Kenniscentrum

8. Buigen

Het omzetten van een vlakke plaat naar een driedimensionaal product wordt vaak gedaan door middel van buigen. Buigen is een vrij complexe techniek, omdat er vele factoren zijn die het eindresultaat beïnvloeden: materiaalsoort, materiaaldikte, walsrichting, warmte-invloeden, gereedschapsslijtage, groefbreedte, bovenmes, verkortingswaardes, zethoeken, binnenradius, invloed van gaten… In dit hoofdstuk worden de belangrijkste aspecten van het buigen behandeld.

Vrijbuigen

Kepser maakt gebruik van het zogenaamde vrijbuigen, Fig. 8.1 omdat dit de meest flexibele manier is om een hoek te buigen. Door de bovenstempel naar beneden te bewegen, wordt de te buigen plaat in de ondermatrijs gedrukt. De hoek die hierdoor ontstaat hangt niet af van het gereedschap, maar van de indrukdiepte en de plaatdikte. Omdat zowel de bovenmessen als de ondermatrijzen uit gedeelde stukken bestaan, kan voor elk product een opstelling worden gemaakt waarmee het optimaal kan worden gezet. Voor het zetten van RVS wordt band gebruikt om beschadiging van het materiaal tegen te gaan. Fig. 8.2 Kepser heeft vier kantbanken, alle uitgerust met grafische weergave van het buigproces op het beeldscherm en hoekcontrole door middel van het zogenaamde ACB-systeem (nadere toelichting op het ACB-systeem verderop in dit hoofdstuk). De programma’s op de Trumpf banken zijn onderling uitwisselbaar, mits de afmetingen van het product toelaatbaar zijn op een andere bank. De maximale lengte van het te zetten product is 4080 mm (informatie over de afmetingen per kantbank verderop in dit hoofdstuk).

Verhouding groefbreedte - plaatdikte

Belangrijk bij het buigen is de verhouding tussen de groefbreedte en de plaatdikte en de bijbehorende inwendige productradius. In de regel wordt de verhouding groefbreedte = 8 x plaatdikte gehanteerd. Het is echter mogelijk op een grotere of kleinere groef te buigen. Afwijkende combinaties moeten individueel bekeken worden.

Voor de bijbehorende radius geldt:

• Standaard groef (8 x s) Ri = 1.2 x s
• Groef kleiner Ri = s
• Groef groter Ri = 1.5 x s

• Vermeld de radius niet op de tekening als deze niet belangrijk is.
• Teken de radius volgens de regels op de vorige pagina. Kepser heeft voornamelijk universeel gereedschap, wat inhoudt dat er met vaste radius gewerkt moet worden. De radius wordt bij Kepser aangepast om goede plaatuitslagen voor de productie te verkrijgen.
• Vermeld de radius specifiek, als de nauwkeurigheid hiervan erg belangrijk is. Dan kan deze met behulp van een ronde as in een product gedrukt worden. Hiervoor moet vaak wel een speciaal bovengereedschap gemaakt worden.

Buigkracht

De buigkracht wordt berekend met de volgende formule: F= C*Rm*B*S²/V.

F = buigkracht.
C = correctiefactor, Trumpf rekent met 1.33.
Rm = treksterkte.
B = breedte product.
S = plaatdikte. 
V = groefbreedte.

De maximale buigkracht is 400 kN/m kantlengte.

Nauwkeurigheid hoek

Bij het zetten kan een hoeknauwkeurigheid van ± 0,5 graad worden gegarandeerd.

Nauwkeurigheid ACB-systeem

Nadat een plaat in een bepaalde hoek is gebogen veert deze altijd terug. Om deze terugvering te compenseren wordt de plaat iets verder gebogen dan de benodigde hoek. De exacte grootte van de terugvering is echter moeilijk in te schatten; die kan zelfs bij dezelfde materialen per keer verschillen. Om dit te voorkomen zijn de kantbanken van Kepser voorzien van een ACB-systeem (Automatically Controlled Bending). Fig. 8.3 Dit systeem berekent automatisch hoever een plaat moet worden doorgedrukt om tot de gewenste hoek te komen. Na het zetten van de hoek komt het bovenmes hiertoe een stuk omhoog, waarna de terugvering wordt gemeten. Fig. 8.4 Aan de hand van deze meting wordt het bovenmes nogmaals in de hoek gedrukt en corrigeert het systeem het product automatisch tot de gewenste hoek. Het ACB-systeem garandeert een nauwkeurigheid van 0.3 graad.

Nauwkeurigheid beenlengte

Afwijkingen in productlengte die door het lasersnijden zijn veroorzaakt, worden door het buigen vergroot. Bij Kepser blijven afwijkingen altijd kleiner dan 0.2 mm per zetting. Voor afwijkingen bij meerdere zettingen zie Fig. 8.5.

Grote inkeping

Vaak is het noodzakelijk of gewenst om een stuk uit de plaat te halen alvorens deze te buigen. Vervorming van de buiging in de hoek is gedeeltelijk op te vangen als het gat nog goed dicht te lassen is. Door het lassen treedt namelijk krimp van het materiaal op en kunnen de gezette delen nog wat naar elkaar toe trekken, waardoor de haaksheid beter wordt dan vlak na het zetten.

• Gebruik in dit geval ronde gaten met een diameter van 1.5 x plaatdikte (ongeacht plaatdikte en materiaalsoort). Fig. 8.6

Minimale afmeting gat - buiglijn

Om de afstand van het gat tot de buiglijn te bepalen worden verschillende formules gehanteerd voor verschillende gatvormen. We maken onderscheid tussen ronde gaten, vierkante gaten en sleufgaten. Fig. 8.7 + Fig. 8.8

Xmin = minimale afstand tot onderkant gat
s = plaatdikte
d = gatdiameter
Ri = binnenradius
b = gatbreedte (sleufgaten en vierkante gaten)

Afstand Xmin

• Ronde gaten
  Xmin = Ri + 2 x s
• Vierkante gaten
  Xmin = Ri + 3.3 x s
  b ≤ 25
• en sleufgaten
  Xmin = Ri + 3.5 x s
  25 < b <50
  Xmin = Ri + 4 x s
  b ≥ 50

Let op: bij gebruik van deze formules is het belangrijk de juiste radius toe te passen!

• Standaard groef (8 x s)
  Ri = 1.2 x s
• Groef kleiner
  Ri = s
• Groef groter
  Ri = 1.5 x s

Kepser hanteert groef 20 als ideale groef- breedte voor 3 mm (24 is niet voorhanden).

• Pas de formules op de vorige pagina alleen strikt toe als vervorming van het gat absoluut niet is toegestaan.
• Gebruik de formules, als enige vervorming wel toelaatbaar is, om de kritische afmetingen te verkrijgen en neem de maten vervolgens waar mogelijk iets ruimer (i.v.m. fluctuaties in het materiaal).

Soms moeten gaten dichter bij de buiglijn komen te liggen dan volgens bovenstaande formules mogelijk is. Een truc die dan toegepast kan worden is het maken van een insnijding op de buiglijn. Fig. 8.10 Deze truc gaat niet alleen op voor gaten maar ook voor andere vormen die dicht bij de hoek liggen. Hiertoe moeten echter eerst de volgende vragen worden beantwoord:

• Mag het gat vervormen?
• Mag de opening die door de insnijding na het buigen ontstaat open blijven?

Het dichtlassen zorgt namelijk voor extra bewerkingen, dus kosten, en het product kan er mogelijk door vervormen. Een zo groot mogelijke opening, het liefst over de hele buigzone, geniet de voorkeur.

Hanteer de volgende regels als de opening zo klein mogelijk moet zijn:

• Lengte opening = minimaal lengte gat.
• Breedte opening = minimaal de lengte van de verkorting in de binnenhoek (afhankelijk van plaatdikte en zetgroef). Deze verkorting is te berekenen met het CAD-pakket.

Minimale beenlengte

De minimale lengte van het te buigen been (instelling achteraanslag) is afhankelijk van het gebruikte ondergereedschap. Fig. 8.11  Onderstaande tabel bevat een overzicht van de minimale beenlengte bij verschillende typen ondergereedschap.
Smalle producten zijn beter te zetten dan brede producten. Brede producten zijn namelijk niet altijd exact recht/recht op de zetbank te positioneren, waardoor er onnauwkeurigheden kunnen optreden.

U-profiel zetten

Bij het vermelden van de minimale U-profielen die gebogen kunnen worden wordt uitgegaan van binnenmaten, Fig. 8.12  zodat de plaatdikte geen invloed heeft in de tabel. Bij het buigen van U-profielen wordt gewerkt met het bovenmes BIU-033/2. Fig. 8.13 

Minimale afmetingen

De minimale afmeting van het te buigen U-profiel is afhankelijk van de plaatdikte in combinatie met bijbehorende groefbreedte (8 x s) en de afmeting van het bovenmes. Er is op drie manieren naar de minimale U gekeken:

1. Uitgaande van een minimale B-lengte en de maximale A-lengte die daarbij hoort.
2. Uitgaande van een minimale A-lengte die te buigen is en de bijbehorende minimale B-lengte waarbij het product nog te buigen is.
3. Minimale U-afmeting A=C. Voor de maximale U-afmeting is C niet van belang.

Maximale afmetingen

De maximale afmetingen zijn afhankelijk van de afmetingen van het mes en de machine. Door de lengte van B op te laten lopen wordt duidelijk wat de maximale A-lengte mag zijn (zie tabel op deze pagina; Fig. 8.15  voor tussenliggende waardes kan geïnterpoleerd worden). Tot de B-lengte van 130 is de vorm van de U afhankelijk van het mes, daarna van de bovenbalk. De tabel is samengesteld op basis van het gebruik van een bovenmes zonder tussenstuk en zonder opening tussen het mes en de klembalk. Voor grote U-vormen kan bekeken worden wat de mogelijkheden zijn als er tussenstukken worden toegepast.

In de tabel is uitgegaan van 2 zettingen voor het vervaardigen van een profiel zonder dat daarbij de gezette zijde vervormt.

• Met tegendrukken zijn er, in overleg, kleinere vormen mogelijk. Houd er wel rekening mee dat dit lichte vervorming met zich meebrengt. Fig. 8.16 
• Ook kan er, om het product toch uit een deel te zetten, voor gekozen worden extra zettingen in het product te plaatsen. Dit geeft het product wel een ander uiterlijk. Fig. 8.17 

Kleine doos buigen

De minimale afmeting van een te buigen doos hangt af van de minimale afmeting van een te buigen U en het smalst beschikbare mes. Het smalste zwanenhals bovenmes van Kepser is 20 mm.

• Ga om de meest kritische doos qua grondoppervlak en hoogte te berekenen uit van het kleinste doosoppervlak: 25 x 25 mm. Hier hoort een hoogte van 57.5 mm bij (zie de tabel voor het buigen van een maximale U).
• Zoek voor de haalbaarheid van andere doosformaten (groter grondoppervlak) de bijbehorende hoogte op in de tabel voor het buigen van een maximale U.

Z-vorm buigen

De minimale afmeting van een Z-vorm hangt af van de afmetingen van de onderbalk en de matrijs. Het bovenmes heeft geen invloed. De maximale werkhoogte is 1050 mm (hoogte inclusief ondermatrijs). De onderstellen van de V85 en V130 (Tab. 8A) zijn identiek; alleen de maximale lengte van het product is anders. De V170 (Tab. 8B) heeft een bredere onderbalk, waardoor hier andere waardes voor de minimale Z-vorm voor gelden. De Z-vorm is op twee manieren te buigen, afhankelijk van het punt waar de nauwkeurigste maat moet komen. Fig. 8.18 

V85 en V130 (Tab. 8A)

V170 (Tab 8B)

V85 en V130

V170

Verzet buigen

De lengte X Fig. 8.19  is afhankelijk van de groefbreedte waarop gezet wordt. Dit i.v.m. de totale breedte van de ondermatrijs.

Pletten

Om dun plaatmateriaal op bepaalde plaatsen te verstevigen of scherpe randen te vermijden kan het op deze plaatsen worden geplet ofwel dubbelgevouwen. Fig. 8.20  Dat gebeurt in twee stappen. Eerst wordt de flens zo ver mogelijk gebogen. Vervolgens wordt hij platgedrukt. Na het pletten is de totale hoogte 2 tot 2.5 keer de oorspronkelijke plaatdikte. De maximale lengte van de flens is niet van belang, aangezien het materiaal in de hoek wordt doodgedrukt, waardoor de gehele flens vervormt. De maximale plaatdikte die men kan pletten is 3 mm, de maximale lengte van een te pletten stuk 3 meter.

Zetten

• Laat de buiglijn niet in het verloop van de contour van het andere been lopen. De opstuiking en de uitrekking worden bij de buigzone gehinderd, wat scheuren veroorzaakt. Maak om dit te voorkomen een snede in het verlengde van de buitencontour van het te zetten been.Fig. 8.21 Hanteer 1.5 x s als minimale sleufbreedte.
• Vermijd schuine kanten aan de buigrand. Deze vervormen tijdens het zetten. De minimale hoogte waarvanaf de schuine kant mag beginnen is: ½ x groefbreedte + plaatdikte = Lmin. Fig. 8.22
• Beter dan een kort buigbeen Y is het verkorten van de kant van het andere been met de grootte X. De grootte van X moet minimaal 0.5 x s zijn. Het is ook mogelijk het korte buigbeen op de buiglijn te leggen, maar dan moet er wel een insnijding op de overgangsplaats gemaakt worden. Fig. 8.23
• Maak een uitsparing op de plaats van de buiglijn om zadelvorming door het buigen tegen te gaan. Fig. 8.24
• Beter dan een kort buigbeen Y is het om de uitsparing om de buigrand te laten lopen en het andere been met de grootte X te verkorten. De grootte van X moet minimaal 0.5 x s zijn. Fig. 8.25 en Fig. 8.26
• Het plaatsen van twee sets gereedschappen naast elkaar op een kantbank, waarvan één set traditioneel opgespannen en de andere set omgekeerd (stempel onder en matrijs boven), maakt het mogelijk meerdere buigingen uit te voeren zonder het product te draaien.
• Bij een lang product met een korte kopse zetting heeft het lossnijden en lassen van deze zijde de voorkeur boven zetten.
• Als een bepaald product niet op de kantbank vervaardigd kan worden, dan is het een optie dit met de hand te buigen. Maak in dat geval kleine inkepingen op de buiglijn om de plaats van buiging te waarborgen en de kracht benodigd voor de buiging te reduceren. Fig. 8.27
• Van de vormen hiernaast is de bovenste de gunstigste (smalle lasnaden en een eenvoudige uitslag). Door eerst de korte zijde te zetten en daarna de lange, kan men één meslengte gebruiken en het product doorzetten waarbij rekening gehouden wordt met de terugvering. Fig. 8.28 en Fig. 8.29

Buigverliezen

Het buigverlies is van vele factoren afhankelijk: materiaalsoort, materiaaldikte, walsrichting, warmte-invloeden, gereedschapsslijtage, groefbreedte, bovenmes, zethoeken, binnenradius... Het uitrekenen van plaatuitslagen en bijbehorende buigverliezen gebeurt bij Kepser met het 3D CAD-pakket. In de tabel hieronder staan de buigverliezen voor de meest gebruikte materiaal-soorten, gezet op de standaardgroef bij een hoek van 90 graden. Overige buigverliezen kunnen worden opgevraagd.