GEBOGENE ROHRE: VOM DESIGN BIS ZUR PRODUKTION
Gebogene Rohre sind auch heute noch eine Art Kunst, tatsächlich ist es ein heiklerer Prozess als andere in der Metallverarbeitung. Dies liegt an den Variablen, die den Prozess beeinflussen können. Obwohl sich die in Offline-CAM-Maschinen und -Software vorhandene Technologie heute stark vereinfacht hat.
Wir sprechen über das Biegen von Rohren, wenn der Radius weniger als 200 mm beträgt (indikativ). Stattdessen beziehen wir uns bei Biegungen mit höherem Radius auf den Kalandrierprozess. Trotzdem können heutzutage viele Maschinen sowohl Biegen als auch Kalandrieren durchführen. In diesem Beitrag konzentrieren wir uns jedoch auf das Rohrbiegen und seinen Prozess.
Design für gebogene Rohre
Bei der Konstruktion eines gebogenen Rohrs müssen zunächst die Fähigkeiten des Rohrbiegemittels, die Verfügbarkeit von Formen und die Toleranzen berücksichtigt werden.
1. Biegekraft und ihre Modulation.
Es ist wichtig, die Grenzen der Maschine zu kennen, damit Sie das Stück nicht produzieren können. Die Biegekapazität hängt nicht von der reinen Kraft ab, sondern wird durch den Krümmungsradius (größer erfordert weniger Kraft) und durch die Fähigkeit beeinflusst, die Kraft während der gesamten Biegephase zu modulieren. Dafür haben die neuen elektrischen Biegemaschinen im Vergleich zur herkömmlichen Hydraulik eine neue Grenze eröffnet, weil es einfacher ist, sie zu modulieren.
Neben der Elektrifizierung sind Maschinen mit Links- und Rechtsdrehung die weitere bemerkenswerte Innovation der letzten Jahre. Das heißt, sie können sich in beide Richtungen biegen und bieten einen sehr hohen Freiheitsgrad sowohl beim Design als auch bei der Ausführung, der bisher unvorstellbar war.
2. Werkzeuge
Eine Rohrbiegemaschine arbeitet mit einem konstanten oder festen Radius. Das heißt, der Radius wird durch die Matrix bestimmt. Jede Form reagiert also auf folgende Parameter: Rohrabschnitt, Biegeradius und Rohrdicke. Wenn Sie nur einen dieser Faktoren ändern, benötigen Sie wahrscheinlich ein neues Tool mit zusätzlichen Kosten.
Standardwerkzeuge müssen das Rohr auf beiden Seiten blockieren, daher sollte zwischen einer Biegung und der anderen immer ein gerader Abschnitt von mindestens etwa 100 mm vorhanden sein. Wenn nicht, müssen bestimmte Formen so konstruiert sein, dass enge Biegungen möglich sind.
Eine weitere zu berücksichtigende Belastung ist die Anfangs- und Endstrecke, an der Sie das Rohr festklemmen, um das Rohr während der gesamten Verarbeitung zu verwalten. Tatsächlich „besetzt“ das Werkzeug einen Teil des Rohrs und Sie müssen daran denken. Wenn alternativ der geradlinige Teil nach dem Biegen nicht ausreicht, wird der überschüssige Teil abgeschnitten.
Multi-Radius. Moderne Maschinen können auch mehr als eine Form gleichzeitig aufnehmen, was bedeutet, dass das Stück mit unterschiedlichem Radius hergestellt werden kann. Im Durchschnitt können 2 oder 3 Formen untergebracht werden. Jede Form hat jedoch einen festen Radius, aber Sie haben mehr Formen, also wählen Sie aus, welche Sie verwenden möchten, und erhalten so gebogene Rohre mit unterschiedlichen Radien.
3. Toleranzen
Wie bei allen Projekten sind Toleranzen von grundlegender Bedeutung, da sie die Kosten des Teils definieren. Insbesondere für gebogene Rohre, die, wie erwähnt, mehreren Variablen unterliegen, von denen jede einen Fehler bei der Bearbeitung verursachen kann.
Wenn wir uns auf die Toleranzen einer Maschine konzentrieren (wir vergessen jetzt die Materialvariable), ist es sinnvoll, diese Bereiche zu berücksichtigen:
- Grob: Winkeltoleranz ± 1 °; lineare Toleranz ± 0,5 mm
- Normal: Winkeltoleranz ± 0,5 °; lineare Toleranz ± 0,5 mm
- Fein: Winkeltoleranz ± 0,2 °, lineare Toleranz ± 0,1 mm
Elektrische Maschinen sind präziser als hydraulische, sie gehören zur neuesten Generation und unterliegen keinen Schwankungen der Öltemperatur.
4. Ästhetisches Finish
Um ein gutes ästhetisches Ergebnis ohne Biegefehler zu erzielen, muss der Radius mindestens das 1,5-fache des Abschnitts betragen (für Edelstahl und Aluminium erhöht sich die Grenze auf 2). Unter diesen Werten ist es mit bestimmten Werkzeugen möglich
Heute können Sie bis zu Kurven mit einem Radius in Bezug auf 0,8 des Profilabschnitts gehen. Ergebnisse nur mit elektrischen Rohrbiegemaschinen und unter optimalen Bedingungen von Maschine, Ausrüstung und Material erreichbar. Es bleibt jedoch eine bemerkenswerte Leistung im Vergleich zu den Grenzen von vor nur 10 Jahren.
5. Alternativen:
Es gibt Alternativen zur Kaltbiegetechnik, wenn die Anwendung dieser Technologie aus verschiedenen Gründen schwierig ist:
- Kaltes Schmieden
- Warmschmieden und Gießen
- Hydroforming
Lineare Abwicklungsberechnung für gebogene Rohre
Einige moderne Softwareprogramme können die Entwicklung des Stücks direkt berechnen. Alternativ ist eine der am häufigsten verwendeten Formeln:
L= Summe aller geraden Abschnitte r und aller Längen der Bögen a.
L= Gesamtlänge / oder = Länge gerader Abschnitte / a = Länge Bogen
Während gerade Abschnitte leicht zu berechnen sind, wird für Bögen die folgende Formel befolgt:
a = 0.01745 x Rm x α
Rm = Radius im Mittelabschnitt / α = Biegewinkel (zwischen 0 ° und 180 °)
Im Allgemeinen ist es jedoch eine gute Idee, immer einen praktischen Test (Probe) durchzuführen, bevor Sie mit der Massenproduktion fortfahren. Wenn das Teil mehrere Biegungen aufweist oder weniger als 90 ° gebogen ist, kann die Entwicklung erheblich von den theoretischen Berechnungen abweichen.
Das Problem ist bei quadratischen Rohren, Rechtecken oder speziellen Profilen stärker ausgeprägt als bei runden. Rundrohre haben einen konstant widerstandsfähigen Querschnitt und haben nicht das Problem der Position der Schweißnaht und der genauen Größe des Eckradius.
Tatsächlich kommen viel mehr Variablen ins Spiel als beim Biegen von Blechen. Erstens sind eingelegte Röhren nicht immer verfügbar, daher weniger edles Material. Darüber hinaus beeinflussen die Position der Schweißnaht, die genaue Dicke und der Radius der Ecke den elastischen Rücklauf des Teils.
Einige Probleme können durch die Verwendung wertvollerer Materialien (z. B. Rohre ohne Schweißnaht), aber durch eine Erhöhung der Kosten begrenzt werden. Wenn verfügbar, bevorzugen Sie beispielsweise das Alter Ego E235 + N gegenüber S235JR-Stahl.
Tipps zum Einrichten der Rohrbiegemaschine
Um die Wiederholbarkeit der Produktion zu gewährleisten, ist es zunächst wichtig, den Elastizitätsmodul des Materials zu kennen. Es wird empfohlen, für jede Charge Stäbe mit einer Varianz des Elastizitätsmoduls von ± 2% zu verwenden, noch besser, wenn sie aus derselben Rohrfabrik stammen.
Während des Prozesses besteht die erste goldene Regel darin, sicherzustellen, dass das Rohr während der gesamten Biegephase nicht verrutscht. Aus diesem Grund haben die Formen manchmal leicht raue Oberflächen, um ihren Griff zu verbessern, insbesondere wenn wir Edelstahlrohre biegen.
Darüber hinaus dürfen alle Komponenten der Form keinen Schlupf zwischen sich haben. Aus diesem Grund ist es ratsam, immer eine mechanische Verriegelung zu bevorzugen.
innerer Kern
Für die engeren Kurven ist die Verwendung des Kerns wesentlich. Es beginnt mit einem festen Kern, dem einfachsten, und geht dann zu Nagel- oder Verbindungskernen über. Immer mehr in die Kurve „eintreten“ können.
Die kanonische Startposition des festen Kerns sollte 5 mm vor dem Rotationszentrum liegen (theoretischer Beginn der Kurve), und seine Einstellung macht den Unterschied im Biegeergebnis aus.
Um den Kern zu extrahieren, ist eine ausgezeichnete Schmierung unter Verwendung von Anti-Seizing-Ölen erforderlich. Offensichtlich ist die Wirksamkeit des Kerns umso größer, je genauer er in Bezug auf den Abschnitt ist. Dies kollidiert leider, wenn das Rohr keine kalibrierte Dicke hat und darüber hinaus, wenn die Größe und Position der Schweißnaht nicht konstant ist.
Um die Wirksamkeit des Kerns zu unterstützen, ist die Verwendung des Gegenschlittens für die anspruchsvollsten Biegungen unerlässlich. Der Gegenschlitten muss aus selbstschmierendem Material bestehen und ist im inneren Teil der Kurve (gegenüber dem Schlitten) installiert.
andere Anpassungen
Am hinteren Schlitten können Feineinstellungen vorgenommen werden: Vorwegnahme oder Verschiebung des Aktionszeitpunkts. Oder erhöhen Sie die Druckkraft des hinteren Wagens. Normalerweise beginnt man ohne Druck (daher passiv), um auf aktive Druckvorgänge umzuschalten, wenn das Material reißt.
Integration zwischen Rohrbiegemaschine und Laserschneiden
Die Integration zwischen dem Rohrbieger und dem Rohrlaserschneiden erleichtert die Herstellung vieler Teile. Kurz gesagt, es ist notwendig, zwei Fälle zu unterscheiden.
Schneiden vor dem Biegen
Die am weitesten verbreitete und billigste Lösung. In diesem Fall wird das Rohr vor dem Biegen bearbeitet (gebohrt und geformt). Die wichtigen Grenzen sind die Toleranzen zwischen den Löchern unter Berücksichtigung der Toleranzen, die sich aus dem Biegen und nicht aus dem Laserschneiden ergeben. Außerdem muss manchmal ein längeres Rohr vorhanden sein, damit es mit einer Biegemaschine verarbeitet werden kann.
Schneiden nach dem Biegen
Genauere, aber teurere Lösung. Sie verwenden eine 3D-Laserschneidstation und keine Rohrlaserschneidemaschinen. Das Rohr wird nach dem Biegen gebohrt und geformt, sodass die Toleranzen für die Laserschneidmaschine und nicht für den Rohrbieger typisch sind.
Das Know-how von Agrital
Agrital stellt seit über 20 Jahren gebogene Rohre her und ist hauptsächlich auf die Verarbeitung von Baustahl und Baustahl spezialisiert. Es verarbeitet Durchmesser zwischen 20 mm und 80 mm oder äquivalente Quadrat- und Rechteckprofile mit einer Diagonale von weniger als 80 mm.
Wir produzieren gebogene Rohre auch in kleinen und mittleren Serien.
Es ist auch ein Hersteller von Schweißteilen, insbesondere von geschweißten Hydrauliktanks, die auf Lecks geprüft werden.
