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Warum lösen sich Schrauben?, ein Fachartikel
Autor Thema:  Hebelwirkung Aluminiumprofil biegen (485 / mal gelesen)
horsthorst
Mitglied



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Beiträge: 56
Registriert: 27.01.2017

erstellt am: 31. Mai. 2024 08:09    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


IMG_0278.jpg

 
Grüße euch,

ich würde mich gerne mit folgender Thematik an das Forum wenden und um Hilfe bitten:

Es soll ein Aluminiumprofil (10x30 mm) über die hohe Kante um einen Radius X gebogen werden. Dazu läuft um eine Form mit entsprechendem Radius eine Rolle, welche das Profil um die Kurve biegt. Gibt es dafür eine Berechnungsmöglichkeit, wie ich den ungefähren Kraftaufwand ermitteln kann? Ich versuche herauszufinden, wie lang der Hebel am besten sein sollte. Verkürzt gesagt: Ich möchte gerne abschätzen können, welchen händischen Krafteinsatz ich bei welcher Position am Hebel und mit Radius X aufwenden müsste.

Es geht hierbei nur um eine ungefähre Annäherung, daher könnte man mit einer Legierung mit relativ hoher Festigkeit ausgehen, sodass die Vorrichtung im Zweifel auch „überdimensioniert“ sein kann.

Anbei habe ich eine Skizze erstellt, die den Ablauf illustriert.

Mit der Vorrichtung kann man beispielsweise Gardinenführungen individuell in Form bringen. Hier gut erkennbar:

https://www.youtube.com/watch?v=G-w7J8hnshI

Vielen Dank für eure Unterstützung und beste Grüße

Jan

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N.Lesch
Moderator
Dipl. Ing.


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Beiträge: 5182
Registriert: 05.12.2005

WF 4

erstellt am: 31. Mai. 2024 12:29    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für horsthorst 10 Unities + Antwort hilfreich

Ist das Profil voll oder hohl ?
Ist es eloxiert oder blank ( blank gibt schwarze Finger )
Die Eloxalschicht hat einen viel höheren E-Modul und Festigkeit wie das Alu.
Entscheidend ist die Streckgrenze und dafür gibt es nur Mindestwerte.
Ist die Vorrichtung für verschidene Profile oder nur für das angegebene ?

------------------
Klaus

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horsthorst
Mitglied



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Beiträge: 56
Registriert: 27.01.2017

erstellt am: 31. Mai. 2024 12:50    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo Klaus,

vielen Dank für die Antwort :-)

Das Material soll voll sein und nicht eloxiert. Das genannte Profil soll die Anwendungsobergrenze sein.

Viele Grüße

Jan

[Diese Nachricht wurde von horsthorst am 31. Mai. 2024 editiert.]

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Roland Schröder
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Dr.-Ing. Maschinenbau, Entwicklung & Konstruktion von Spezialmaschinen



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Beiträge: 13438
Registriert: 02.04.2004

Autodesk Inventor

erstellt am: 31. Mai. 2024 14:19    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für horsthorst 10 Unities + Antwort hilfreich

Moin!

Das erforderliche Moment am Hebel ist im Prinzip genau so groß wie das Biegemoment im Profil, und dazu kommt natürlich noch die Reibung, die - je nach Ausführung des Ganzen - ebenso groß sein kann. (Schätze ich jetzt mal. Immerhin ist da eine Rolle angedeutet.)

Das Biegemoment im Profil ist aber nicht das, was in der normalen Festigkeitsberechnung üblich ist, denn es  handelt sich hier um plastisches Biegen. Ziel der Übung ist ja eine bleibende Verformung.

Während bei der elastischen Biegung die Zugspannung von Null in der Profilmitte ausgehend linear zur Außenseite hin ansteigt (und umgekehrt zur Gegenseite des Profils hin die Druckspannung), bildet sich beim plastischen Biegen ein anderes Spannungsprofil aus, das von einem Plateau in Höhe der Fließgrenze geprägt ist. Im vollplastischen Zustand herrscht dann auf fast der gesamte Zug-Hälfte die Grenzspannung für Fließen und umgekehrt auf fast der gesamten Gegenseite des Profils hin eine entsprechend große Druckspannung. Das ergibt ein theoretisch 1,5 mal so großes Biegemoment wie bei linear ansteigender Spannungsverteilung.

Effekte wie Verfestigung beim plastischen Verformen lassen wir hier mal weg; bei weichem Aluminium sind die auch sehr gering. Auch eine (hier auch gar nicht vorgesehen) Eloxalschicht würde wenig ausmachen, da bzw. solange sie im Vergleich zu den Profilabmessungen sehr dünn ist. Und wenn es eine Eloxalschicht gibt, zerreißt und zerbricht sie bei den für bleibende Verformung nötigen Dehnungen sofort in kleine, winzigen Glasscherben entsprechende Partikel und wird dadurch weißlich oder grau und auch rau, denn Eloxal ist chemisch gesehen Korund, also ein zwar hartes und starkes, aber auch sehr sprödes Mineral.

Wichtig zu bedenken ist allerdings immer das Rückfedern, das auch in dem Video deutlich zu erkennen ist. Im Material werden ja während des Biegens Zug- und Druck-Spannungen in Höhe der Fließgrenze aufgebaut, und wenn die äußere Kraft entfernt wird, müssen sich Druck- und Zugspannung im Profil wieder ausgleichen. Das ist dann wieder ein elastischer Vorgang, und der führt zu einem Vergrößern des bleibenden Biegeradius' bei gleichzeitiger Verringerung des Biegewinkels.

Wie groß das Rückfedern ist, hängt von den Materialeigenschaften und dem Verhältnis zwischen Materialdicke und Biegeradius und von der Detailgestaltung der Biegevorrichtung (und sogar von der Temperatur) ab. Das kann man eigentlich nur ausprobieren.

Den Winkel zu überbiegen und vorsichtig zu zu probieren, wie viel Überbiegen tatsächlich notwendig ist, ist leicht. Auch das ist in dem Viedo deutlich zu erkennen. Sicher ist, dass der bleibende Biegewinkel immer kleiner ist als der Endwinkel beim Biegen. Daher würde auf einer Viertelkreis-Rundung wie in der eingangs geposteten Darstellung niemals ein bleibender 90°-Bogen allein durch Biegen erzeugt werden können, aber den Bogenwinkel der Vorrichtung zu vegrößern, ist ja leicht möglich.

Schwieriger ist, den richtigen Radius der Vorrichtung zu ermitteln, um einen bestimmten bleibenden Biegeradius zu erhalten. Da hat der Gardinenschienenmann einfach seine Erfahrungswerte und die entsprechend angepassten Vorrichtungsteile. Sicher ist, dass der bleibende Radius immer größer ist als der Radius der Vorrichtung.

------------------
Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

It's not the hammer - it's the way you hit!

[Diese Nachricht wurde von Roland Schröder am 03. Jun. 2024 editiert.]

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N.Lesch
Moderator
Dipl. Ing.


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Beiträge: 5182
Registriert: 05.12.2005

WF 4

erstellt am: 31. Mai. 2024 16:23    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für horsthorst 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo, das Thema hatten wir schon öffters:

https://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum223/HTML/000810.shtml

------------------
Klaus

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horsthorst
Mitglied



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Beiträge: 56
Registriert: 27.01.2017

erstellt am: 02. Jun. 2024 14:08    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Vielen Dank für euer fundiertes und umfangreiches Feedback!

Insbesondere zum Thema Rückstellkraft, das hatte ich so nicht auf dem Schirm. Ich habe noch mal weiter zu diversen Techniken des Profilbiegens recherchiert und denke, dass zur Vermeidung der Rückstellwirkung eher eine klassische Profilbiegemaschine mit ihren drei Rollen geeigneter wäre. Denn da hätte man die Möglichkeit, so viel wie  nötig zu „überbiegen“. Jedenfalls sehe ich das in zahlreichen YouTube Videos, in denen Ringe/Spiralen gebogen werden. Einziger Nachteil daran ist dann eben der Verschnitt an den Enden.

Viele Grüße

Jan

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Roland Schröder
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Dr.-Ing. Maschinenbau, Entwicklung & Konstruktion von Spezialmaschinen



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Beiträge: 13438
Registriert: 02.04.2004

Autodesk Inventor

erstellt am: 03. Jun. 2024 15:13    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für horsthorst 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von horsthorst:
...zur Vermeidung der Rückstellwirkung eher eine klassische Profilbiegemaschine mit ihren drei Rollen ...
Das Auffedern  nach der Entlastung hast Du dort genauso, sobald das Profil die dritte Rolle verlässt, aber eindeutig vorteilhaft ist, dass Du dann 1. das Ergebnis sofort sehen und 2. leichter einstellen kannst.

Ein bisschen Überstand an den Enden der Biegung benötigst Du praktisch immer (nur beim Pressen im Gesenk geht es (fast) ohne).

Wenn die Rollen enger beieinander sitzen, wird der Verlust durch den nötigen Überstand geringer, aber die Presskräfte und die Belastung der Vorrichtung werden größer.

------------------
Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

It's not the hammer - it's the way you hit!

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