Blechbiegen. Wie biegt man Bleche?

Die Definition des Blechbiegens

In der Stahlkonstruktionsbranche gibt es viele verschiedene Arbeitsgänge, die mit Blech durchgeführt werden können. Diese Vorgänge werden miteinander kombiniert, um das Blechstück in die gewünschte Form zu bringen. Einige Beispiele für Stahlbauarbeiten sind Schneiden, Bohren, Stanzen, Schmieden, Ziehen, Strangpressen und so weiter.

Diese Liste enthält auch eine besondere Art der Bearbeitung, das Biegen. Das Biegen scheint per Definition ein sehr einfacher Prozess zu sein – die Veränderung der Form des Materials durch Anwendung einer ausreichenden Kraft. In der Metallverarbeitungsindustrie sieht es jedoch etwas anders aus, und es gibt mehrere Nuancen bei diesem Prozess.

Das Biegen selbst geht auf das späte 16. Jahrhundert zurück, und das ursprüngliche Konzept wurde ein ganzes Jahrhundert früher von keinem Geringeren als Leonardo Da Vinci entworfen. Bei der ersten Version des Metallbiegens wurden zwei schwere Zylinder verwendet, um die Form oder Dicke des ursprünglichen Materials zu verändern. Diese Methode wird heute als Walzen bezeichnet und ist viel präziser als früher – und sie ist auch nicht die einzige Biegemethode, die es heute gibt.

Methoden des Blechbiegens

Rollbiegen, oder Walzen, ist eine der ältesten Biegemethoden überhaupt, auch wenn sie seit ihrer Einführung stark modifiziert wurde. Beim Walzbiegen wird ein Satz von Rollen verwendet, die sich drehen und das Metallstück in den gewünschten Winkel biegen. Einige der häufigsten Ergebnisse des Walzbiegens sind Rohre, Kegel, Rollen und verschiedene andere gebogene Formen des Metalls. Sie können damit auch längere Blechteile herstellen, die nicht länger als 20 Zoll sind und eine Dicke von 0,125 Zoll bis 0,004 Zoll haben können – wie z.B. Schienen, Paneele und Mehrzweckregale (Bedachung, HVAC, Beleuchtung, usw.).

Das Rotationsziehbiegen ähnelt vom Wesen her dem bereits erwähnten Walzbiegen – aber das Verfahren selbst ist sehr unterschiedlich. Beim Rotationsziehbiegen wird eine rotierende Matrize verwendet, in die das Blech eingespannt wird. Das Blech wird dann um die Matrize gezogen, um den erforderlichen Biegeradius zu erreichen. Beim Rotationsziehbiegen kommt es häufig zu Faltenbildung während des Biegevorgangs, weshalb ein interner Stützdorn oft empfohlen wird, wenn nicht sogar notwendig ist.

Beim Wischbiegen wird das Blechstück ähnlich wie beim Wischbiegen an einer Stelle festgehalten, aber es wird eine Kombination aus einem Wischstempel und einem Druckkissen verwendet, um es horizontal an einer Stelle zu halten – wobei die Kante des Blechs, die gebogen werden muss, sowohl über das Druckkissen als auch über den Wischstempel hinausragt. Nachdem bestätigt wurde, dass das Blechstück fest an einer Stelle gehalten wird, wird der Stempel mit einer bestimmten Form gegen die Kante des Blechstücks gedrückt, um es in einem bestimmten Winkel zu biegen.

Da dieses Verfahren eher mechanisch ist, kann während des Biegevorgangs weniger Kraft aufgewendet werden. Allerdings ist es auch nicht besonders geeignet für etwas Komplizierteres als einfache Biegevorgänge, da ein komplexeres Gerät erforderlich ist, um stumpfe Biegewinkel zu erzeugen.

Das Luftbiegen ist eine der gängigeren Blechbiegemethoden, bei der eine Kombination aus einem Stempel mit einem gewünschten Winkel (eine Variation der V-Form) und der Matrize mit einer Rille, die fast identisch mit der Form einer Matrize ist, verwendet wird. Das Blechteil wird auf die Matrize über der Rille gelegt, und der Stempel übt dann Druck auf das Blechteil aus, um es zu zwingen, seine Form zu ändern.

Bei dieser speziellen Biegemethode wird der Stempel nicht bis in die Nut der Matrize gepresst, so dass Sie den erforderlichen Biegewinkel sehr gut kontrollieren können. Dieser Ansatz ist in Bezug auf den Biegewinkel weitaus freier, da der Stempel an jedem beliebigen Punkt des Biegevorgangs angehalten werden kann, so dass so ziemlich jeder Winkel von 180 Grad bis zum Grad des Stempels erzeugt werden kann. Allerdings ist die Rückfederung hier eine wichtige Nuance – eine Nuance, auf die wir etwas später eingehen werden.

V-Biegen ist ein Verfahren, das dem Luftbiegen in vielerlei Hinsicht ähnelt – es verwendet die gleiche Idee einer Matrize mit einer Nut und einem scharfen Stempel mit einem bestimmten Winkel. Beim V-Biegen wird der Stempel jedoch vollständig in die Matrize gepresst, so dass genau der gleiche Winkel wie der des Stempels entsteht. Obwohl diese Methode nicht so flexibel erscheint wie das oben erwähnte Luftbiegen, ist sie aufgrund ihrer Schnelligkeit und einfachen Anwendung mehr oder weniger die beliebteste Biegemethode für Bleche. Auch bei dieser Methode gibt es ein Problem mit der Rückfederung, das wir im weiteren Verlauf des Artikels erläutern werden.

Das Bottoming (Bodenbiegen) ist eine Abwandlung des V-Biegens und damit fast identisch mit dieser besonderen Methode. Dabei wird die Kombination aus Stempel und Matrize verwendet und der gewünschte Winkel durch vollständiges Eindrücken des Stempels in die Nut der Matrize erzeugt. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Verfahren besteht darin, dass beim Bodenbiegen viel mehr Kraft aufgewendet wird, um diesen Winkel zu erzeugen und das Problem des Rückspringens zu beseitigen.

Rückfederung ist das Detail, das auf eine Reihe verschiedener Biegemethoden angewandt werden kann, und es betrifft die Beschaffenheit des Metalls während des Biegevorgangs. Die Rückfederung selbst ist der natürliche Effekt des Metalls, das seine Form in geringem Maße verändert, nachdem es mit einer der oben genannten Methoden gebogen wurde.

Diese besondere Veränderung entsteht durch die Art und Weise, wie das V-Biegen und andere Methoden funktionieren – indem Druck auf einen bestimmten Punkt des Metalls ausgeübt wird. An diesem speziellen Punkt (und um ihn herum) verformt sich das Metall auf zwei verschiedene Arten – durch Zug und Druck. Das Zusammendrücken geschieht auf der Innenseite des nun gebogenen Metallstücks, während das Ziehen auf der Außenseite des Stücks stattfindet.

Die Fähigkeit jedes Metalls, gezogen und gestaucht zu werden, variiert sehr stark, aber es ist normal, dass die Druckfestigkeit der meisten Materialien viel höher ist als die Zugfestigkeit. Dieser kleine Unterschied im Winkel kann dazu führen, dass das gesamte Metallteil für den vorgesehenen Zweck unbrauchbar wird.

Daher muss beim V-Biegen oder Luftbiegen der Rückfederungseffekt berücksichtigt werden. Aus diesem Grund gibt es beim Bottoming keinen Rückfederungseffekt, da die aufgebrachte Kraft hoch genug ist, um sowohl die Zug- als auch die Druckfestigkeit des Metallstücks zu übertreffen.

Es gibt auch andere Biegemethoden, die nicht so weit verbreitet oder für sehr spezielle Zwecke bestimmt sind, wie z.B.:

• Münzen;
• Falten;
• Joggen;
• U-Biegen;
• Drei-Punkt-Biegen;
• Rotierendes Biegen.

Das Dreipunktbiegen zum Beispiel ist relativ neu, während das Prägen für seine Präzision einen hohen Preis hat. Das U-Biegen ist die Variante des V-Biegens mit einem U-förmigen Stempel für bestimmte Metallformen, und das Rotationsbiegen eignet sich besser für schärfere Winkel, da ein Sattel mit einer rotierenden Matrize verwendet wird, in der sich eine Nut mit dem entsprechenden Winkel befindet.

Tipps zum Blechbiegen

Die Rückfederung ist zwar ein wichtiger Faktor, den es beim Blechbiegen zu berücksichtigen gilt, aber sie ist nicht das einzige wichtige Thema, an das Sie denken müssen, bevor Sie den Biegeprozess durchführen.

So ist es beispielsweise empfehlenswert, wann immer es möglich ist, Prozesspositionslöcher in Blechen zu verwenden, da diese bei mehreren identischen Metallteilen die Genauigkeit des Biegevorgangs gewährleisten können. Diese Löcher verhindern auch, dass sich das Metallteil während des Biegevorgangs bewegt, wodurch die Genauigkeit des Endergebnisses noch weiter verbessert wird.

Eine weitere Möglichkeit, das Blech an Ort und Stelle zu halten, ist die Verwendung einer Abkantpresse (ähnlich wie das Druckkissen beim Wischbiegen). Die Verwendung einer Abkantpresse macht es einfacher, den Biegeprozess perfekt oder zumindest so nah wie möglich an der Perfektion zu halten.

Die Verformbarkeit ist ebenfalls wichtig für den gesamten Biegeprozess. Die Verformbarkeit gibt den Winkel an, in dem sich das aktuelle Material biegen lässt, ohne zu brechen oder sich zu verformen. Verschiedene Materialtypen bieten unterschiedliche Grade der Verformbarkeit, und dieser Parameter ist entscheidend, wenn Sie alle Ihre Biegeparameter so genau wie möglich berechnen möchten.

Wenn das betreffende Metallteil auch eine Variation von Schlitzen oder Löchern aufweist, empfiehlt es sich, den Biegevorgang so weit wie möglich von diesen Löchern entfernt durchzuführen, damit sie durch den Biegevorgang nicht in irgendeiner Weise verformt werden.

Manuelles Blechbiegen

Das soll nicht heißen, dass das Biegen von Blechen nur mit industriellen Werkzeugen möglich ist. In der Tat ist es möglich, relativ kleine Blechteile nur mit Ihrem Schraubstock und einem Hammer (und möglicherweise einem Schweißbrenner) zu biegen.

Allerdings erfordert diese Methode im Vergleich zur Verwendung von Maschinen eine Menge Vorbereitung – Sie müssen das Blechteil von Hand so zuschneiden, dass es in den Schraubstock passt, die Biegezugabe von Hand berechnen (im Gegensatz zur Biegezugabe auf industrieller Ebene, die in CAD berechnet werden kann), um sie auf Ihrem Blechteil zu markieren, und Sie müssen auch eine oder mehrere Formen aus Holz haben, mit denen Sie Ihr Blechteil biegen wollen.

Auch der Biegevorgang selbst ist etwas komplizierter, denn Sie müssen die Form zunächst in den Schraubstock einspannen, Ihr Blechstück einklemmen und erst dann können Sie mit Hilfe Ihres Hammers mit dem Biegen des Metallstücks beginnen. Bei diesem speziellen Verfahren gibt es mehrere Nuancen, darunter die Möglichkeit eines Fehlers bei der Berechnung der Biegezugabe sowie der erforderliche Druck, den Sie mit Ihrem Schraubstock ausüben müssen.

Wenn der Biegevorgang besonders schwierig ist, können Sie versuchen, die Biegestelle zu erhitzen, um das Biegen zu erleichtern. Dieses Verfahren ist jedoch äußerst schwierig, da Sie das Metallstück selbst beschädigen können, wenn Sie es zu stark oder falsch erhitzen.

Schlussfolgerung

Es gibt keinen definitiven Weg, um eine Blechbiegemethode zu bestimmen, die objektiv über den anderen Methoden steht. Jede einzelne Methode auf der Liste dient ihrem eigenen Zweck und kann unter bestimmten Umständen besser sein als der Rest – einschließlich der Art des Metalls, des erforderlichen Winkels des Werkstücks, der Gesamtform des Metallteils und so weiter. Es kann auch große Unterschiede darin geben, wie schwer oder wie leicht sich ein bestimmter Blechtyp biegen lässt, wobei ein Metall extrem weich ist und die anderen erst durch äußere Kraft gebogen werden müssen.

Trotz seiner eigenen Nuancen und Schwierigkeiten bleibt das Biegen von Blechen einer der einfacheren Prozesse in der Metallverarbeitungsindustrie. Es ist jedoch immer noch ein Teil der äußerst komplizierten Branche insgesamt, die ihre eigenen Nuancen und Dinge hat, die man im Auge behalten muss. Ziel dieses Artikels war es, grundlegende Informationen über das Thema Blechbiegen, seine Arten und verschiedene Tipps zu geben.