richtige (Grund-) Einstellung!

Biegerolle

Bei der Installation der Biegerolle auf der Maschine ist darauf zu achten, dass diese flach auf dem Biegearm (Werkzeugteller) liegt. Die Verbindung/Bohrung vom Werkzeug zur Maschine muss absolut spielfrei sein. Die Passfederverbindung muss ebenfalls ohne Spiel gefügt sein.

Klemmstück

Das Klemmstück muss exakt auf gleicher Höhe stehen wie der Spannbereich der Biegerolle. Bei intern verriegelten Spannstücken sollte unbedingt beachtet werden, dass die Verriegelung passend zueinander steht.

Gleitstück

Das Gleitstück muss in der Höhe exakt gegenüber der Biegerolle und dem Klemmstück ausgerichtet sein. Insbesondere sollte darauf geachtet werden, dass die axiale Distanz zwischen Klemmstück und Gleitstück möglichst gering ist. Die Gleitstückhalter müssen so eingestellt werden, dass sich eine genaue axiale Linie innerhalb des Werkzeuges ergibt: Sowohl vorn an der Biegerolle, als auch im hinteren Bereich. Der gewünschte Biegewinkel ist mit entsprechender Länge des Gleitstücks herstellbar. Zusätzlich muss die radiale Einstellung des Gleitstücks so ausgerichtet sein, dass es mit geringem Druck am Rohr anliegt. Auf keinen Fall dürfen die obere und untere Flanke des Gleitstücks an den Flanken der Biegerolle anliegen.

Faltenglätter

Die nächste wichtige Komponente bei einem Biegewerkzeug ist der Faltenglätter. Er ist immer dann erforderlich, wenn Falten im Innenbogen entstehen, die durch einen engen Radius oder eine geringe Wandstärke bedingt sind.

Die Spitze des Faltenglätters ist sehr dünn und leicht elastisch. Sie passt sich exakt dem Radius der Biegerolle an. Der Faltenglätter sollte axial parallel zum Gleitstück bzw. zum Rohr stehen. Eine leichte Schrägstellung des Faltenglätters (max. 1°) ist akzeptabel, so dass er im hinteren Bereich nicht straff am Rohr anliegt. Die Spitze des Glätters darf bei der ersten Installation axial nach vorn auf keinen Fall auf der Mitte der Biegerolle oder davor stehen. Die richtige Einstellung ist direkt hinter der Tangente der Biegerolle.


Die sicherste Art den Faltenglätter einzustellen ist es, ein Rohr über den Innendorn zu schieben (siehe nächster Punkt „Biegedorne“) und dann den Spannvorgang auszuführen. Das Klemmstück sollte dabei in der hinteren Position verbleiben. Danach muss der Glätter von Hand so weit wie möglich in den Spalt nach vorn geschoben werden, der sich zwischen Biegerolle und Rohr ergibt. In dieser Position kann der Glätter fixiert werden. Er sollte nun in der richtigen Position sein.

Der Faltenglätter muss über möglichst gute Notlaufeigenschaften zum Rohrmaterial verfügen. Es wird Alubronze bei Edelstahl, Stahl, Inconel, Titan und anderen exotischen Materialien verwendet. Faltenglätter aus Stahl kommen bei Kupfer, Aluminium und anderen NE-Metallen zum Einsatz. Um Verschleiß vorzubeugen, kann eine Schmierung des Glätters durchaus sinnvoll sein.

Biegerdorne

Die Materialien der Biegedorne sind praktisch identisch mit den Materialien der Faltenglätter. Der Punkt, an dem die Spitze des Biegedorns aus dem konischen oder runden in den zylindrischen Bereich übergeht, sollte exakt in der Mitte, auf die Tangente der Biegerolle eingestellt werden. Mit dieser Grundeinstellung kann ein Biegevorgang ausgeführt werden. Entsprechend dem Resultat müssen dann eventuell der Biegedorn und der Faltenglätter noch einmal final justiert werden.

Es sollte darauf geachtet werden, dass der Dorn über die Dornschmierung der Maschine mit ausreichend Schmierstoff versorgt ist. Selbstverständlich muss entsprechend dem Radius, dem Material und der Wandstärke der richtige Dorn eingesetzt werden. Das können Kaliberdorne oder auch Segmentdorne sein. Die Notwendigkeit der Ausstattung (Dorn, Faltenglätter) kann entsprechend der unten stehenden Formel berechnet werden.

Produkte aus der Dornbiegemaschine

Im mittleren Rohrgrößensegment kann davon ausgegangen werden, dass die Dornspitze im Durchmesser bis ca. 0,8 mm unter dem Rohrinnendurchmesser ist. Die vorhängenden Glieder sollten nochmals ca. max. 0,5 mm kleiner sein.

Im zweiten Teil des transfluid®-Exkurses rund um die Dornbiegemaschine erwarten Sie in der nächsten Ausgabe der t time(s) interessante Details zu Werkzeugformen und Materialien. Es bleibt also spannend.