Nachricht

Apr 11, 2024

Kantenrisse beim Blechbiegen verhindern

ABBILDUNG 1. Risse am Außenradius der Biegung in der Nähe einer Schnittkante könnten auf Härteschwankungen in der Wärmeeinflusszone (HAZ) des Schnitts zurückzuführen sein. Eine Variation der Materialeigenschaften könnte dazu beitragen

ABBILDUNG 1. Risse am Außenradius der Biegung in der Nähe einer Schnittkante könnten auf Härteschwankungen in der Wärmeeinflusszone (HAZ) des Schnitts zurückzuführen sein. Variationen der Materialeigenschaften könnten ein Faktor sein, der dazu beiträgt.

Frage: Mehrere verschiedene A36-Teile mit einer Dicke von 0,25 Zoll weisen nach dem Biegen Risse an den Kanten auf (siehe Abbildung 1). Wir haben dieselben Teile schon oft gebogen und hatten bis vor Kurzem keine Probleme. Unsere äußeren Biegewinkel reichen von 75 bis 90 Grad und unser angegebener Innenbiegeradius beträgt 0,25 Zoll. Wir verwenden einen 2-Zoll-Biegeradius. V-Matrize und ein Stempel mit einem Radius von 0,236 Zoll.

Wir biegen nicht scharf und es scheint zu Rissen zu kommen, unabhängig davon, ob wir mit oder gegen die Faserrichtung des Materials biegen. Teile schienen jedoch stärker zu reißen, wenn sie mit der Faserrichtung gebogen wurden. Dies allein scheint das Problem der Rissbildung nicht zu erklären, da wir andere Chargen von Teilen hatten, die unabhängig von der Kornausrichtung keine Risse aufwiesen. Wir gehen unseren Prozess noch einmal durch, um festzustellen, ob alle gerissenen Teile von denselben Blechen stammen. Wir überprüfen auch die Faserrichtungen, indem wir die Lasernester überprüfen.

Eine Möglichkeit besteht darin, dass die rissigen Teile versehentlich aus dem falschen Material, beispielsweise C-1010, herausgeschnitten wurden. Ich denke jedoch, dass die geringere Härte des C-1010 tatsächlich dazu führen würde, dass es weniger wahrscheinlich zu Rissen kommt als das A36. Da es sich bei beiden um Weichstahl handelt, denke ich auch, dass keiner von ihnen brechen sollte, wenn er über einen 2-Zoll-Stahl gebogen wird. sterben.

Wir hatten gehofft, dass Sie vielleicht einen Einblick in die Ursachen solcher Risse bekommen. Wie wirkt sich die Härte auf die Biegsamkeit aus? Welche anderen Faktoren könnten sich verändert haben, die dazu führen würden, dass Teile auf diese Weise reißen? Da alle Risse ihren Ursprung an der Kante des Teils hatten, könnten Änderungen in den Laserschnittbedingungen die Kantenhärte verändert und so etwas verursacht haben?

Antwort: Die Härte von Stahl kann seine Fähigkeit, sich zu biegen, ohne zu brechen, erheblich beeinflussen. Stahl mit einem hohen Härtegrad, wie z. B. gehärteter oder angelassener Werkstoff, ist spröder und weniger duktil als weicherer Stahl, was es schwieriger macht, ihn zu biegen, ohne zu reißen oder zu brechen. Und ja, jedes Mal, wenn Sie Bleche oder Platten mit einem Laser oder Plasma schneiden, härtet das Material in der Wärmeeinflusszone (HAZ) am Schnittpunkt aus (siehe Abbildung 2). Abhängig von der Dicke und Art des Metalls kann sich diese Zone tief in das Material hinein ausbreiten (siehe Abbildung 3).

Und Sie haben Recht – die Härtung der Kante kann sich tatsächlich auf die Form- oder Bearbeitungsfähigkeit des Materials auswirken, da der gehärtete Bereich möglicherweise spröder und weniger duktil ist als der Rest des Materials. Kantenrisse sind eine echte Möglichkeit, insbesondere wenn die Laserleistung und die Schnittgeschwindigkeit nicht optimiert wurden, um die HAZ zu minimieren. Wenn Sie eine weichere Kante benötigen, müssen Sie möglicherweise eine zusätzliche Bearbeitung oder Wärmebehandlung durchführen, um die Materialeigenschaften wiederherzustellen.

Beim Biegen von Stahl erfahren die äußeren Körner des Materials eine Spannung, während die inneren Körner einer Kompression ausgesetzt sind. Härtere Stähle können sich unter diesen Belastungen weniger verformen, was dazu führen kann, dass das Material entlang der äußeren Körner bricht. Im Gegensatz dazu sind weichere Stähle formbarer und können sich unter Belastung besser verformen, sodass sich diese Materialien biegen lassen, ohne zu brechen.

Auch die Dicke des Blechs kann eine Rolle bei seiner Biegefähigkeit spielen. Bei dickerem Stahl ist zum Biegen mehr Kraft erforderlich, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass das Material reißt oder bricht, insbesondere wenn es bereits gehärtet oder angelassen ist.

Berücksichtigen Sie bei der Arbeit mit Stahl seine Härte und Dicke, um zu bestimmen, ob er sich biegen lässt, ohne zu brechen. Weichere, formbarere Metalle lassen sich möglicherweise einfacher bearbeiten, während härtere Metalle möglicherweise eine sorgfältigere Handhabung erfordern, um Schäden zu vermeiden.

Normungsorganisationen definieren den Härtebereich für A36-Stahl nicht explizit. Dennoch ist allgemein bekannt, dass der Brinell-Härtebereich (ein Maß für die Eindringfestigkeit eines Materials) zwischen 119 und 159 liegt. Die Härte von A36-Stahl kann abhängig von Faktoren wie der verwendeten spezifischen Wärmebehandlung und der Dicke des Materials variieren sowie die Temperatur und Dauer etwaiger Schweiß- oder Erwärmungsprozesse, die während der Fertigung eingesetzt werden können.

ABBILDUNG 2. Eine Biegung reißt in der Nähe einer lasergeschnittenen Kante. Dies könnte an Härteproblemen aufgrund einer nicht optimalen HAZ in Kombination mit Variationen in den Materialeigenschaften liegen, insbesondere wenn man bedenkt, dass frühere Teilechargen ohne Probleme gebogen wurden.

Angenommen, Sie benötigen eine bestimmte Härtetoleranz für Ihre A36-Stahlanwendung. In diesem Fall müssen Sie möglicherweise mit Ihrem Lieferanten zusammenarbeiten, um die geeigneten Wärmebehandlungs- und Qualitätskontrollmaßnahmen festzulegen, um die gewünschte Härte zu erreichen und Risse zu vermeiden oder zu reduzieren.

Beim Laserschneiden von A36-Stahl kann die vom Laser erzeugte Wärme zu einer lokalen Erwärmung und Abkühlung führen, was möglicherweise zu einer gehärteten Kante führt. Das Ausmaß der Härtung hängt jedoch von mehreren Faktoren ab, darunter der Laserleistung, der Schnittgeschwindigkeit und der Materialdicke.

Angenommen, die Laserleistung und die Schnittgeschwindigkeit werden nicht ausreichend kontrolliert. In diesem Fall kann die vom Laser erzeugte Hitze dazu führen, dass das Material schmilzt und sich dann schnell verfestigt, was zu einer Verhärtung der Kante führt. Dieser Vorgang wird als Laserlöschen bezeichnet. Auch die Materialstärke kann das Ausmaß der Aushärtung beeinflussen. Dünnere Materialien kühlen schneller ab, was zu einer stärkeren Aushärtung an der Kante führen kann.

Wenn der Laserschneidprozess jedoch ausreichend kontrolliert wird, sollten Sie in der Lage sein, das Ausmaß der Härtung zu minimieren. Abhängig von Ihrem Lasersystem kann beispielsweise die Verwendung einer geringeren Laserleistung und einer langsameren Schnittgeschwindigkeit die HAZ reduzieren und zu einer geringeren Aushärtung führen.

Eine ausgedehnte HAZ kann sich auch auf die mechanischen Eigenschaften des Materials auswirken. Wenn die HAZ zu groß ist, können die Materialeigenschaften in der Region beeinträchtigt werden, was zu einer erhöhten Anfälligkeit für Risse oder andere Defekte während der nachfolgenden Umformung führt, wobei örtliche Spannungen dazu führen, dass das Material entlang der Kante reißt. Dies gilt insbesondere für Materialien mit hoher Härte, wie z. B. gehärteter oder angelassener Stahl, der möglicherweise spröder und weniger duktil ist als weicherer Stahl. Auch wenn Sie unlegierten Stahl biegen, können die auftretenden Risse durchaus auf eine erhöhte oder ungleichmäßige Härte zurückzuführen sein.

Möglicherweise bestehen auch Inkonsistenzen in den Materialeigenschaften, was bei jedem Metall ein Problem darstellt. Das Material ist die Schwachstelle im gesamten Umformprozess und verursacht Probleme, über die man leider keine wirkliche Kontrolle hat. Aufgrund der von Ihnen gegebenen Beschreibung muss ich sagen, dass Ihre erste Analyse korrekt ist. Es ist höchstwahrscheinlich die Härte, die das Leben schwer macht.

ABBILDUNG 3. Durch thermisches Schneiden kann eine HAZ entstehen, die tief in das Material eindringen kann.