EP3147041A1 - Verfahren und vorrichtung zum biegen eines metallischen halbzeugs - Google Patents

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EP3147041A1
EP3147041A1 EP16189438.1A EP16189438A EP3147041A1 EP 3147041 A1 EP3147041 A1 EP 3147041A1 EP 16189438 A EP16189438 A EP 16189438A EP 3147041 A1 EP3147041 A1 EP 3147041A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bending
punch
die
roughened surface
radius
Prior art date
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Granted
Application number
EP16189438.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3147041B1 (de
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Marcus Albert
Damian Gil
Alfred Zimmer
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Hoermann Automotive Gustavsburg GmbH
Hoermann Automotive Penzberg GmbH
Original Assignee
Hoermann Automotive Gustavsburg GmbH
Hoermann Automotive Penzberg GmbH
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Publication date
Application filed by Hoermann Automotive Gustavsburg GmbH, Hoermann Automotive Penzberg GmbH filed Critical Hoermann Automotive Gustavsburg GmbH
Priority to PL16189438T priority Critical patent/PL3147041T3/pl
Publication of EP3147041A1 publication Critical patent/EP3147041A1/de
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Publication of EP3147041B1 publication Critical patent/EP3147041B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
    • B21D5/0209—Tools therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for bending a metallic semi-finished product, a device for bending a metallic semi-finished product and a metallic component.
  • Bending is a common method for forming metal parts, in particular of sheet metal parts, dar. This is understood by the standard DIN 8586 "the bending deformation of a solid body, wherein the plastic state is brought about essentially by a bending stress.”
  • a workpiece for example a blank or other semi-finished product
  • Bending forming is typically performed as cold forming, but is also possible as hot forming at elevated workpiece temperatures.
  • a variety of different methods are known in the art, the o.g. Norm primarily after the tool movement is different.
  • the bending die here forms a die with a normally V-shaped or U-shaped opening into which the workpiece is pressed by means of the punch.
  • the process types free bending, bending (stamping bending) and three-point bending differ, which all have in common that the workpiece initially on the bending die, more precisely on the edges, rests and in an intermediate, initially relatively small area (or quasi line-shaped) area comes into contact with the punch.
  • This area can be referred to as the working edge (or lower edge or bending edge) of the punch.
  • the bending punch has an approximately wedge-shaped or triangular cross-section, at least in the region in which the contact with the workpiece takes place. in the Further course, the application of force to the workpiece by the bending punch causes the workpiece to plastically deform in the region of the forming zone near the working edge.
  • the invention is therefore based on the object to improve the precision and process stability when bending in the die.
  • the object is achieved by a method according to claim 1, a device according to claim 8 and a metallic workpiece according to claim 9.
  • the invention provides a method for bending a metallic semifinished product.
  • the semifinished product here is metallic in the sense that it consists at least predominantly of metal, it being conceivable that it carries an at least partially non-metallic coating.
  • the metallic semifinished product may in particular be a sheet metal part, for example a printed circuit board which has been cut by a coil. As a rule, the metallic semifinished product consists at least predominantly of steel.
  • the procedure is carried out with a punch and a die.
  • the bending punch has a bending edge forming a radius region as well as adjacent thereto on both sides leg portions.
  • the bending punch is basically constructed in a known manner and usually consists mainly of metal, for example. Steel.
  • the radius range corresponds in the operating state usually the lower edge of the punch and represents the area, at least the minimum possible inner bending radius defined.
  • the radius region has a curved surface, wherein the curvature is generally uniform and can be characterized by a single radius, although in principle deviations from this would be conceivable within the scope of the invention.
  • working edge here is an edge of the bending punch around which a workpiece is bent.
  • the radius range also defines a bending axis, ie the axis along which the bending of a workpiece takes place.
  • the leg areas which can also be referred to as flanks, adjoin the radius area on both sides, whereby they naturally adjoin the radius area transversely to the direction of travel of the working edge.
  • the limbs of the bent workpiece adjoining the bent region can come to rest.
  • the surfaces of the leg portions of the punch are formed straight or flat.
  • the leg portions preferably extend at an angle to each other, so that normally results in a total of a wedge-shaped cross-section, in which the radius region forms the tip of the wedge.
  • the die forms in a known manner a die with a recess, is predetermined by the shape of at least a maximum possible deformation of the semifinished product.
  • the bending punch and the die in this case form parts of a bending device, for example a die bending press or a bending tool. You can hereby firmly integrated into the bending device or be designed as modules that can be replaced as needed.
  • the semifinished product is pressed into the matrix by application of force by the bending punch and deformed between the punch and the die.
  • the workpiece normally initially rests on the die and initially there is contact between the radius region of the punch and the semifinished product.
  • the bending punch also remains in contact with the semifinished product, at least with the radius region, during the further course of the bending process.
  • the process according to the invention is hereby preferably designed as a cold forming process, i. the semifinished product is not specifically heated to prepare for the bending process. Alternatively, it is also possible to carry out a hot-forming process.
  • the bending punch has a roughened surface extending at least over part of the radius region.
  • “Roughened” here means that in As part of the manufacturing process in the aforementioned surface targeted higher roughness was set. This can be achieved by various measures, which are discussed below.
  • R a As a measure of the roughness in particular the so-called “average roughness” R a can be used. This corresponds to the arithmetic mean of the absolute deviation of the height values of all measuring points of an area from the center line (the center line being the arithmetic mean of the height values of all measuring points).
  • the roughness of said surface may be greater than the roughness of adjacent surface portions of the punch or the roughness of the surface of the die.
  • the roughness of the roughened surface may preferably be greater than the roughness of the semifinished product to be bent. At least portions of the roughened surface of the punch will be in contact with the stock at the beginning of the bending process, with the increased roughness providing increased friction which minimizes undesirable relative movement of the stock against the punch.
  • the raised surface structures of the roughened surface can be transferred to the semifinished product, so that a plastic deformation of the surface of the semifinished product and an effective toothing takes place.
  • the roughened surface (as a kind of negative mold) forms in the surface of the semifinished product.
  • the extent to which this happens depends on the one hand on the applied pressure, on the other hand on the ratio of the hardness of the two surfaces.
  • the roughened surface may be continuous or non-contiguous, or a plurality of roughened surfaces may be provided.
  • the roughness may be constant within the roughened surface, but again some areas may be roughened more than others. Overall, the roughness as needed, ie depending on the extent to which a relative movement is to be feared, are widely chosen.
  • the set surface roughness is usually selected depending on the bending task. Typically, the average roughness is in the micrometer range or below, for example, between 0.1 .mu.m and 50 .mu.m.
  • the leg regions can in principle include a wide variety of angles, but in practice, bending angles are normally between 10 ° and 170 °, thus providing at least an upper limit for the angle between the leg regions.
  • both leg portions may be inclined at 45 °, or e.g. one at an inclination of 30 ° and the other an inclination of 60 °.
  • the roughening according to the invention can be advantageous, in particular in asymmetrical embodiments, since in these cases there is also an asymmetrical force distribution which can increase the risk of a displacement.
  • the method can be carried out as free bending or as three-point bending.
  • the semi-finished product is only bent so far that it does not reach the bottom of the die, that is, it rests only on the edges thereof. That is, the legs of the semifinished product do not come into contact with the flanks of the die.
  • the semifinished product is bent so far that it touches the matrix on the one hand at the edges and on the other hand in between in the region which lies opposite the radius region of the bending punch.
  • the die normally has a U-shaped opening. In the method according to the invention, however, it is preferred that a bending takes place, with the bending punch and the die enclosing the semi-finished product at least predominantly without a gap.
  • This method allows the highest precision, since the set shape of the semi-finished product (apart from recovery processes) is completely determined by the matched shape of the punch and die. That is, the shape of the punch and the die are selected so that at the final pressure of the bending process, the semi-finished product is enclosed between the two and thus calibrated or embossed. Normally, there are no gaps between the die and semi-finished product nor between the punch and the semi-finished product.
  • the method is also called embossing bending, especially at high final pressures. It comes here to a flat contact between the workpiece and the die, while both in the free bending and the three-point bending, the contact is substantially linear.
  • the die has surface areas that correspond to the leg areas and the radius area of the punch, wherein in the latter case, a radius must be provided by the die, which is greater by the thickness of the semi-finished than the radius range.
  • the roughened surface is arranged at least predominantly in the radius region, at most smaller parts of said surface lie outside the radius region.
  • the roughened surface is limited to the radius range. That is, at least portions of the radius region have a higher roughness than the leg regions adjacent the radius region. The latter normally have no special requirements regarding the surface roughness due to the process and can be made smooth, as is known in the prior art for stamping dies. Of course, the entire radius area can also be roughened. It has been found that it is sufficient for a reliable bending process, if you provide the roughened surface only within the radius range.
  • the roughened surface along the working edge i.e., along the running direction of the working edge
  • the roughened surface along the working edge is confined to a central region, leaving end portions. That is, said end portions, so to speak, the ends of the punch, have no roughened surface. This reduces the risk of any crack propagation under operating load due to the surface structure.
  • the middle area in between is completely or partially roughened.
  • This embodiment can in particular with the o.g. Be combined design so that the roughened surface is limited to a central region of the radius range.
  • the end regions can occupy a relatively small part of the length (that is, the extent along the working edge) of the bending punch, the exact amount of which can be defined in an application-specific manner. For example, it may be at most 10% or at most 5%.
  • the roughened surface may be formed by a priming, reshaping and / or abrasive surface profile.
  • the surface profile here is usually the profile of the surface of the body of the punch, which is usually made of steel.
  • the desired surface profile could have been produced directly during prototyping of the stamp or in a subsequent forming step (eg by means of hot forming).
  • the shape of the punch as in the prior art Technique known by mechanical machining (milling or the like) set before a surface finish takes place.
  • Those parts that are to be roughened may be subjected to abrasive machining, creating a surface profile. Subsequently, a compensation of the surface can be done.
  • "machining" as well as a machining, as well as a chemical, electrochemical and / or thermal removal are referred to.
  • a sinking erosion can take place.
  • the roughened surface is formed by a coating with hard material particles.
  • hard-material particles are, in particular, those particles which have a higher hardness than the semi-finished product to be processed.
  • Such particles may, for example, consist of diamond, boron nitride, silicon carbide or other known hard materials.
  • the binding of the particles to the surface of the punch can be effected via a binder (for example a synthetic resin) or in that galvanically metal is deposited, whereby the particles combine with the surface. Other methods are conceivable.
  • the inventive method is particularly suitable for semi-finished products, such as sheet metal blanks, of greater thickness.
  • the semifinished product therefore has a thickness between 1 mm and 20 mm, preferably between 3 mm and 12 mm, more preferably between 5 mm and 10 mm, particularly preferably between 6 mm and 9 mm.
  • This information relates in particular to steel blanks.
  • the thickness of the semi-finished product to be formed requires that a certain inner bending radius can not be fallen below. The minimum possible bending radius corresponds in this case according to experience in about the thickness of the semifinished product. It therefore preferably corresponds to the above-mentioned values.
  • the radius of the radius region may also be smaller.
  • the invention further provides a device for bending a metallic semifinished product.
  • the device comprises a bending punch, with a working edge forming a radius region and transverse to the working edge adjacent leg portions, as well as a die. It is set up to press the semifinished product into the matrix by applying the bending punch and to form it between the punch and the die.
  • the bending punch has a roughened surface extending at least over part of the radius range.
  • the device for embossing bending can be set up, wherein the bending punch and the die are designed to enclose the semifinished product without gap.
  • the roughened surface may be limited to the radius range.
  • the roughened surface along the working edge may be confined to a central area with the exception of end areas.
  • the roughened surface is formed by a removal-adjusted surface profile or by a coating with hard-material particles.
  • the device is adapted to bend a semi-finished product having a thickness between 1 mm and 20 mm, preferably between 3 mm and 12 mm, more preferably between 5 mm and 10 mm, particularly preferably between 6 mm and 9 mm.
  • the radius region defines an inner bending radius of at least 3 mm, preferably at least 5 mm, more preferably at least 7 mm.
  • the invention further provides a metallic workpiece.
  • a metallic workpiece This was produced from a metallic semi-finished product by bending according to the method according to the invention and / or with a device according to the invention. After the bending process, the workpiece can be present either as a semi-finished part or as a finished part.
  • steel parts come into question, which were made of sheet metal blanks.
  • frame parts can be produced in the automotive industry, for example for trucks. This also includes reinforcements for frame structures, such as. Node plates or subframe.
  • Such a workpiece according to the invention does not differ in its essential dimensions from a conventionally produced workpiece, however, in the area which has been acted on by the roughened surface of the punch, small depressions are normally found, namely where the surface structure of the punch is high Pressure has pressed into the surface of the workpiece.
  • the exact structure of the roughened surface is random and thus unique to a particular punch, such a workpiece could even be assigned to the punch by which it was made, even by comparing the surface texture.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a bending punch 10 for a bending device 1 according to the invention according to a first embodiment.
  • the overhead in the drawing page of the punch 10 is directed here in the installed state down.
  • the bending punch 10 has a radius region 11 which is curved in the present case with a radius of 9 mm.
  • the radius region forms a working edge 12, along which a workpiece 30 can be bent.
  • leg portions 13 of the punch 10 close, which are inclined in the present case by 90 ° to each other, whereby the punch 10 has a wedge-shaped or V-shaped cross-section.
  • the bending punch 10 is constructed substantially symmetrically, wherein each of the leg portions 13 is inclined by 45 ° relative to the plane of symmetry (which corresponds to the vertical in the installed state).
  • the bending punch consists predominantly of steel, wherein at least the radius region 11 and the leg regions 13 can be surface-treated in order to achieve a higher hardness.
  • a roughened surface 14 is formed, which is shown only schematically in the figure, wherein the surface structures indicated are in no way shown to scale.
  • the average roughness R a of the roughened surface 14 is 18 ⁇ m.
  • FIGS. 3 and 4 show a highly schematic sectional view of the deformation of a steel plate 30 by means of a bending device 1 (for example, a bending press), in which the in Fig. 1 illustrated bending punch 10 is integrated. It is understood that in the FIGS. 3 and 4 essential components of the bending device 1 have been omitted, in particular drive components.
  • the bending device 1 comprises not only the bending punch 10 but also a die 20, on which the steel plate 30 rests at the beginning of the bending operation, as in FIG Fig. 3 shown.
  • the die 20 forms a depression, with a concave sole 21, straight flanks 22, which are inclined with respect to the vertical by 45 ° and which pass over r convex rounded edges 23 in the horizontal.
  • the die 20 is thus substantially V-shaped.
  • the concave sole 21 has a radius of 16 mm, which corresponds to the sum of the radius of the radius region 11 and a thickness of 7 mm of the steel plate 30.
  • the bending device 1 is thus adapted for a stamping bending, in which the steel plate 30 is enclosed between the bending punch 10 and the die 20 without clearance in the final stage of the process.
  • the entire surface of the die 20 is similarly smooth as the leg portions 13 of the punch 10. Due to the roughening of the surface 14 of the radius portion 11 (and the associated higher average roughness R a ), there is a much greater coefficient of static friction therebetween Surface 31 of the steel plate 30 as between all other surfaces. This manifests itself already at the beginning of the bending process, which in Fig. 3 is shown where only a portion of the radius region 11 comes into contact with the surface 31 of the steel plate 30. It comes to an engagement between the structures of the roughened surface 14 and the surface 31, wherein even, as with respect to the FIGS. 5 and 6 is explained, a deformation of the surface 31 takes place. In any case, due to the frictional engagement occurring there, the printed circuit board 30 is practically secured in the region of the radius region 11 against undesired slipping, so that, as provided, only bending and slipping occur via the edges 23.
  • the steel plate 30 forms a bend 33, which laterally leg 32 then, which are at an angle of 90 ° to each other. This condition is in Fi g. 4 shown. Since the position of the steel plate 30 is defined relative to the radius region 11 during the entire bending process, a particularly high dimensional stability can be achieved. In this way, for example, a gusset plate for reinforcing a frame structure of a truck can be produced.
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment of a punch 10, which also in the in 3 and 4 Illustrated method can be used. He is different from the one in Fig. 1 illustrated bending punch 10 characterized in that the roughened surface 14 does not extend over the entire length of the working edge 12, but that it is limited to a central region 10.1, while end portions 10.2 are recessed. Under certain circumstances, this configuration can prevent the occurrence of increased cracking in the areas of the steel plate 30 which come into contact with the end areas 10.
  • Fig. 5 shows greatly enlarged and again not true to scale a section Fig. 4 , in which it can be seen that the roughened surface 14 is formed by a surface profile of the surface of the stamping die 10 made of steel (and possibly surface-treated).
  • the surface profile was produced by die sinking, resulting in a large number of elevations 15 (a few microns or fractions of a micron) in the radius region 11.
  • these elevations 15 press into the surface 31 of the steel plate 30, resulting in an improved engagement of the two surfaces 14, 31 brings about, on the other hand, but also a plastic deformation of the surface 31 brings with itself, which is recognizable upon closer inspection of the finished workpiece.
  • Fig. 6 shows one Fig. 5 corresponding image section according to an alternative embodiment, in which the roughened surface 14 was not produced by a treatment of the metal surface, but by a coating with hard material particles 16.
  • the hard material particles 16 are shown again only schematically and not true to scale. This may be, for example, diamond particles. These too are expressed, as in the Fig. 6 recognizable, in the surface 31 and cause a plastic deformation thereof.
  • the hard material particles 16 may, for example, be galvanically bonded to the surface of the radius region 11 by metal deposition or by a synthetic resin-based binder. The corresponding metal deposits or the binder are in the Fig. 6 not shown for simplicity.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen eines metallischen Halbzeugs (30), mit einem Biegestempel (10), der einen eine Arbeitskante (12) bildenden Radienbereich (11) sowie beiderseits hieran angrenzende Schenkelbereiche (13) aufweist, und einer Matrize (20), wobei das Halbzeug (30) durch Beaufschlagung mit dem Biegestempel (10) in die Matrize (20) gedrückt und zwischen Biegestempel (10) und Matrize (20) umgeformt wird. Um beim Biegen im Gesenk die Präzision sowie die Prozessstabilität zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Biegestempel (10) eine sich wenigstens auf einen Teil des Radienbereichs (11) erstreckende aufgeraute Oberfläche (14) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen eines metallischen Halbzeugs, eine Vorrichtung zum Biegen eines metallischen Halbzeugs sowie ein metallisches Bauteil.
  • Biegen stellt ein gängiges Verfahren zur Umformung von Metallteilen, insbesondere von Blechteilen, dar. Hierunter versteht man nach der Norm DIN 8586 "die Biegeumformung eines festen Körpers, wobei der plastische Zustand im Wesentlichen durch eine Biegebeanspruchung herbeigeführt wird". Hierbei wird ein Werkstück (z.B. eine Platine oder ein anderes Halbzeug) aus Metall an wenigstens drei Punkten derart kraftbeaufschlagt, dass sich ein Biegemoment ergibt, welches für eine plastische, also dauerhafte Verformung sorgt. Eine Biegeumformung wird typsicherweise als Kaltumformung durchgeführt, ist aber auch als Warmumformung bei erhöhten Werkstücktemperaturen möglich. Für die industrielle Durchführung eines Biegevorgangs sind im Stand der Technik eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren bekannt, wobei die o.g. Norm primär nach der Werkzeugbewegung unterscheidet. Eine Verfahrensart, bei der eine geradlinige Werkzeugbewegung erfolgt, ist das Biegen im Gesenk. Bei diesem Biegeverfahren, das für die Herstellung gerader Biegekanten genutzt werden kann, wirken üblicherweise eine stationäre Biegematrize und ein beweglicher Biegestempel zusammen, um den Biegevorgang durchzuführen. Die Biegematrize bildet hierbei ein Gesenk mit einer normalerweise V-förmigen oder U-förmigen Öffnung, in die das Werkstück mittels des Biegestempels hineingedrückt wird.
  • Beim Biegen im Gesenk lassen sich die Verfahrenstypen freies Biegen, Gesenkbiegen (Prägebiegen) und Dreipunktbiegen unterscheiden, denen allen gemeinsam ist, dass das Werkstück anfangs auf der Biegematrize, genauer auf deren Rändern, aufliegt und in einem dazwischenliegenden, zunächst nur relativ kleinflächigen (oder quasi linienförmigen) Bereich mit dem Biegestempel in Kontakt kommt. Dieser Bereich kann als Arbeitskante (bzw. Unterkante oder Biegekante) des Stempels bezeichnet werden. Hierbei weist der Biegestempel zumindest in dem Bereich, in dem der Kontakt mit dem Werkstück erfolgt, einen in etwa keilförmigen bzw. dreieckigen Querschnitt auf. Im weiteren Verlauf führt die Kraftbeaufschlagung des Werkstücks durch den Biegestempel dazu, dass sich das Werkstück im Bereich der Umformzone nahe der Arbeitskante plastisch verformt. Die Seiten des Werkstücks gleiten dabei über die Kanten der Matrize. Idealerweise wäre es zu wünschen, dass hierbei keinerlei Verschiebungen zwischen der Unterkante des Biegestempels (d.h. demjenigen Bereich, der zunächst das Werkstück kontaktiert) und dem Werkstück erfolgen. In der Praxis ist allerdings oft eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Biegestempel zu beobachten, wodurch die Prozessstabilität und die Maßhaltigkeit des Bauteils nachteilig beeinflusst werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, beim Biegen im Gesenk die Präzision sowie die Prozessstabilität zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 8 sowie ein metallisches Werkstück nach Anspruch 9 gelöst.
  • Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Biegen eines metallischen Halbzeugs zu Verfügung gestellt. Das Halbzeug ist hierbei metallisch in dem Sinne, dass es zumindest überwiegend aus Metall besteht, wobei es denkbar ist, dass es eine zumindest teilweise nichtmetallische Beschichtung trägt. Das metallische Halbzeug kann hierbei insbesondere ein Blechteil, bspw. eine Platine, die von einem Coil geschnitten wurde, sein. In der Regel besteht das metallische Halbzeug zumindest überwiegend aus Stahl.
  • Das Verfahren erfolgt mit einem Biegestempel sowie einer Matrize. Der Biegestempel weist einen eine Biegekante bildenden Radienbereich sowie beiderseits hieran angrenzende Schenkelbereiche auf. Der Biegestempel ist hierbei grundsätzlich in bekannter Weise konstruiert und besteht normalerweise überwiegend aus Metall, bspw. Stahl. Der Radienbereich entspricht im Betriebszustand in der Regel der Unterkante des Biegestempels und stellt den Bereich dar, zumindest den minimal möglichen inneren Biegeradius definiert. Der Radienbereich weist eine gekrümmte Oberfläche auf, wobei die Krümmung in aller Regel gleichmäßig ist und sich durch einen einzigen Radius charakterisieren lässt, wenngleich im Rahmen der Erfindung prinzipiell Abweichungen hiervon denkbar wären. Mit "Arbeitskante" ist hier eine Kante des Biegestempels bezeichnet, um die herum ein Werkstück gebogen wird. Der Radienbereich definiert durch seine Position auch eine Biegeachse, d.h. die Achse, entlang der die Biegung eines Werkstücks stattfindet. Die Schenkelbereiche, welche auch als Flanken bezeichnet werden können, grenzen beiderseits an den Radienbereich an, wobei sie sich natürlich quer zur Verlaufsrichtung der Arbeitskante an den Radienbereich anschließen. An diesen Schenkelbereichen können, z.B. beim Gesenkbiegen (Prägebiegen), die an den gebogenen Bereich angrenzenden Schenkel des gebogenen Werkstücks zur Anlage kommen. Typischerweise sind die Oberflächen der Schenkelbereiche des Biegestempels in sich gerade bzw. eben ausgebildet. Außerdem verlaufen die Schenkelbereiche bevorzugt winklig zueinander, so dass sich normalerweise insgesamt ein keilförmiger Querschnitt ergibt, bei dem der Radienbereich die Spitze des Keils bildet. Die Matrize bildet in bekannter Weise ein Gesenk mit einer Vertiefung, durch deren Form zumindest eine maximal mögliche Verformung des Halbzeugs vorgegeben ist.
  • Der Biegestempel sowie die Matrize bilden hierbei Teile einer Biegevorrichtung, beispielsweise einer Gesenkbiegepresse oder eines Biegewerkzeugs. Sie können hierbei in die Biegevorrichtung fest integriert oder aber als Module ausgebildet sein, die je nach Bedarf ausgetauscht werden können.
  • Bei dem Verfahren wird das Halbzeug durch Kraftbeaufschlagung durch den Biegestempel in die Matrize gedrückt und zwischen Biegestempel und Matrize umgeformt. Wie bereits erläutert, liegt das Werkstück hierbei normalerweise anfangs auf der Matrize auf und es erfolgt zunächst ein Kontakt zwischen dem Radienbereich des Biegestempels und dem Halbzeug. In aller Regel bleibt der Biegestempel auch im weiteren Verlauf des Biegevorgangs zumindest mit dem Radienbereichs in Kontakt mit dem Halbzeug. Das erfindungsgemäße Verfahren ist hierbei bevorzugt als Kaltumformverfahren konzipiert, d.h. das Halbzeug wird nicht zur Vorbereitung des Biegevorgangs gezielt erwärmt. Es ist alternativ aber auch eine Durchführung als Warmumformverfahren möglich.
  • Um zu vermeiden, dass sich beim Biegevorgang unerwünschte Relativbewegungen zwischen Biegestempel und Werkstück ergeben, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Biegestempel eine sich wenigstens auf einen Teil des Radienbereichs erstreckende aufgeraute Oberfläche aufweist. "Aufgeraut" bedeutet hierbei, dass im Rahmen des Herstellungsprozesses bei der genannten Oberfläche gezielt eine höhere Rauheit eingestellt wurde. Dies kann durch verschiedene Maßnahmen erreicht werden, die nachfolgend noch diskutiert werden. Als Maß für die Rauheit kann insbesondere die so genannte "mittlere Rauheit" Ra herangezogen werden. Diese entspricht dem arithmetischen Mittel der betragsmäßigen Abweichung der Höhenwerte sämtlicher Messpunkte einer Fläche von der Mittellinie (wobei sich die Mittellinie als arithmetisches Mittel der Höhenwerte sämtlicher Messpunkte gibt). Insbesondere kann die Rauheit der genannten Oberfläche größer sein als die Rauheit angrenzender Oberflächenteile des Biegestempels oder als die Rauheit der Oberfläche der Matrize. Auch kann die Rauheit der aufgerauten Oberfläche bevorzugt größer sein als die Rauheit des zu biegenden Halbzeugs. Zumindest Teile der aufgerauten Oberfläche des Biegestempels geraten zu Anfang des Biegeprozesses in Kontakt mit dem Halbzeug, wobei die erhöhte Rauheit für eine erhöhte Reibung sorgt, die eine unerwünschte Relativbewegung des Halbzeugs gegenüber dem Biegestempel minimiert. Insbesondere können sich aufgrund der hohen Drücke, die für Biegeprozesse typisch sind, die erhabenen Oberflächenstrukturen der aufgerauten Oberfläche auf das Halbzeug übertragen, so dass eine plastische Verformung der Oberfläche des Halbzeugs sowie eine effektive Verzahnung erfolgt. D.h. bis zu einem gewissen Grad bildet sich die aufgeraute Oberfläche (als eine Art Negativform) in der Oberfläche des Halbzeugs ab. Das Maß, in dem dies geschieht, hängt zum einen vom einwirkenden Druck, zum anderen vom Verhältnis der Härte der beiden Oberflächen ab. Die aufgeraute Oberfläche kann zusammenhängend oder aber auch nichtzusammenhängend sein bzw. es können mehrere aufgeraute Oberflächen vorgesehen sein. Die Rauheit kann innerhalb der aufgerauten Oberfläche konstant sein, es können aber auch hier wiederum einzelne Bereiche stärker aufgeraut sein als andere. Insgesamt kann die Rauheit je nach Bedarf, d.h. je nachdem, in welchem Maße eine Relativbewegung zu befürchten ist, in weiten Bereichen gewählt werden. Die eingestellte Oberflächenrauheit wird in der Regel in Abhängigkeit von der Biegeaufgabe gewählt. Typischerweise liegt die mittlere Rauheit im Mikrometer-Bereich oder darunter, bspw. zwischen 0,1 µm und 50 µm.
  • Die Schenkelbereiche können grundsätzlich, je nach vorgesehener Zielgeometrie des Werkstücks, unterschiedlichste Winkel miteinander einschließen, wobei Biegewinkel in der Praxis allerdings normalerweise zwischen 10° un d 170° liegen, womit zumindest eine Obergrenze für den Winkel zwischen den Schenkelbereichen gegeben ist.
  • Bevorzugt schließen sie miteinander einen Winkel zwischen 80° und 100°, weiter bevorzugt zwischen 85° und 95°ein, d.h. sie bilden bevorzugt miteinander annähernd oder exakt einen rechten Winkel. Sie können bezüglich der Bewegungsrichtung des Biegestempels (die in der Regel der Senkrechten entspricht) symmetrisch oder asymmetrisch geneigt sein. D.h. bei einem Winkel von 90° zwischen den beiden Schenkelbereichen können beide Schenkelbereiche eine Neigung von 45° aufweisen, oder es kann z.B. einer eine Neigung von 30° und de r andere eine Neigung von 60° aufweisen. Die erfindungsgemäße Aufrauung kann insbesondere bei asymmetrischen Ausgestaltungen vorteilhaft sein, da in diesen Fällen auch eine asymmetrische Kraftverteilung vorliegt, die die Gefahr einer Verschiebung erhöhen kann.
  • Grundsätzlich kann das Verfahren als freies Biegen oder als Dreipunktbiegen erfolgen. In ersterem Fall wird das Halbzeug nur so weit gebogen, dass es nicht den Boden der Matrize erreicht, d.h. es liegt nur an den Kanten derselben auf. D.h. die Schenkel des Halbzeugs treten nicht in Kontakt mit den Flanken der Matrize. Im zweiten Fall wird das Halbzeug so weit gebogen, dass es die Matrize einerseits an den Kanten und andererseits dazwischen in dem Bereich berührt, der dem Radienbereich des Biegestempels gegenüber liegt. Hierbei hat die Matrize normalerweise eine U-förmige Öffnung. Bevorzugt ist beim erfindungsgemäßen Verfahren allerdings, dass ein Gesenkbiegen erfolgt, wobei der Biegestempel und die Matrize das Halbzeug zumindest überwiegend ohne Zwischenraum einschließen. Dieses Verfahren erlaubt die höchste Präzision, da die eingestellte Form des Halbzeugs (abgesehen von Rückformungsprozessen) vollständig durch die aufeinander abgestimmte Form von Biegestempel und Matrize bestimmt wird. D.h., die Form des Biegestempels und der Matrize sind so ausgewählt, dass beim Enddruck des Biegevorgangs das Halbzeug flächig zwischen den beiden eingeschlossen ist und somit kalibriert bzw. geprägt wird. Normalerweise verbleiben weder Zwischenräume zwischen Matrize und Halbzeug noch zwischen Biegestempel und Halbzeug. Das Verfahren wird, insbesondere bei hohen Enddrücken, auch als Prägebiegen bezeichnet. Es kommt hier zu einem flächigen Kontakt zwischen dem Werkstück und der Matrize, während sowohl beim freien Biegen als auch beim Dreipunktbiegen der Kontakt im Wesentlichen linienartig ist. Die Matrize weist hierbei Oberflächenbereiche auf, die den Schenkelbereichen sowie dem Radienbereich des Biegestempels entsprechen, wobei in letzterem Fall seitens der Matrize ein Radius vorgesehen sein muss, der um die Dicke des Halbzeugs größer ist als der des Radienbereich.
  • Vorteilhaft ist die aufgeraute Oberfläche wenigstens überwiegend im Radienbereich angeordnet, allenfalls kleinere Teile der genannten Oberfläche liegen außerhalb des Radienbereichs. Bevorzugt ist die aufgeraute Oberfläche auf den Radienbereich beschränkt. D.h., wenigstens Teile des Radienbereichs weisen eine höhere Rauheit auf als die an den Radienbereich angrenzenden Schenkelbereiche. Letztere stellen normalerweise verfahrensbedingt keine besonderen Anforderungen an hinsichtlich der Oberflächenrauheit und können, wie bei Biegestempeln im Stand der Technik bekannt, glatt ausgeführt sein. Selbstverständlich kann auch der gesamte Radienbereich aufgeraut sein. Es hat sich gezeigt, dass es für einen zuverlässigen Biegevorgang ausreichend ist, wenn man die aufgeraute Oberfläche nur innerhalb des Radienbereichs vorsieht.
  • Wie bereits angedeutet, können auch nur Teilbereiche des Radienbereichs eine aufgeraute Oberfläche aufweisen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die aufgeraute Oberfläche entlang der Arbeitskante (d.h. entlang der Verlaufsrichtung der Arbeitskante) unter Aussparung von Endbereichen auf einen mittleren Bereich beschränkt. D.h., die genannten Endbereiche, gewissermaßen also die Enden des Biegestempels, weisen keine aufgeraute Oberfläche auf. Dies mindert die Gefahr einer etwaigen Rissausbreitung unter Betriebsbelastung aufgrund der Oberflächenstruktur. Für einen zuverlässigen Reibschluss ist es ausreichend, wenn der dazwischen liegende mittlere Bereich ganz oder teilweise aufgeraut ist. Diese Ausgestaltung kann insbesondere mit der o.g. Ausgestaltung kombiniert sein, so dass sich die aufgeraute Oberfläche auf einen mittleren Bereich des Radienbereichs beschränkt. Die Endbereiche können hierbei einen relativ kleinen Teil der Länge (also der Erstreckung entlang der Arbeitskante) des Biegestempels einnehmen, wobei der genaue Betrag anwendungsspezifisch definiert werden kann. Er kann bspw. höchstens 10 % oder höchstens 5 % betragen.
  • Die aufgeraute Oberfläche durch ein urformend, umformend und/oder abtragend eingestelltes Oberflächenprofil gebildet sein. Das Oberflächenprofil ist hierbei in der Regel das Profil der Oberfläche des Grundkörpers des Stempels, der normalerweise aus Stahl besteht. Das gewünschte Oberflächenprofil könnte direkt beim Urformen des Stempels erzeugt worden sein oder in einem nachfolgenden Umformschritt (z.B. mittels Warmumformen). Typischerweise wird die Form des Biegestempels, wie im Stand der Technik bekannt, durch mechanische Bearbeitung (Fräsen oder ähnliches) eingestellt, bevor eine Oberflächenvergütung stattfindet. Diejenigen Teile, die aufgeraut werden sollen, können einer abtragenden Bearbeitung unterzogen werden, wodurch ein Oberflächenprofil erzeugt wird. Anschließend kann noch eine Vergütung der Oberfläche erfolgen. In diesem Zusammenhang werden als "abtragende" Bearbeitung sowohl eine spanende Bearbeitung als auch ein chemisches, elektrochemisches und/oder thermisches Abtragen bezeichnet. Insbesondere kann ein Senkerodieren erfolgen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist die aufgeraute Oberfläche durch eine Beschichtung mit Hartstoffpartikeln gebildet. Hierbei sind Hartstoffpartikel insbesondere solche Partikel, die eine höhere Härte aufweisen als das zu bearbeitende Halbzeug. Derartige Partikel können bspw. aus Diamant, Bornitrid, Siliziumkarbid oder anderen bekannten Hartstoffen bestehen. Die Anbindung der Partikel an die Oberfläche des Biegestempels kann über ein Bindemittel (bspw. ein Kunstharz) erfolgen, oder dadurch, dass galvanisch Metall abgeschieden wird, wodurch sich die Partikel mit der Oberfläche verbinden. Auch andere Methoden sind denkbar.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Halbzeuge, bspw. Blechplatinen, von größerer Dicke. Gemäß einer Ausgestaltung weist das Halbzeug daher eine Dicke zwischen 1 mm und 20 mm, bevorzugt zwischen 3 mm und 12 mm, weiter bevorzugt zwischen 5 mm und 10 mm, besonders bevorzugt zwischen 6 mm und 9 mm, auf. Diese Angaben beziehen sich insbesondere auf Stahlplatinen. Die Dicke des umzuformenden Halbzeugs bedingt, dass ein bestimmter innerer Biegeradius nicht unterschritten werden kann. Der minimal mögliche Biegeradius entspricht hierbei erfahrungsgemäß in etwa der Dicke des Halbzeugs. Er entspricht daher bevorzugt den oben diesbezüglich genannten Werten. Entsprechend ist es bevorzugt, dass durch den Radiusbereich einen innerer Biegeradius des Halbzeugs von wenigstens 1 mm, bevorzugt wenigstens 3 mm, weiter bevorzugt wenigstens 5 mm, besonders bevorzugt wenigstens 6 mm geformt wird. Bei der bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens als Gesenkbiegen (bzw. Prägebiegen) entspricht der innere Biegeradius auch dem Radius des Radienbereichs. Bei anderen Ausgestaltungen (freies Biegen, Dreipunktbiegen) kann der Radius des Radienbereichs auch kleiner sein.
  • Durch die Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung zum Biegen eines metallischen Halbzeugs zur Verfügung gestellt. Hierbei umfasst die Vorrichtung einen Biegestempel, mit einem eine Arbeitskante bildenden Radienbereich und quer zur Arbeitskante daran angrenzenden Schenkelbereichen, sowie eine Matrize. Sie ist dazu eingerichtet, das Halbzeug durch Beaufschlagung mit dem Biegestempel in die Matrize zu drücken und zwischen Biegestempel und Matrize umzuformen. Erfindungsgemäß weist der Biegestempel eine sich wenigstens auf einen Teil des Radienbereich erstreckende aufgeraute Oberfläche auf. Die genannten Begriffe wurden bereits mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erläutert und werden daher nicht nochmals erklärt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend den oben geschilderten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Einige der vorteilhaften Ausgestaltung werden hier nochmals erwähnt. So kann die Vorrichtung zum Prägebiegen eingerichtet sein, wobei der Biegestempel und die Matrize dazu ausgebildet sind, das Halbzeug ohne Zwischenraum einzuschließen. Weiterhin kann die aufgeraute Oberfläche auf den Radienbereich beschränkt sein. Auch kann die aufgeraute Oberfläche entlang der Arbeitskante unter Aussparung von Endbereichen auf einen mittleren Bereich beschränkt sein. Bevorzugt ist die aufgeraute Oberfläche durch ein abtragend eingestelltes Oberflächenprofil oder durch eine Beschichtung mit Hartstoffpartikeln gebildet. Vorteilhaft ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, ein Halbzeug zu biegen, das eine Dicke zwischen 1 mm und 20 mm, bevorzugt zwischen 3 mm und 12 mm, weiter bevorzugt zwischen 5 mm und 10 mm, besonders bevorzugt zwischen 6 mm und 9 mm aufweist. Weiterhin vorteilhaft definiert der Radienbereich einen inneren Biegeradius von wenigstens 3 mm, bevorzugt wenigstens 5 mm, weiter bevorzugt wenigstens 7 mm.
  • Durch die Erfindung wird des Weiteren ein metallisches Werkstück zur Verfügung gestellt. Dieses wurde aus einem metallischen Halbzeug durch Biegen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt. Nach dem Biegevorgang kann das Werkstück entweder als Halbfertigteil oder als Fertigteil vorliegen. Insbesondere kommen Stahlteile in Frage, die aus Blechplatinen hergestellt wurden. Namentlich können Rahmenteile im Automobilbau, bspw. für Lkw hergestellt werden. Hierunter fallen auch Verstärkungen für Rahmenkonstruktionen, wie bspw. Knotenbleche oder Hilfsrahmen.
  • Ein derartiges erfindungsgemäße Werkstück unterscheidet sich in den wesentlichen Abmessungen nicht von einem konventionell hergestellten Werkstück, allerdings sind in dem Bereich, der durch die aufgeraute Oberfläche des Biegestempels beaufschlagt wurde, normalerweise kleine Vertiefungen festzustellen, und zwar dort, wo sich die Oberflächenstruktur des Biegestempels unter hohem Druck in die Oberfläche des Werkstücks eingedrückt hat. Da die genaue Struktur der aufgeraute Oberfläche in vielen Fällen zufällig und somit für einen bestimmten Biegestempel einzigartig ist, könnte ein derartiges Werkstück prinzipiell sogar durch Vergleich der Oberflächenstruktur demjenigen Biegestempel zugeordnet werden, mithilfe dessen es gefertigt wurde.
  • Details der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigt
    • Fig. 1
    eine perspektivische Darstellung eines Biegestempels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
    Fig. 2
    eine perspektivische Darstellung eines Biegestempels für eine erfindungsgemäß Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    Fig. 3
    eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem metallischen Werkstück in einer Anfangsphase eines Biegevorgangs;
    Fig. 4
    eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem metallischen Werkstück in einer Endphase des Biegevorgangs;
    Fig. 5
    eine stark vergrößerte Detailansicht von Fig. 4; sowie
    Fig. 6
    eine Fig. 5 entsprechende Detailansicht gemäß einer alternativen Ausführungsform.
  • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Biegestempels 10 für eine erfindungsgemäße Biegevorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die in der Zeichnung oben liegende Seite des Biegestempels 10 ist hierbei im eingebauten Zustand nach unten gerichtet. Dort weist der Biegestempel 10 einen Radienbereich 11 auf, der im vorliegenden Fall mit einem Radius von 9 mm gekrümmt ist. Der Radienbereich bildet eine Arbeitskante 12, entlang der ein Werkstück 30 gebogen werden kann. Beiderseits des Radienbereichs 11 schließen sich Schenkelbereiche 13 des Biegestempels 10 an, die im vorliegenden Fall um 90° zueinander geneigt sind, wodurch der Biegestempel 10 einen keilförmigen bzw. V-förmigen Querschnitt aufweist. Der Biegestempel 10 ist im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut, wobei jeder der Schenkelbereiche 13 um 45° gegenüber der Symmetrieebene geneigt ist (welche in eingebautem Zustand der Senkrechten entspricht). Der Biegestempel besteht überwiegend aus Stahl, wobei zumindest der Radienbereich 11 sowie die Schenkelbereiche 13 oberflächenvergütet sein können, um eine höhere Härte zu erzielen. Entlang des gesamten Radienbereich 11 ist eine aufgeraute Oberfläche 14 ausgebildet, die in der Figur nur schematisch dargestellt ist, wobei die angedeuteten Oberflächenstrukturen in keiner Weise maßstabsgetreu dargestellt sind. Die mittlere Rauheit Ra der aufgerauten Oberfläche 14 beträgt 18 µm.
  • Fig. 3 und 4 zeigen stark schematisiert in Schnittdarstellung die Umformung einer Stahlplatine 30 mittels einer Biegevorrichtung 1 (bspw. einer Biegepresse), in die der in Fig. 1 dargestellte Biegestempel 10 integriert ist. Es versteht sich, dass in den Figuren 3 und 4 wesentliche Komponenten der Biegevorrichtung 1 weggelassen wurden, insbesondere Antriebskomponenten. Die Biegevorrichtung 1 umfasst neben dem Biegestempel 10 auch eine Matrize 20, auf der die Stahlplatine 30 zu Anfang des Biegevorgangs aufliegt, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Matrize 20 bildet eine Vertiefung aus, mit einer konkaven Sohle 21, geraden Flanken 22, die gegenüber der Senkrechten um jeweils 45°geneigt sind und die über r konvex abgerundete Kanten 23 in die Waagerechte übergehen. Die Matrize 20 ist somit im Wesentlichen V-förmig. Die konkave Sohle 21 weist einen Radius von 16 mm auf, was der Summe aus dem Radius des Radienbereichs 11 sowie einer Dicke von 7 mm der Stahlplatine 30 entspricht. Die Biegevorrichtung 1 ist somit für ein Prägebiegen eingerichtet, bei dem im Endstadium des Prozesses die Stahlplatine 30 zwischen dem Biegestempel 10 und der Matrize 20 ohne Zwischenraum eingeschlossen ist.
  • Die gesamte Oberfläche der Matrize 20 ist in ähnlicher Weise glatt ausgebildet wie die Schenkelbereiche 13 des Biegestempels 10. Aufgrund der Aufrauung der Oberfläche 14 des Radienbereichs 11 (und der hiermit verbundenen höheren mittleren Rauheit Ra ) besteht ein wesentlich größerer Haftreibungskoeffizient zwischen dieser und einer Oberfläche 31 der Stahlplatine 30 als zwischen sämtlichen anderen Oberflächen. Dies macht sich bereits zu Anfang des Biegevorgangs bemerkbar, der in Fig. 3 dargestellt ist, wo nur ein Teil des Radienbereich 11 mit der Oberfläche 31 der Stahlplatine 30 in Kontakt kommt. Es kommt zu einem Eingriff zwischen den Strukturen der aufgerauten Oberfläche 14 und der Oberfläche 31, wobei sogar, wie noch mit Bezug auf die Figuren 5 und 6 erläutert wird, eine Verformung der Oberfläche 31 erfolgt. Jedenfalls ist durch den dort auftretenden Reibschluss die Platine 30 im Bereich des Radienbereich 11 praktisch gegen ein ungewolltes Verrutschen gesichert, so dass wie vorgesehen lediglich ein Verbiegen und ein Abgleiten über die Kanten 23 erfolgt.
  • Durch die Beaufschlagung mittels des Biegestempels 10 bildet die Stahlplatine 30 eine Biegung 33 aus, an die sich seitlich Schenkel 32 anschließend, die in einem Winkel von 90° zueinander stehen. Dieser Zustand ist in Fi g. 4 dargestellt. Da die Lage der Stahlplatine 30 relativ zum Radienbereich 11 während des gesamten Biegevorgangs definiert ist, lässt sich eine besonders hohe Maßhaltigkeit erzielen. Auf diese Weise kann bspw. ein Knotenblech zur Verstärkung einer Rahmenkonstruktion eines LKWs hergestellt werden.
  • Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Biegestempels 10, der auch bei dem in Fig. 3 und 4 illustrierten Verfahren eingesetzt werden kann. Er unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Biegestempel 10 dadurch, dass sich die aufgeraute Oberfläche 14 nicht über die gesamte Länge der Arbeitskante 12 erstreckt, sondern dass sie sich auf einen mittleren Bereich 10.1 beschränkt, während Endbereiche 10.2 ausgespart sind. Durch diese Ausgestaltung kann unter Umständen verhindert werden, dass es in den Bereichen der Stahlplatine 30, die in Kontakt mit den Endbereichen 10.2 kommen, zu einer verstärkten Rissbildung kommt.
  • Fig. 5 zeigt stark vergrößert und wiederum nicht maßstabsgetreu einen Ausschnitt aus Fig. 4, in dem erkennbar ist, dass die aufgeraute Oberfläche 14 durch ein Oberflächenprofil der aus Stahl bestehenden (und ggf. oberflächenvergüteten) Oberfläche des Biegestempels 10 gebildet ist. Das Oberflächenprofil wurde durch Senkerodieren erzeugt, wodurch sich eine Vielzahl von (einige Mikrometer oder Bruchteile von Mikrometern großen) Erhebungen 15 im Radienbereich 11 ergeben. Wie in Fig. 5 angedeutet, drücken sich diese Erhebungen 15 in die Oberfläche 31 der Stahlplatine 30, was zum einen einen verbesserten Eingriff der beiden Oberflächen 14, 31 herbeiführt, zum anderen aber auch eine plastische Verformung der Oberfläche 31 mit sich bringt, die bei genauerer Betrachtung des fertigen Werkstücks erkennbar ist. Es wird dort eine Art Negativ der aufgerauten Oberfläche 14 geformt.
  • Fig. 6 zeigt einen Fig. 5 entsprechenden Bildausschnitt gemäß einer alternativen Ausführungsform, bei der die aufgeraute Oberfläche 14 nicht durch eine Bearbeitung der Metalloberfläche, sondern durch eine Beschichtung mit Hartstoffpartikeln 16 hergestellt wurde. Die Hartstoffpartikel 16 sind hierbei wiederum nur schematisch und nicht maßstabsgetreu dargestellt. Es kann sich hierbei bspw. um Diamantpartikel handeln. Auch diese drücken sich, wie in der Fig. 6 erkennbar, in die Oberfläche 31 ein und bewirken eine plastische Verformung derselben. Die Hartstoffpartikel 16 können z.B. galvanisch durch Metallabscheidung oder durch ein Bindemittel auf Kunstharzbasis an die Oberfläche des Radienbereichs 11 angebunden werden. Die entsprechenden Metallablagerungen bzw. das Bindemittel sind in der Fig. 6 zur Vereinfachung nicht dargestellt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Biegevorrichtung
    10
    Biegestempel
    10.1
    mittlerer Bereich
    10.2
    Endbereich
    11
    Radienbereich
    12
    Arbeitskante
    13
    Schenkelbereich
    14
    aufgeraute Oberfläche
    15
    Erhebung
    16
    Hartstoffpartikel
    20
    Matrize
    21
    Sohle
    22
    Flanke
    23
    Kante
    30
    Stahlplatine
    31
    Oberfläche
    33
    Biegung
    32
    Schenkel

Claims (9)

  1. Verfahren zum Biegen eines metallischen Halbzeugs (30), mit
    - einem Biegestempel (10), der einen eine Arbeitskante (12) bildenden Radienbereich (11) sowie beiderseits hieran angrenzende Schenkelbereiche (13) aufweist, und
    - einer Matrize (20),
    wobei das Halbzeug (30) durch Beaufschlagung mit dem Biegestempel (10) in die Matrize (20) gedrückt und zwischen Biegestempel (10) und Matrize (20) umgeformt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Biegestempel (10) eine sich wenigstens auf einen Teil des Radienbereichs (11) erstreckende aufgeraute Oberfläche (14) aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Prägebiegen erfolgt, wobei der Biegestempel (10) und die Matrize (20) das Halbzeug (30) ohne Zwischenraum einschließen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgeraute Oberfläche (14) auf den Radienbereich (11) beschränkt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgeraute Oberfläche (14) entlang der Arbeitskante (12) unter Aussparung von Endbereichen (10.2) auf einen mittleren Bereich (10.1) beschränkt ist
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgeraute Oberfläche (13) durch ein abtragend eingestelltes Oberflächenprofil gebildet ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgeraute Oberfläche (13) durch eine Beschichtung mit Hartstoffpartikeln (16) gebildet ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (30) eine Dicke zwischen 3 mm und 12 mm, bevorzugt zwischen 5 mm und 10 mm, weiter bevorzugt zwischen 6 mm und 9 mm aufweist.
  8. Vorrichtung (1) zum Biegen eines metallischen Halbzeugs (30), wobei die Vorrichtung (1)
    - einen Biegestempel (10), der einen eine Arbeitskante (12) bildenden Radienbereich (11) sowie beiderseits hieran angrenzende Schenkelbereiche (13) aufweist, und
    - eine Matrize (20)
    umfasst und dazu eingerichtet ist, das Halbzeug (30) durch Beaufschlagung mit dem Biegestempel (10) in die Matrize (20) zu drücken und zwischen Biegestempel (10) und Matrize (20) umzuformen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Biegestempel (10) eine sich wenigstens auf einen Teil des Radienbereichs (11) erstreckende aufgeraute Oberfläche (13) aufweist.
  9. Metallisches Werkstück, das aus einem metallischen Halbzeug (30) durch Biegen gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1 oder mit einer Vorrichtung nach Anspruch 8 hergestellt wurde.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1206644A (en) * 1966-12-01 1970-09-23 Borg Warner Method of drawing thermoplastic plastics materials
DE19938452A1 (de) * 1999-08-13 2001-02-15 Bayerische Motoren Werke Ag Formwerkzeug
WO2008050457A1 (fr) * 2006-10-27 2008-05-02 Komatsu Industries Corporation Matrice et poinçon pour presse-plieuse
JP2014076464A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Tagami Ii Ekusu:Kk プレスブレーキ用パンチおよびダイ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1679950U (de) 1954-03-04 1954-07-15 Schwend & Co Moebelfabrik Couchtisch, in der hoehe und breite ausziehbar.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1206644A (en) * 1966-12-01 1970-09-23 Borg Warner Method of drawing thermoplastic plastics materials
DE19938452A1 (de) * 1999-08-13 2001-02-15 Bayerische Motoren Werke Ag Formwerkzeug
WO2008050457A1 (fr) * 2006-10-27 2008-05-02 Komatsu Industries Corporation Matrice et poinçon pour presse-plieuse
JP2014076464A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Tagami Ii Ekusu:Kk プレスブレーキ用パンチおよびダイ

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