DE2003614C3 - Biegewerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Biegewerkzeug zum Herstellen von Profilen, insbesondere U-Profilen oder etwa U-förmigen Profilen, mit einem beweglichen Stempel mit nach innen geneigten Seitenflächen sowie mit einem Biegeunterteil, das zwei zueinander mit Abstand angeordnete parallele Biegebacken und eine Druckplatte aufweist, wobei die Biegebacken je eine quer zur Bewegungsrichtung des Stempels mindestens die gleiche Abmessung wie das herzustellende Profil aufweisende Ausnehmung mit darin angeordnetem Widerlager aufweisen, und wobei die Druckplatte entsprechend der Bewegung des Stempels bewegbar ist und als Gegenhalter für das Ausgangswerkstück dient.

Bei einem solchen bekannten Biegewerkzeug zum Biegen von U-förmigen Profilen befinden sich die Ausnehmungen auf der Oberseite der Biegebacken und die Widerlager sind Rollen aus einem relativ unelastisehen Material. Nach Auflegen des Ausgangswerkstükkes auf die Rollen greift der Stempel beim Biegehub zwischen die Rollen, wobei die Schenkel des zu bildenden Profils über die Rollen gleiten und sich bei fortschreitendem Stempelhub gegen die Flanken des ίο Stempels legen. Insbesondere beim Biegen von Profilen aus stark federndem Material kommen jedoch in die zu bildenden U-Profile im Bereich ihrer Schenkel so große Biegespannungen, daß sie selbst durch eine nachfolgende Warmbehandlung nicht mehr völlig beseitigt werden <5 können.

Es ist jedoch zuweilen erforderlich, Profile zu biegen, in die beim Biegevorgang gar keine oder möglichst

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geringe, durch eine nachfolgende Behandlung vollkommen abbaubare Spannungen hineinkommen. Solche Profile sind z. B. zur Herstellung von aus einzelnen Profilstücken durch Schweißen zusammenzufügenden Brennelementkästen für die Brennstäbe von Kernreaktoren erforderlich. Zur Hersteilung der Profile, vorzugsweise etwa U-förmige Profile, für die Brennelemtntkiisten sind Biegewerkzeuge erforderlich, die außerdem noch eine hohe Maßgenauigkeit (Maßhaltigkeit) gewährleisten und die Herstellung der Profile ohne deren Beschädigung ermöglichen. Das Biegen solcher Ausgangsprofile für Brennelementkästen ist schwierig, weil die als Werkstoff verwendeten Zirkoniumlegierungen stark federnd, und daher schwer verformbar, sind.

Es ist ferner ein Biegewerkzeug zum Biegen von insbesondere U-Profilen bekannt, daß aus, einem bewegbaren Stempel mit nach innen geneigten Seitenflächen sowie einem U-förmigen Biegeunterteil besteht. Das Biegeunterteil weist zwei im Absland zueinander angeordnete parallele Seitenteile auf. die zusammen mit einer festen Bodenplatte eine sich quer zur Bewegungsrichtung des Stempels erstreckende, mindestens die gleiche Abmessung wie das herzustellende Profil aufweisende Ausnehmung, in der sich über deren Lange erstreckende elastische Widerlager angeordnet snu: umgrenzen. Diese Widerlager, die aus einem elastisch verformbaren Material bestehen und beim Verformen des A'jsgangswerkstückes in die Ausnehmungen verdrängbar sind, dienen jedoch außer dem Andruck der Schenkel des Profils an die Seitenflächen des Stempels auch der Bildung der Bodenfläche des U-Profils. F.in solches Biegewerkzeug ist jedoch nicht zum Biegen von U-Profilen oder etwa U-förmigcn Profilen für Brennelementkästen verwendbar, weil ein Werkstück aus dem stark federndem Material beim Biegevorgang mit dem bekannten Biegewerkzeug sofort nach dem weichen elastischen Widerlager ausweichen, Spannungen bekommen und krumm bleiben würde.

Schließlich ist noch ein Biegewerkzeug zum Bilden von U- o. ä. Formen bekannt, das aus einem bewegbaren Stempel und einem Biegeunterteil besteht. Das Biegeunterteil weist zwei im Abstand zueinander angeordnete Biegebacken und eine zwischen den Biegebacken entsprechend der Bewegung des Stempels bewegbare und als Gegenhalter für das Werkstück dienende Druckplatte auf. Die Biegebacken weisen im Bereich der Biegekanten parallel zu dieser je eine Ausnehmung auf, in der ein dem Andruck des entsprechenden Schenkels des Profils an die Seitenfläche des Stempels dienendes Widerlager angeordnet ist. Bei dem bekannten Biegewerkzeug sind jedoch zum einen die Seitenflächen des Stempels parallel zueinander und zum anderen bestehen die Widerlager aus einem relativ unelastischen Material und füllen die Ausnehmung ganz aus. Das bekannte Biegewerkzeug ist daher insbesondere zur Herstellung von Profilen, die als Ausgangselemente für Brennelementkästen von Kernreaktoren dienen sollen, nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Biegewerkzeug zu schaffen, mittels dem unter Ausschaltung einer Beschädigung der Werkstücke insbesondere U-Profile oder etwa U-förmige Profile mit hoher Genauigkeit und ohne das größere Spannungen in sie hineinkommen, hergestellt werden können. Insbesondere soll es das erfindungsgemäße Biegewerkzeug ermöglichen, Profile aus schwer verformbaren Werkstoff, vornehmlich U-förmige oder etwa U-förmige Profile, herzustellen, wie sie als Ausgangselemente für

Zusammenschweißen von Brennelemenikästen für ίη* Brennstäbe von Kernreaktoren nötig sind.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Biewerkzeug der eingangs genannten An dadurch Γ si daß die Ausnehmung auf der Innenseile jeder I aebacke so vorgesehen ist. daß sie sich hinsichtlich hι er Breitenabmessung von der Unterseite einer am beren Ende jeder Biegebackc befindlichen, als Auflager für das Ausgangswerkstück dienenden Packe ch unten b· ^:i zum Boden des Biegeunterteils sowie sich hinsichtlich ihrer Längenabmessung in Längsrichtung A s Stempels erstreckt, und daß die in den Ausnehmuncn angeordneten Widerlager sich über die ganze fange jeder Ausnehmung erstrecken, aus einem lastisch verformbaren Material bestehen und beim Verformen des Ausgangswerkslücks in die Ausnehmungen verdrängbar sind.

Durch diese Maßnahmen können bestimmte Prolile mit einer hohen Maßgenauigkeil (Maßhaltigauch Fehlerfreiheil einfach und billig hergestellt werden. Durch die erfindungsgemäik- Anordnung der elastischen Widerlager werden die Schenkel des Profils schonend und genau gebogen, ohne daß größere Snannungen in die Schenkel hineinkommen. Kommen Spannungen in die Schenkel hinein, dann sind sie gleichmäßig verteilt und so gering, daß sie durch eine nachfolgende Behandlung, insbesondere Glühbehandlung vollkommen abgebaut weiden können. Daher sind durch das erfindungsgemäßc Biegewerkzeug hergcstell_le profile als Ausgangselementc zur Herstellung der erwähnten Brennelementkästen bestens geeignet. Schließlich können mit dem t findungsgemaßen Biegewerkzeug auch relativ lange Profile leicht und billig hergestellt werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Biegewerkzeug für U-Profile, wobei der Stempel sich in einer Stellung unmittelbar vor dem Beginn des Biegevorganges

befindet und , , .

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Biegewerkzeug gemäß Fig. L wobei sich der Stempel jedoch in der Stellung am Ende des Biegevorganges befindet.

Das Biegewerkzeug besteht im wesentlichen aus einer auf einem Maschinentisch 2 angebrachten Profilform 1, einem durch eine Öffnung 3 im Boden 4 der Profilform bewegbaren Kolben 5 sowie einem in die eindringbaren Stempel 6. Bei diesem

Schienen, wie sie
Brennelementkästen

z.B. für die Herstellung der

.„.„.,........ ,.-. für Kernreaktoren verwendet

werden, erstreckt sich die Ausnehmung 9 über die ganze Länge des herzustellenden Profilkörpers, wobei sich auch die hier als Gummiwalzen verwendeten elastischen Widerlager 13 über die ganze Länge der Nischen IO erstrecken. Wie dem hier im Querschnitt dargestellten Werkzeug entnommen werden kann, weisen die elastischen Widerlager 13 kreisförmigen Querschnitt auf und ragen mit einem Teil ihres Querschnittes in den freien Raum der Ausnehmung 9 hinein. Diese elastischen Widerlager 13, die in einem unbelasteten Zustand den Raum der Nischen 10 nicht voll ausfüllen, werden beim Einpressen eines Werkstückes 14 in die Profilform nach außen, also in die Nischen, verdrängt. Das mittels des Biegewerkzeuges zu verformende Werkstuck 14 wird auf die Backen 12 gelegt, worauf der über dem Werkstück schwebende Stempel 6 an dieses herangefahren wird. Um eine glatte und genaue Verformung des zo Werkstückes 14 zu gewährleisten, wird gleichzeitig auch der Kolben 5, der neben seiner Funktion als Auswerter auch als Gegendruckplatte dient, an das Werkstück herangefahren. Der Kolben 5 und der Stempel 6 werden auf das Werkstuck 14 gedrückt und zwar derart, daß dei Druck des Stempels den Druck des Kolbens überwiegt. Durch das Oberwiegen des Druckes des Stempels 6 wird das Werkstuck 14 allmählich in die Profilform 1 eingesenkt, bis es nach Verdrängen der elastischen Widerlage. 13 in die Nischen 10 den Boden 4 der Profilform 1 erreicht hat. Durch die Anwendung der elastischen Widerlager 13 werden die nach oben ragenden Schenkel 15, 16 (Fig. 2) des U-förm.gcn Profils an die nach innen abgeschrägten Mantelflachen 17 des Stempels 6 gepreßt. Diese nach innen gedruckten Schenkel 15, 16 des herzustellenden Profils können bei einfachen Profilen beim Ausfahren des Stempels 6 aus der Profilform ! wieder nach außen gerichtet werden wobei die in ihnen wohnende Spannung abgebaut wird. Bei Profilen dagegen, bei denen hohe Maßgenauigkeil (Maßhaltigkeil) gefordert wird, empfiehlt es sich, die Profile der Länge nach vom Stempel 6 abzuziehen und die nach innen gebogenen Schenkel 15, 16 nach Abziehen vom Stempel nach außen zu biegen, d. h. geradestellen. Das Ausstoßen des fertiggestellten Profils kann bei einfachen Profilen mittels des Kolbens 5 der jetzt erneut von einer hydraulischen, pneumatischen oder mechanischen Einrichtung 18 nach oben bewegt wird, erfolgen. Das auf diese Weise hergestellte Profil weist exakte Maße auf, ohne daß es dabei

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Profilform v...^....^ _r

Biegewerkzeug bildet die Profilform 1 das feststehende r-roiii wem vaumv. ,..,..„~

und der Stempel 6 das bewegbare Werkzeugteil, wozu 50 Schaden genommen hat. Um das Profil schonend biegen der Stempel 6 an einem Querhaupt 7 angebracht ist, zu können, sind sowohl die Biegekanten 19 des Stempels mittels dem dieser von einer - in der Zeichnung ' ' ' "^: '-·■"·—

lediglich angedeuteten - Preßeinrichtung 8 bewegt werden kann. Die Profilform 1, die der Querschnittsform des herzustellenden Profils entspricht, und die bei diesem Ausführungsbeispiel dem Herstellen von U-Pro-

filen dient, weist eine Ausnehmung 9, die nach unten

vom Boden 4 und dem Kolben 5 und seitlich von

Nischen 10 und Backen 12 begrenzt wird, auf. Die

Nischen 10 werden von Begrenzungswänden 11 und auf 6c

diesen angebrachten Backen 12 gebildet. Die Backen

bilden dabei die obere Ebene der Profilform 1 und sind

auf den Begrenzungswänden 11 mittels Schrauben

auswechselbar befestigt. Unterhalb der Backen

befindet sich in jeder Nische 10 ein elastisches 6<

Widerlager 13, das je nach Art des herzustellenden

Profils als eine Gummikugel oder Gummiwalze

•iiitupfiihri sein kann. Beim Biegen von U-förmigen

zu können, sma sowoni uic uit^ru,,^,,

6 im Bereich der Biegeebene als auch die Biegekanten 20 der Backen 12 im Bereich deren Biegeebene nit entsprechenden Abrundungen versehen. Der Grad aer Abrundung richtet sich dabei nach dem Grad der gewünschten Querschnittsform und fällt in der Regel beim Hersteilen eckiger Kästen relativ klein aus.

Für das Herstellen langer Profile, wie beispielsweise Profile für Brennelementkästen für Kernreaktoren mit etwa vier bis fünf Meter Länge, empfiehlt es sich, zumindest den Stempel 6 aus einzelnen Teilen, beispielsweise Meterstücken, herzustellen, die nach ihrem Zusammensetzen zum Zwecke einer genauen Bearbeitung gemeinsam nachgearbeitet werden. Der dem Ausstoßen der Profile bzw. Gegenpressen dienende Kolben 5 kann ebenfalls der exakteren Bearbeitung wegen der Länge des Stempels 6 entsprechen. Dies hat den Vorteil, daß beim Gegenpressen der Kolben über

seine ganze Länge gegen den Boden des Profils gepreßt wird, so daß sich Beulen o. dgl. nicht ausbilden können.

Das erfindungsgemäßc Biegewerkzeug dieni der Herstellung von Preßprofilcn annähernd beliebiger Form, ohne daß es dabei auf die Herstellung von Brcnnelernentkäslcn bzw. deren Profiheile beschrankt bleibt. Das erfindungsgemäßc Biegewerkzeug wurde hier auch nur am Beispiel einer Presse für U-Profile

erläutert. Selbstverständlich lassen sich mittels dieses Biegewerk/euges auch andere Profilarten herstellen, wie beispielsweise solche mit polygonalem oder kreisbogenlörmigem Querschnitt. Da das erfindimgsgemäl.ie Biegewerkzeug an beliebige, vorhandene Biegemaschinen angebracht werden kann, ist hier auf die Beschreibung derartiger Maschinen verzichtet worden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche: 20

1. Biegewerkzeug zum Herstellen von Profilen, insbesondere U-Profilen oder etwa U-förmigcn Profilen, mit einem bewegbaren Stempel mit nach innen geneigten Seitenflächen sowie mit einem Biegeunterteil, das zwei zueinander mit Abstand angeordnete parallele Biegebacken und eine Druckplatte aufweist, wobei die Biegebacken je eine quer ίο zur Bewegungsrichtung des Stempels mindestens die gleiche Abmessung wie das herzustellende Profil aufweisende Ausnehmung mit darin angeordnetem Widerlager aufweisen, und wobei die Druckplatte entsprechend der Bewegung des Stempels bewegbar ist und als Gegenhalter für das Ausgangswerkslück dient, dadurch gekennzeichnet, d.iß die Ausnehmung (Nische 10) auf der Innenseite jeder Biegebacke (11, 12) so vorgesehen ist, daß sie sich hinsichtlich ihrer Breitenabmessung von der Unfer- zo seite einer am oberen Ende jeder Biegebacke befindlichen, als Auflager für das Ausgangswerkstück dienenden Backe (12) nach unten bis zum Boden (4) des Biegeunterteils sowie sich hinsichtlich ihrer Längenabmessung in Längsrichtung des Stempels (6) erstreckt, und daß die in den Ausnehmungen (Nischen 10) angeordneten Widerlager (13) sich über die ganze Länge jeder Ausnehmung erstrecken, aus einem elastisch verformbaren Material bestehen und beim Verformen des Ausgangswerkstücks in die Ausnehmungen (Nischen 10) verdrängbar sind.

2. Biegewerkzeug nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Widerlager (13) Gummiwalzen sind.