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Jul 07, 2023

Mit den richtigen Werkzeugen können Sie scharfe Biegungen in Aluminium erzielen

Da Aluminium ein weicheres Metall als Stahl ist, muss darauf geachtet werden, Kratzer, Abrieb und Abdrücke beim Biegen zu verhindern oder zu minimieren. Hochglanzpolierte und beschichtete Abkantwerkzeuge neigen dazu

Da Aluminium ein weicheres Metall als Stahl ist, muss darauf geachtet werden, Kratzer, Abrieb und Abdrücke beim Biegen zu verhindern oder zu minimieren. Hochglanzpolierte und beschichtete Abkantwerkzeuge verringern tendenziell die Wahrscheinlichkeit von Markierungen, Ungenauigkeiten und Abrieb. LVD

Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner korrosionsfreien Eigenschaften wird Aluminium zunehmend in der Fertigung und Metallverarbeitung eingesetzt. Die Herstellung von Aluminium bringt einige Herausforderungen mit sich, die nur beim Biegen und Formen auftreten – zum Beispiel die Herstellung scharfer Biegungen. Wie bei jedem Metall müssen die Hersteller darauf achten, Risse in den Biegungen zu vermeiden. Hersteller müssen außerdem Maßnahmen ergreifen, um Abrieb zu reduzieren oder zu verhindern. Da Aluminium weicher als Stahl ist, ist es anfälliger für Markierungen, was besonders bei optischen Teilen problematisch ist.

Manchmal können Werkzeugansätze diese Probleme lösen oder lindern. Leiter der Abkantpresse Lieven Vanhoenacker, LVD Co. NV; Biegeproduktmanager Steven Brown, Wilson Tool Intl.; und Präsident David Foscarini, Mecon Industries Ltd., bieten Ratschläge und zusätzliche Tipps zum Einsatz von Werkzeugen für drei Aluminiumbiegeprobleme.

Steven Brown, Wilson Tool: „Wie lässt sich Aluminium am besten biegen?“ ist eine häufig gestellte Frage. Da es sich beim Biegen um Formen handelt, kann die Frage am besten beantwortet werden, wenn angegeben wird, welche Aluminiumsorte Sie umformen möchten. Jede Sorte hat unterschiedliche Eigenschaften, die die Werkzeugentscheidung beeinflussen. Wenn die Frage lautet: „Wie kann ich biegen?“ 5052-H32?“ Nun, das sind wertvolle Informationen, die es uns ermöglichen, eine Antwort zu geben.

Ohne Metallurge zu sein, können Sie die Aluminiumsorte anhand ihres Namens identifizieren. Die ersten vier Zeichen geben den Stoff vor. Beispielsweise bedeutet 3030 97,6 % Aluminium, 0,35 % Eisen, 0,15 % Silizium, 0,10 bis 0,70 % Mangan, 0,10 Kupfer, 0,050 bis 0,50 Zink und andere Spurenelemente. Der Siliziumanteil kann Hinweise auf die Härte und Biegsamkeit des Materials geben. Die Legierungszusammensetzung von 6061 Aluminium besteht aus 97,9 % Aluminium, 1,0 % Magnesium, 0,6 % Silizium, 0,28 % Kupfer, 0,2 % Chrom und anderen Spurenelementen. Der Anteil an Silizium und Chrom kann Hinweise auf die Härte und Biegsamkeit des Materials geben.

Wenn Sie noch weiter gehen, können Sie sich auf die Zeichen nach dem Bindestrich konzentrieren. Sie rufen die Härte hervor:

O = Weich; H = Halbhart; T = Behandelt (hart)

Das Biegen eines scharfen Innenradius (IR) in weichem und halbhartem Aluminium ist normalerweise keine große Herausforderung. Da O und H als weich gelten, lassen sich diese Materialien beim Luftbiegen wahrscheinlich leicht biegen. Die Schlagspitze und der IR können enger sein, da das Material elastischer ist.

Die Herausforderung liegt im Biegen der harten Aluminiumgüten. Wenn das Aluminium T ist, was bedeutet, dass es hart ist, ist das Material zu hart, um der Stempelspitze nachzugeben. Daher sollte die IR das Dreifache der Materialstärke (MT) betragen und das Aluminium vorzugsweise gegen die Faserrichtung gebogen werden.

Es gibt wirklich kein Allheilmittel, mit dem man einen kleinen Radius in Material formen kann, das so hart ist, dass es zu Spannungen und Rissen neigt. Harte Aluminiumsorten benötigen lediglich einen größeren IR. Man gibt kein Geld für Hartaluminium aus, nur um Ermüdungsbrüche hinzunehmen. Bei hartem Aluminium ist eine Kaltumformung 1 x MT nicht realistisch.

Lieven Vanhoenacker, LVD: Präzise geschliffene Stempel- und Matrizensätze können einen präzisen und genauen Biegepunkt liefern. Diese hohe Präzision hilft beim Formen scharfer Biegungen in Aluminium. Wichtig ist auch der Einsatz einer modernen, hochpräzisen Abkantpresse, die eine genaue Ausrichtung von Stempel und Matrize gewährleisten kann.

Es gibt bestimmte Werkzeugtaktiken, die angewendet werden können, um scharfe Biegungen zu erzielen, aber in erster Linie hängt es davon ab, wie hart die Aluminiumsorte ist. LVD

Darüber hinaus kann die Verwendung der richtigen Biegewerkzeuge für die Anwendung – wie Luftbiegen, Prägen oder Tiefbiegen – dazu beitragen, schärfere Biegungen in Aluminium zu erzeugen. Auch die Verwendung eines speziell für Aluminium entwickelten Schmiermittels kann die Reibung minimieren und Risse und Risse während des Biegevorgangs verhindern.

Während eine hochmoderne Abkantpresse mit zuverlässiger Wiederholgenauigkeit und moderne Werkzeuge mit hohen Toleranzen wichtig sind, variieren die Blechtoleranzen, und dies kann die größte Herausforderung beim Biegen darstellen.

Die Bruchdehnung ist das Maß dafür, wie viel ein Material gedehnt werden kann, bevor es bricht, als Prozentsatz seiner ursprünglichen Abmessungen. Das ist bei jedem Material anders. Jedes Material reagiert unterschiedlich hinsichtlich Kraftberechnung und Dehnung. Es gibt viele Qualitäten von Aluminium und Aluminiumlegierungen, und es werden weiterhin neue Legierungen entwickelt. Die Verwendung der vom Materiallieferanten bereitgestellten Datenblätter hilft dabei, die gewünschten Biegeergebnisse zu erzielen, und es ist auch eine gute Idee, sich bezüglich Ihrer Anwendung mit dem Werkzeuglieferanten/-hersteller zu beraten.

David Foscarini, Mecon Industries: Wählen Sie zunächst die richtige Aluminiumsorte. Der Grad umfasst die chemische Zusammensetzung und Härte. Viele Aluminiumsorten verfügen einfach nicht über die Formbarkeit der meisten Stähle.

Zweitens: Verwenden Sie größere Einlaufradien als standardmäßig.

Vanhoenacker: LVD bietet ein Radiuswerkzeug namens STONE an [geformtes Werkzeug für optimales Biegen ohne Verschleiß]. Ein einzigartiger Schleifprozess erzeugt einen speziellen Radius im „logarithmischen Spiraldesign“ anstelle eines einzelnen Radius auf jeder Seite der V-Matrize. Die Kurve wird in einer Folge mehrerer Radien erstellt. Dadurch kann das Blech mit weniger Kraft symmetrischer in die V-Matrize rollen und gleichzeitig die Reibung zwischen dem Material und dem Werkzeug verringern. STONE-Werkzeuge verringern die Spuren, Kerben und Kohlenstoffablagerungen, die auf dem Werkstück entstehen können, wenn das Material durch die Matrize rollt.

Sie können ein Werkzeugmaterial mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten verwenden, damit die Matrize und das Material leichter übereinander gleiten und so Markierungen am Teil vermieden werden.

Sie sollten ein Gleitmittel auftragen, beispielsweise ein Wachs oder ein Gleitmittel auf Ölbasis.

Verwenden Sie Werkzeuge mit polierter Oberfläche. Polierte Matrizenoberflächen minimieren Markierungen und verringern den Luftwiderstand.

Verteilen Sie abschließend den Druck des Stempels auf eine größere Fläche.

Das Schwenken der Matrizenschultern mit flacher Materialverkleidung auf einer ebenen Fläche verhindert Markierungen. Wilson-Werkzeug

Foscarini: Wenn möglich, verwenden Sie eine Öffnung, die größer als der Standard ist. Polieren Sie die Einlaufradien. Verwenden Sie eine Barrierefolie, um den Kontakt von Metall zu Metall zu verhindern.

Brown: Probleme mit der Teilemarkierung können Sie mit Matrizen mit großem Schulterradius lösen. Wenn der Radius weniger als zwei Materialstärken beträgt, versuchen Sie, den Schulterradius der Matrize zu vergrößern. Durch den größeren Radius kann das Material fließen, anstatt zu kratzen. Außerdem ist es einfacher, die Werkzeuge sauber zu halten. Wenn eine abdruckfreie Biegung bevorzugt wird, kann zum Schutz des Materials eine Urethan- oder Stoffabdeckung auf der Matrize angebracht werden.

Foscarini: Wir stellen eine Reihe von Standard-Abkantwerkzeugen her. Diese Werkzeuge entsprechen einem Satz Standardabmessungen und werden in Halbproduktionsbasis hergestellt, um die Kosten niedrig zu halten. Wenn ein Kunde jedoch den Bedarf hat, bestimmte Teile und Materialien zu formen, die unsere Standardwerkzeuge nicht erfüllen, machen wir Vorschläge zur Verbesserung des Prozesses.

Einer dieser Vorschläge wäre, die Einlaufradien des Werkzeugs zu vergrößern, also die abgerundeten Kanten an der unteren Matrize. Durch die Vergrößerung wird die Umformlast verteilt. Dies reduziert Abrieb, Kratzer und Markierungen sowie das Polieren. Die Radien des Werkzeugs sollten auf 32 µin oder besser poliert sein.

Eine hervorragende Oberfläche der Matrize trägt erheblich dazu bei, Markierungen und Abrieb zu reduzieren, indem der Materialfluss in die Matrize geglättet wird.

Brown: Festfressen entsteht dadurch, dass der Schulterradius der Abkantpresse am zu biegenden Material greift, was zur Bildung von Rückständen führt. Sie müssen die Greifwirkung der Matrizenschulter stoppen oder zumindest reduzieren. Auch hier: Wenn der Radius weniger als zwei Materialstärken beträgt, versuchen Sie, den Schulterradius der Matrize zu vergrößern, damit das Material fließen kann. Es kann immer noch zu einer Gallenbildung kommen, allerdings viel langsamer. Auch hier kann ein Abdecktuch aus Urethan oder Stoff auf der Matrize zum Schutz des Materials beitragen.

Vanhoenacker: Stellen Sie zunächst sicher, dass das Werkzeugmaterial härter ist als das zu formende Material.

Verwenden Sie ein speziell für das Arbeitsmaterial geeignetes Schmiermittel. Das Schmiermittel verhindert nicht nur die Reibung zwischen dem zu formenden Teil und dem Werkzeug, sondern schützt das Werkzeug auch vor Korrosion. Die Wahl eines Schmiermittels, das mit der Aluminiumlegierung kompatibel ist, trägt dazu bei, optimale Ergebnisse zu erzielen. Dabei kann es sich um ein Schmiermittel auf Mineralöl- oder nachwachsender Rohstoffbasis handeln.

Verwenden Sie eine spezielle Beschichtung für das Werkzeug. Beschichtete Biegewerkzeuge verringern die Wahrscheinlichkeit von Markierungen, Ungenauigkeiten und Abrieb. Beschichtete Werkzeuge sind zudem pflegeleichter.

Verwenden Sie auch hier einen speziellen logarithmischen Radius für die Matrize, z. B. das STONE-Radiuswerkzeug von LVD.

Abrieb an der Schulter einer Matrize kann für das ungeübte Auge wie eine abgenutzte Matrize aussehen. Wilson-Werkzeug