AT513266B1

AT513266B1 - Free bending process for folding a sheet

Info

Publication number: AT513266B1
Application number: AT505962012A
Authority: AT
Inventors: Martin Mag Klein; Gerhard Mag Dipl Ing Dr Hubmer
Original assignee: Voestalpine Stahl Gmbh
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2014-03-15
Also published as: AT513266A4; EP2931451A1; WO2014094025A1

Abstract

Es wird ein freies Biegeverfahren zum Abkanten eines Blechs (2), insbesondere Stahlblechs, mit einer Streckgrenze > 500 MPa gezeigt, bei dem das auf zwei Auflager (3, 4) lastende Blech (2) über einen, einen Stempelboden (6) aufweisenden Stempel (5, 15) mit einem Biegemoment belastet wird. Um eine Dachbildung (7) am abgekanteten Blech (2) zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass das Blech (2) beim Biegen durch den Stempelboden (6) des Stempels (5, 15) mit einem mindestens bereichsweise konstanten Biegemoment streckenbelastet wirdA free bending process for bending a sheet (2), in particular steel sheet, with a yield strength> 500 MPa is shown, in which the sheet (2) bearing on two supports (3, 4) has a die which has a stamp base (6) (5, 15) is loaded with a bending moment. In order to avoid roofing (7) on the folded sheet (2), it is proposed that the sheet (2) during stretching by the punch bottom (6) of the punch (5, 15) is stretched with an at least partially constant bending moment

Description

österreichisches Patentamt AT513 266B1 2014-03-15Austrian Patent Office AT513 266B1 2014-03-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein freies Biegeverfahren zum Abkanten eines Blechs, insbesondere Stahlblechs, mit einer Streckgrenze > 500 MPa, bei dem das auf zwei Auflager lastende Blech über einen, einen Stempelboden aufweisenden Stempel mit einem Biegemoment belastet wird.Description: The invention relates to a free bending method for folding a sheet, in particular steel sheet, with a yield strength > 500 MPa, in which the sheet resting on two supports is loaded with a bending moment via a punch having a punch bottom.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind freie Biegeverfahren bekannt, mit denen ein Blech über einen spitz zulaufenden oder auch abgerundeten Stempel und unter Verzicht auf ein Gesenk oder einen Gegenhalter abgekantet wird. Ein freies Biegeverfahren kann zwar mit einem derartigen, vergleichsweise kostengünstigen Biegewerkzeug durchgeführt werden, nachteilig treten ohne Gesenk oder Gegenhalter jedoch oftmals unerwartete Biegeergebnisse auf, was sich unter anderem bei höherfesten, hochfesten und ultrahochfesten Blechen (Stahlblechen oder Leichtmetallblechen) in einem dachförmigen Verlauf der Biegezone zeigte.Free bending methods are known from the prior art, with which a sheet is bent over a tapered or rounded punch and waiving a die or a counter-holder. Although a free bending process can be carried out with such a comparatively inexpensive bending tool, undesirable bending results often occur without a die or anvil, as evidenced inter alia by higher-strength, high-strength and ultra high-strength sheets (steel sheets or light metal sheets) in a roof-shaped course of the bending zone ,

[0003] Zudem ist bei einem Rundbiegen in einem Gesenk bekannt (DE3017758A1), einen Stempel mit einem abgeflachten Stempelboden zu verwenden, um damit eine hohe Genauigkeit im Rundbiegen zu erreichen. Der Stempel kann auch mit einem Stempelboden ausgestattet sein, der einen zurückspringenden Bodenbereich aufweist, um damit das Blech mit einem konstanten Biegemoment streckenzubelasten.In addition, in a round bending in a die is known (DE3017758A1) to use a stamp with a flattened stamp base, so as to achieve a high accuracy in round bending. The stamper may also be provided with a stamper bottom which has a recessed bottom portion for straining the sheet with a constant bending moment.

[0004] Die Erfindung hat sich ausgehend vom eingangs geschilderten Stand der Technik die Aufgabe gestellt, ein freies Biegeverfahren derart zu verbessern, dass damit selbst Bleche mit einer Streckgrenze > 500 MPa kostengünstig und ohne Dachbildung abgekantet werden können.The object of the invention, starting from the prior art described at the outset, is to improve a free bending process in such a way that even sheets with a yield strength > 500 MPa can be folded inexpensively and without roofing.

[0005] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch, dass das Blech beim Biegen durch den Stempelboden des Stempels mit einem mindestens bereichsweise konstanten Biegemoment streckenbelastet wird, um eine Dachbildung am abgekanteten Blech zu vermeiden.The invention solves the stated problem with respect to the method in that the sheet is stretched during bending by the punch bottom of the punch with an at least partially constant bending moment to avoid roofing on the folded sheet.

[0006] Wird das Blech beim Biegen durch den Stempelboden des Stempels mit einem mindestens bereichsweise konstanten Biegemoment streckenbelastet, kann sich trotz Verzicht auf Gegenhalter und/oder Gesenk ein freies Biegeverfahren für höherfeste, hochfeste sowie ultrahochfeste Bleche (Stahlblechen bzw. Leichtmetallblechen) ergeben - und zwar ohne Dachbildung. In kritischen Zonen der Plastifizierung am Blechmaterial kann nämlich mit konstantem Biegemoment streckenbelastet werden, was die Gefahr einer Dachbildung verfahrenssicher reduziert. Eine vergleichsweise hohe Reproduzierbarkeit des erfindungsgemäßen freien Biegeverfahrens kann damit gewährleistet werden. Zudem können dadurch selbst bei einem Stahlblech mit einer Streckgrenze > 500 MPa erhöhte lokale Verformungsgrade vermieden und ein mögliches Materialversagen somit verringert werden. Des Weiteren kann das erfindungsgemäße freie Biegeverfahren auch zu einer gleichmäßigeren Krümmung im Bereich der Biegestelle führen, wodurch eine eventuelle Ausbildung von außenliegenden Rissen oder innenliegenden Quetschfalten ebenso vermieden werden kann. Das derart abgekantete Blech kann das Verfahren daher auch mit einer im Biegebereich gleichmäßig erhöhten mechanischen Festigkeit verlassen. Außerdem kann unter Verzicht auf einen Gegenhalter und/oder eines Gesenks für das erfindungsgemäße Verfahren ein vergleichsweise kostengünstiges Biegewerkzeug ausreichen.If the sheet is stretched during bending by the punch bottom of the punch with an at least partially constant bending moment, despite a waiver counterholder and / or die a free bending process for higher strength, high strength and ultra-high strength sheets (steel sheets or light metal sheets) may result - and although without roofing. In critical zones of plasticization on the sheet material can namely be stretched with constant bending moment, which reduces the risk of roofing process safe. A comparatively high reproducibility of the free bending process according to the invention can thus be ensured. In addition, even with a steel sheet having a yield strength > 500 MPa increased local deformation levels avoided and thus a possible material failure can be reduced. Furthermore, the free bending method according to the invention can also lead to a more uniform curvature in the region of the bending point, whereby a possible formation of external cracks or internal crushing folds can also be avoided. The thus folded sheet metal can therefore leave the process with a uniformly increased in the bending area mechanical strength. In addition, waiving a counter-holder and / or a die for the inventive method a comparatively inexpensive bending tool sufficient.

[0007] Im Allgemeinen wird erwähnt, dass unter höherfesten, hochfesten sowie ultrahochfesten Blechen, jene Bleche verstanden werden können, die hochlegiert, vergütet und/oder thermomechanisch behandelt wurden. Hierbei sind Bleche mit einer Mindeststreckgrenze Re über 500 MPa, bevorzugt über 700 MPa vorstellbar. Im Allgemeinen wird weiter erwähnt, dass es bei Blechsorten mit hoher Mindeststreckgrenze (über 500 MPa) bei bestimmten Geometrieverhältnissen der Stempel bzw. Kantwerkzeuge zur Dachbildung kommt. Das bedeutet, dass sich Kantinnenradien kleiner als die Stempel- bzw. Werkzeugradien einstellen können. Die Dachbildung ergibt sich aus hohen lokalen Dehnungen unterhalb des Stempel- bzw. Werkzeugscheitels. 1 /7 österreichisches Patentamt AT513 266 B1 2014-03-15 [0008] Wird das Blech über einen flachen Stempelboden streckenbelastet, kann ein konstantes Biegemoment über eine Strecke am Blech vorgegeben werden. Zudem sind derartige Stempel kostengünstig herzustellen bzw. zu warten, was die Handhabung des Verfahrens erleichtern kann.In general, it is mentioned that under high-strength, high-strength and ultra-high-strength sheets, those sheets can be understood that were high-alloyed, tempered and / or thermo-mechanically treated. Here, sheets with a minimum yield strength Re over 500 MPa, preferably over 700 MPa are conceivable. In general, it is further mentioned that in the case of sheet metals with a high minimum yield strength (more than 500 MPa) roofing occurs at certain geometric ratios of the stamps or edging tools. This means that canine radii can be smaller than the punch or tool radii. The roofing results from high local strains below the punch or tool apex. When the sheet is stretched over a flat die bottom, a constant bending moment can be set over a distance on the sheet metal. In addition, such stamps are inexpensive to manufacture or to wait, which can facilitate the handling of the process.

[0009] Alternativ zu einem flachen Stempelboden ist auch vorstellbar, dass das Blech über einen Stempelboden streckenbelastet wird, der eine Ausnehmung aufweist.As an alternative to a flat stamp base is also conceivable that the sheet is stretched over a punch floor, which has a recess.

[0010] Das freie Biegeverfahren kann hinsichtlich der Anforderungen an den Biegeradius handhabungsfreundlich angepasst werden, wenn am Stempelhalter des Stempels ein auswechselbarer Biegekopf bzw. Druckfinne befestigt wird, der den Stempelboden ausbildet. Zudem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, verschiedenste Biegeeinsätze handhabungsfreundlich entsprechend den unterschiedlichen Blechdicken auszuwechseln.The free bending process can be adjusted handling friendly with respect to the requirements of the bending radius, when the punch holder of the punch an exchangeable bending head or pressure fin is attached, which forms the stamp base. In addition, the inventive method allows a variety of bending inserts handling easy to replace according to the different sheet thicknesses.

[0011] Ein freies Biegeverfahren kann verbessert werden, indem hierbei ein Stempel mit einem zur Erzeugung einer Streckenbelastung, die mindestens bereichsweise konstantes Biegemoment aufweist, ausgebildeten Stempelboden verwendet wird, ein Blech mit einer Streckgrenze > 500MPa abzukanten, weil damit eine Dachbildung am abgekanteten Blech vermieden werden kann. Insbesondere bei einem hochfesten Stahlblech, das eine hohe Mindeststreckgrenze aufweist, kann sich solch ein Stempel bewähren, die auftretenden Verformungen in der Hauptverformungszone am Blech zu vergleichmäßigen und damit eine Dachbildung im Blechverlauf zu vermeiden.A free bending process can be improved by using in this case a stamp having a stamp base formed to generate a line load which has a constant bending moment at least in regions, a sheet with a yield strength > Beveled 500MPa, because it can avoid roofing on the folded sheet metal. In particular, in a high-strength steel sheet, which has a high minimum yield strength, such a stamp can prove to equalize the deformations occurring in the main deformation zone on the sheet and thus to avoid roofing in the sheet metal course.

[0012] Einfache Konstruktionsverhältnisse am Stempel können sich ergeben, wenn der Stem-pelboden wenigstens bereichsweise flach ausgeführt ist.Simple construction conditions on the stamp may result if the stem bottom is at least partially flat.

[0013] Alternativ oder zusätzlich zu einem flachen Stempelboden kann der Stempelboden eine Ausnehmung aufweisen, um damit die Kontaktfläche zwischen Stempel und Blech am Beginn des freien Biegens zu reduzieren.Alternatively, or in addition to a flat stamp base, the stamp base may have a recess, so as to reduce the contact area between the punch and the sheet at the beginning of free bending.

[0014] Laufen die Stempelflanken des Stempels über je eine gekrümmte Querschnittskontur dem Stempelboden zu, kann mit konstantem Biegemoment der Kantenradius entsprechend der Stempelgeometrie eingestellt werden.Running the stamp edges of the punch via a respective curved cross-sectional contour to the stamp base, can be set with constant bending moment of the edge radius corresponding to the stamp geometry.

[0015] Der erfindungsgemäße Stempel kann vielfältig eingesetzt werden, wenn der Stempel einen Stempelhalter und einen am Stempelhalter auswechselbar befestigten Biegekopf aufweist, der den Stempelboden ausbildet.The stamp according to the invention can be used in many ways when the stamp has a punch holder and a punch holder mounted replaceably mounted bending head, which forms the stamp base.

[0016] In den Figuren ist das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise anhand eines Biegewerkzeugs dargestellt. Es zeigen [0017] Fig. 1 [0018] Fig. 2 [0019] Fig. 3 [0020] Fig. 4 eine Schnittansicht zu einem mit einem umzuformenden Blech versehenen erfindungsgemäßen Biegewerkzeug, eine Schnittansicht zu einem gemäß dem Stand der Technik abgekanteten Blech mit Dachbildung, eine Schnittansicht zu einem gemäß der Erfindung abgekanteten Blech und eine alternative Ausführung zum nach Fig. 1 dargestellten Stempel.In the figures, the inventive method is shown for example by means of a bending tool. Fig. 3 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 4 shows a sectional view of a bending tool according to the invention provided with a sheet to be formed, a sectional view of a metal sheet folded according to the prior art Roofing, a sectional view of a beveled sheet according to the invention and an alternative embodiment of the stamp shown in FIG. 1.

[0021] In Fig. 1 ist nach einem ersten Ausführungsbeispiel ein Biegewerkzeug 1 dargestellt, mit dem ein Blech 2 umgeformt wird und zwar nach einem freien Biegeverfahren. Zu diesem Zweck umfasst das Biegewerkzeug 1 zwei Auflager 3, 4, auf denen das Blech 2 lastet, und einen zwischen den Auflagern 3 und 4 vorgesehenen Stempel 5, dessen Stempelboden 6 das Blech 2 auf Biegung mechanisch belastet. Um eine Dachbildung an einem ohne Gegenhalter oder Gesenk abgekanteten Blech 2 zu vermeiden, ist der Stempelboden 6 flach ausgeführt, wie dies der Fig. 1 entnommen werden kann. Dadurch sind die aus dem Stand der Technik bei hochfesten Stahlblechen bekannten Biegeradien mit dachförmigen Verlauf 7 zu vermeiden, wie diese nach Fig. 2 dargestellt sind.In Fig. 1, a bending tool 1 is shown according to a first embodiment, with which a sheet 2 is formed and that after a free bending process. For this purpose, the bending tool 1 comprises two supports 3, 4, on which the sheet metal 2 loads, and a provided between the supports 3 and 4 punch 5, whose die bottom 6 mechanically loads the sheet 2 to bending. In order to avoid the formation of a roof on a sheet metal 2 bent without a counter-holder or a die, the stamp base 6 is made flat, as can be seen from FIG. As a result, the bending radii known from the prior art in high-strength steel sheets with roof-shaped profile 7 are to be avoided, as shown in FIG. 2.

[0022] Figur 3 zeigt, dass derartige Biegeradien mit dachförmigen Verlauf 7 aufgrund erhöhter 2/7 österreichisches Patentamt AT513 266 B1 2014-03-15Figure 3 shows that such bending radii with roof-shaped course 7 due to increased Austrian Patent Office AT513 266 B1 2014-03-15

Materialbeanspruchung erfindungsgemäß vermieden werden können. Wie dem Verlauf 8 nach Fig.3 außerdem zu entnehmen, ergibt sich eine gleichmäßige Krümmung. Entgegen den aus dem Stand der Technik bekannten freien Biegeverfahren - mit einem Ergebnis nach Fig. 2 - wird das Blech 2 beim erfindungsgemäßen freien Biegeverfahren von Anfang an sowie während seiner Plastifizierung mit einem konstanten Biegemoment streckenbelastet, zumindest über die Strecke 9 des Blechs 2.Material stress can be avoided according to the invention. As can also be seen from the course 8 according to FIG. 3, a uniform curvature results. Contrary to the known from the prior art free bending process - with a result according to Fig. 2 - the sheet 2 is stretched in the free bending process according to the invention from the beginning and during its plasticization with a constant bending moment, at least over the distance 9 of the sheet. 2

[0023] Wie in Fig. 4 weiter erkannt werden kann, laufen die Stempelflanken 10, 11 des Stempels 5 jeweils über eine gekrümmte Querschnittskontur 12 dem Stempelboden 6 zu. Dadurch werden Oberflächenbeschädigungen und vorzeitiger Verschleiß des Stempels verbessert vermieden.As can be further recognized in Fig. 4, the punch flanks 10, 11 of the punch 5 each run over a curved cross-sectional contour 12 to the stamp base 6. As a result, surface damage and premature wear of the punch are improved avoided.

[0024] Um unterschiedlichen Biegeradien und/oder Blechdicken entsprechen zu können, weist der schwertförmige Stempel 5 einen Stempelhalter 13 und einen Biegekopf 14 auf. Der auf den Stempelhalter 13 aufgesteckte Biegekopf 14 kann ausgewechselt werden und formt auch den Stempelboden 6 aus.In order to correspond to different bending radii and / or sheet thicknesses, the sword-shaped punch 5 has a punch holder 13 and a bending head 14. The plugged onto the punch holder 13 bending head 14 can be replaced and also forms the stamp base 6 from.

[0025] Zum Unterschied zum nach Fig. 1 dargestellten Stempel 5 weist der nach Fig. 4 dargestellte Stempel 15 einen Stempelboden 6 mit einer Ausnehmung 16 in Form eines zurückspringenden Bodenbereichs auf. Damit kann die Kontaktfläche mit dem Blech 2 verringert werden, was Oberflächenbeschädigungen am Blech 2 am Beginn des freien Biegens vermeiden kann.In contrast to the stamp 5 shown in FIG. 1, the stamp 15 shown in FIG. 4 has a stamp base 6 with a recess 16 in the form of a recessed bottom region. Thus, the contact surface with the sheet 2 can be reduced, which can avoid surface damage to the sheet 2 at the beginning of free bending.

[0026] Im Allgemeinen wird erwähnt, dass der Stempelboden 6 nicht nur von einem Biegekopf 14 bzw. einer Druckfinne, sondern auch von zwei Biegeköpfen 14 bzw. Druckfinnen ausgebildet werden kann, um damit die 4-Punkt Biegung des streckenbelasteten Blechs 2 auf zwei Auflager 3, 4 auszubilden. 3/7In general, it is mentioned that the stamp base 6 can be formed not only by a bending head 14 and a Druckfinne, but also by two bending heads 14 and Druckfinnen to order the 4-point bend of the stretched sheet 2 on two supports 3, 4 train. 3.7

Claims

Austrian Patent Office AT513 266B1 2014-03-15 Claims 1. A free bending method for folding a sheet (2), in particular steel sheet, with a yield strength > 500 MPa, in which the sheet (2) bearing on two supports (3, 4) is loaded with a bending moment via a punch (5, 15) having a punch base (6), characterized in that the sheet (2) is loaded during bending Bending through the die bottom (6) of the punch (5, 15) is stretched with an at least partially constant bending moment to avoid roofing (7) on the folded sheet (2).

2. Free bending method according to claim 1, characterized in that the sheet is stretched over a flat punch bottom (6).

3. Free bending method according to claim 1, characterized in that the sheet is stretched over a punch bottom (6) having a recess (16).

4. Free bending method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that on the punch holder (13) of the punch (5, 15) a replaceable bending head (14) is attached, which forms the punch bottom (6).

5. Use of a stamp (5, 15) with a stamping base (6) designed to generate a line load, which has constant bending moment at least in a free bending process of a sheet (2), in particular steel sheet, with a yield strength > 500 MPa to prevent roofing (7) on the folded sheet metal (2).

6. Use according to claim 5, characterized in that the stamp base (6) is at least partially flat.

7. Use according to claim 5, characterized in that the stamp base (6) has a recess (16).

8. Use according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the punch flanks (10, 11) of the punch (5, 15) in each case via a curved cross-sectional contour (12) the stamp base (6) run.

9. Use according to one of claims 5 to 8, characterized in that the punch (5, 15) has a punch holder (13) and a punch holder (13) replaceably mounted bending head (14) which forms the punch bottom (6). 3 sheets of drawings 4/7