Rohrbruch? Biegewerkzeuge sind möglicherweise nicht das Problem

Es ist nicht ungewöhnlich, dass Metallverarbeitungsbetriebe Schwierigkeiten haben, präzise Teile auf Rohrbiegemaschinen herzustellen. Die Lösung? Oft kommt es auf einfache Berechnungen und die Kommunikation mit dem Maschinenhersteller an.

Letzte Woche war ich vor Ort, um einem neuen Kunden zu helfen, der versuchte, ein neues Teil an seiner Rohrbiegemaschine einzurichten.

Das Unternehmen verfügte über einen brandneuen Satz Biegewerkzeuge, hatte jedoch wochenlang Schwierigkeiten, gute Teile herzustellen. Leider kamen wir nach Prüfung des Antrags und des Materials zu dem Schluss, dass der Kunde ohne eine Änderung seines Plans wahrscheinlich keinen Erfolg haben würde.

Was ist also passiert und wie hätte das Problem verhindert werden können?

Obwohl es wie ein recht einfaches Projekt schien, war dieser Teil schwer zu biegen. Das Rohr ist rechteckig, die Wand ist ziemlich dünn und der Biegeradius ist sehr eng. Darüber hinaus muss das fertige Teil während der gesamten Biegung seine Form beibehalten und darf keine Werkzeugspuren aufweisen, da es ein sichtbarer Teil einer Endbaugruppe ist, die in den Einzelhandel gelangt.

„Angesichts der Parameter eines Projekts geht es um mehr als nur das Entwerfen und Erstellen eines Werkzeugsatzes“, sagte Scott Mitchell, Präsident von OMNI-X. „Es muss eine Maschine mit den richtigen Fähigkeiten verwendet werden und ein Material mit Eigenschaften ausgewählt werden, die es ermöglichen, es in die gewünschte Form zu bringen.“

Mitchell hat eine Liste mit sieben Fragen bereitgestellt, die vor der Herstellung eines Satzes Biegewerkzeuge beantwortet werden müssen:

„Für den Angebots- und Designprozess ist es unglaublich wichtig, mit Ihrem Werkzeugpartner in Kontakt zu bleiben“, sagte Jeff Jacobs, Inhaber von Tube Form Solutions. „Wir haben oft Kunden, die sofort günstige Preise benötigen. Wenn das Projekt jedoch voranschreitet, sind sie oft überrascht, wie detailliert sie sein müssen, um sicherzustellen, dass sie in der Produktion erfolgreich sein werden.

„Wir stellen eine sehr detaillierte Checkliste zur Verfügung, die uns hilft, sicherzustellen, dass wir über alle erforderlichen Informationen verfügen, um ein Design zu erstellen, das nicht nur zum Biegen ihrer Teile geeignet ist, sondern auch zu der Maschine passt, die sie verwenden möchten.“

Jacobs wies darauf hin, dass einige Rohrbiegemaschinen, die heute in der regulären Produktion eingesetzt werden, seit 40 Jahren oder länger im Einsatz sind. „Es ist ziemlich selten, eine dieser Maschinen zu finden, die nicht in irgendeiner Weise modifiziert oder neu gestaltet wurde.“

Was war also das Problem mit dem Projekt, an dem ich letzte Woche gearbeitet habe? Das Material ist 1,50 x 0,75 Zoll groß. Rechteck mit einem 0,056-Zoll. Die Wandstärke lässt sich auf einfache Weise auf einem 1,25-Zoll-Bogen biegen. Innenradius. Dies entspricht einem Durchmesser von 1,625 Zoll. Mittellinienradius.

Aus ästhetischen Gründen wurde ein Dorn entworfen, um die Innenseite des Teils zu stützen. Ein Musterrohr wurde an den Werkzeughersteller geschickt, um einen Dorn zu konstruieren und sicherzustellen, dass er mit einer engen Toleranz in das Rohr und in die Innenradien passt. Der Dorn wurde mit drei Kugeln konstruiert, um eine 90-Grad-Biegung zu unterstützen.

Bei der verwendeten Maschine handelte es sich um eine einachsige hydraulische Rundziehbiegemaschine. Obwohl mit viel hydraulischer Kraft geklemmt wurde, war die Druckmatrize so konzipiert, dass sie nur folgte und keine unterstützende Kraft aufwies. Die Rückkehr des Druckstempels in seine ursprüngliche Position erfolgte durch die Schwerkraft mithilfe eines Kabels, das durch eine Reihe von Rollen geführt wurde und an dessen Ende ein Gewicht aufgehängt war.

Bei der Produktion brach das Rohr fast unmittelbar nach Beginn des Biegens. Wenn das Rohr nicht sofort brechen würde, würden die Verbindungen für die Dornkugeln brechen und das Teil stark verformen.

Als ich mit den Werkzeugen auf einer Werkbank ankam, versuchte ich, sie um ein Probenröhrchen herum zu montieren, und stellte fest, dass ich die Klemmen von Hand nicht vollständig einrasten ließ. Einige schnelle Messungen ergaben, dass das Rohr genau 0,010 Zoll über dem Nennwert von 1,50 Zoll lag. Abmessung, aber die Werkzeuge wurden so konzipiert, dass sie leicht unter dem Nennwert liegt. Aus diesem Grund wurde die Rohrwand mit den Werkzeugen an der Maschine bereits durch das Spannen verformt, bevor überhaupt mit dem Biegen begonnen wurde.

Glücklicherweise war die Biegematrize zweiteilig konstruiert und die Oberseite konnte mit ein paar Unterlegscheiben angehoben werden, sodass die Werkzeuge zusammenpassen konnten, ohne das Rohr zu verformen.

Bedauerlicherweise gab es trotz dieses Erfolgs noch immer keine wirkliche Verbesserung beim Biegen.

Ich fragte die Mitarbeiter, ob sie Spezifikationen für das zu biegende Material hätten. Sie konnten eine Kopie der Rechnung aus der Materialbestellung vorlegen, verfügten jedoch nicht über die vollständigen Materialspezifikationen oder Datenblätter. Nach ein paar kurzen Telefonanrufen und Internetrecherchen habe ich herausgefunden, dass die Maßangabe für das Material ziemlich weit gefasst ist: +/- 0,010 Zoll im 1,5-Zoll-Bereich. Abmessungen. Es stellte sich heraus, dass das zur Werkzeugkonstruktion eingesandte Muster am unteren Ende dieser Toleranz lag und das zu biegende Material am oberen Ende der Toleranz lag.

Das große Problem war jedoch die Dehnung – das Maß, mit dem beschrieben wird, wie stark ein bestimmtes Material gedehnt werden kann, bevor es versagt. Sie wird als Prozentsatz ausgedrückt und ist ein nützlicher Wert zur Bestimmung der Formbarkeit eines Rohrstücks (siehe „Grundlegendes zur Stahlrohr- und Rohrmetallurgie“).

Die zum Biegen eines Teils erforderliche Dehnung kann mit einer einfachen Formel geschätzt werden: Außenradius/Mittellinienradius – 1. In diesem Fall betrug der Mittellinienradius des zu biegenden Teils 1,625 Zoll und der Außenradius 2,00 Zoll:

2,0/1,625 = 1,23

1,23 – 1 = 0,23

Daher erforderte dieser Teil eine Dehnung von etwa 23 %. Allerdings lag die Vorgabe für die Dehnung des verwendeten Materials bei 15 %.

Manchmal kann ein Teil in eine Form gebogen werden, die eine größere Dehnung erfordert, als das Material vorgibt, wenn der Bieger über einen Follower-Boost verfügt (oft als Pressure Die Assist oder PDA bezeichnet).

Durch die Wirkung eines PDA wird mehr Material zum Außenradius des gebogenen Teils gedrückt, was dazu beitragen kann, die Dehnungsbeschränkungen um einige Prozentpunkte zu überwinden. Einige Biegemaschinen verfügen möglicherweise auch über die Möglichkeit, mit einem Schlitten von hinten an das Rohr heranzufahren, sodass ein Teil auch in eine Form gebogen werden kann, die die Dehnung um einige Prozentpunkte überschreitet. Auch die Klemmlänge und das Klemmendesign können ein wenig helfen, indem sie das Verrutschen der Klemmen über das Rohr verringern.

Die für dieses Teil verwendete Maschine verfügte jedoch über keine dieser Optionen, und selbst wenn dies der Fall wäre, wäre der Unterschied zwischen der Materialdehnung und der erforderlichen Dehnung wahrscheinlich immer noch zu groß, um überwunden zu werden.

Derzeit besteht die einzige wirkliche Option für den Kunden darin, entweder zum Materiallieferanten zurückzukehren und ein Metall zu finden, das sich um den erforderlichen Radius biegen lässt, oder das Design des Teils zu ändern.

Es gibt Dutzende von Faktoren, die die Anwendbarkeit von Biegewerkzeugen und Maschinenanforderungen beeinflussen und bestimmen, ob ein Teil mit einer bestimmten Maschine und einem bestimmten Material hergestellt werden kann. Wir haben eine Liste von Formeln zusammengestellt, die wir regelmäßig für die Konstruktion und Herstellung von Biegewerkzeugen verwenden, und geben sie gerne weiter.

Darüber hinaus sind die meisten Hersteller von Biegewerkzeugen bestrebt, Biegeinformationen mit jedem zu teilen, der sie haben möchte, und bieten auf ihren Websites kostenlose Dornrechner und andere Informationen an.