Was versteht man unter dem Biegen

Durch von außen angreifende Biegekräfte wird der plastisch verformbare Werkstoff umgeformt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Biegen. Der zu bearbeitende Werkstoff wird hierbei sowohl gestaucht als auch gestreckt. Das Strecken geschieht in der Zugzone. Hier wird der Werkstoff im äußeren Bereich auf Zug beansprucht wodurch es gestreckt wird. Das Stauchen geschieht in der Druckzone, hier wird der Werkstoff im äußeren Bereich auf Druck beansprucht und somit gestaucht.

Zwischen diesen oben genannten Zonen liegt die neutrale Faser. Diese wird beim Biegen nicht beansprucht. Die Ausgangslänge, also die gestreckte Länge, entspricht hierbei der Länge der neutralen Faser. Diese kann man rechnerisch ermitteln. Durch kleinste zulässige Biegeradien werden sowohl Risse als auch Querschnittsveränderungen an der Biegestelle verhindert. Ihre Größe ist abhängig von

1. dem Werkstoff
2. der Werksrückdicke
3. dem Biegewinkel
4. der Lage der Biegekante in Bezug zur Walzrichtung

Bei Rohren werden Falten und Risse, die durch das Biegen entstehen können, sowie unzulässige Querschnittsveränderungen vermieden dadurch, dass man die Rohre vor dem Biegen füllt oder durch das Verwenden von Rohrbiegemaschinen.

Biegevorgang:
Durch die beim Biegen auftretende Biegekraft F wird das Werkstück verformt. Hier bei wird der Werkstoff im äußeren Bereich auf Zug beansprucht und somit gestreckt. Diese Zone wird Zugzone genannt. Im inneren Bereich wird der Werkstoff auf Druck beansprucht und somit gestaucht. Dies geschieht in der Druckzone. Zwischen diesen beiden Zonen liegt eine Schicht, die weder gestaucht noch gestreckt wird. Diese wird neutrale Faser genannt. Die Querschnitts form wird durch diesen Vorgang verändert. In der Zugzone entsteht hierbei eine Einschnürung und in der Druckzone eine Verbreiterung.

Die Querschnittsveränderungen sind umso größer, je kleiner der Biegeradius, je größer der Biegewinkel und je größer die Dicke des Werkstückes ist. Bei dem Biegevorgang können sowohl Risse als auch Quetschfalten entstehen, die es zu verhindern gilt. Risse müssen hierbei um jeden Preis verhindert werden, da sonst der Werkstoff kaputt gehen könnte. Beim Biegen von Rohren müssen insbesondere Querschnittsveränderungen vermieden werden, da sonst der Durchfluss von Flüssigkeit verhindert werden könnte.

Mindestbiegradius:
Beim Biegen entsteht ein Biegeradius. Dieser liegt an der Innenseite eines Biegeteils. Es gibt so genannte Biegeradien, die es einzuhalten gilt um Risse an der Biegezone zu verhindern. Die Größe des Biegeradius hängt ab von der Dehnbarkeit des Werkstoffes, der Dicke des Werkstückes und von dem Biegewinkel. Je fester der Werkstoff ist desto niedriger ist die Dehnbarkeit. Aus diesem Grund ist der Biegeradius für feste Werkstoffe höher als bei Werkstoffen mit niedriger Festigkeit. Die äußeren Werkstofffasern werden in der Zugzone immer mehr gestreckt. Dies geschieht mit steigender Werkstückdicke. Sollte der Biegewinkel zu groß sein so kann der Werkstoff über die Zugfestigkeit hinaus belastet werden und somit einreißen. Für Werkstücke mit großem Biegewinkel muss aus diesem Grund der Biegeradius größer sein als für solche mit kleinem Biegewinkel.

Biegen von Rohren:
Beim Biegen von Rohren tritt in der Biegezone eine Querschnittsveränderung auf, sollte man dies ohne Hilfsmittel tut. Dadurch das die Teile der Rohrwand mit hohen Zug- und Druckspannung sich der neutralen Faser nähern, weichen sie der Belastung aus. So flacht das Rohr ab. Diese Abflachung ist umso größer, je größer der Rohrdurchmsesser, je dünner die Rohr wand, je kleiner der Biegeradius und je geringer die Dehnbarkeit des Werkstoffes ist. Durch diese Abflachung wird sowohl der Durchschnittsquerschnitt als auch die Belastbarkeit des Rohres an der Biegestelle verringert. Beim freien Biegen wird der Hohlraum gefüllt, sodass Querschnittsveränderungen vermieden werden. Dieser Hohlraum kann gefüllt werden mit trockenem Sand, leicht schmelzbare Stoffe wie zum Beispiel Blei oder Spiralfedern. In Kunststoffrohren aber werden meist Gummischläuche eingezogen. Nach dem Biegen werden die Füllungen wieder entfernt, wobei Blei zum Beispiel aufgeschmolzen werden muss. In Biegevorrichtungen für Rohre verhindert eine an der Biegestelle dem Rohraußendurchmesser angepasste Form jede Querschnittsveränderung.

Biegen von Blechen:
Durch das Umformverfahren Walzen werden Bleche hergestellt. Hierbei erhalten sie ein faserartiges Werkstoffgefüge, das nach der Walzrichtung ausgerichtet ist. Hierbei spricht man vom Faser verlauf des Blechs. An den parallellaufenden Reifen in der Blechoberfläche kann man den Faserverlauf erkennen. Ein Blechzuschnitt aus einer größeren Blechtafel wird so herausgeschnitten das die spätere Biegekante senkrecht zur Walzrichtung verläuft. Der Werkstoff kann in Faserrichtung größeren Belastungen standhalten, als quer zur Faserrichtung. Sollte der Blechzuschnitt so ausgeschnitten werden, dass die spätere Biegekante längs zur Walzrichtung verläuft, könnten an der Außenkante der Zugzone feine Risse entstehen, die langsam zum Zerstören des Werkstückes führen könnten. Muss das Blechstück dennoch längs zur Walzrichtung gebogen werden so muss zur Sicherheit der kleinste zulässige Biegeradius der nächsthöheren Blechdicken gewählt werden. Wenn an einem Werkstück mehrere Biegekanten in mehrere Richtungen vor, so wird die Lage schräg zur Walzrichtung gewählt. Durch Rundbiegemaschninen werden Bleche zu offenen oder geschlossenen Werkstücken umgeformt.