Toleranzen – Winkel
Spezifikationen in Bezug auf Kanten.
Das Abkanten oder Biegen von Zuschnitten oder Stahlteilen bezeichnet das Biegen des Materials mithilfe eines Abkantmessers und eines Unterblocks mit einer V-förmigen Öffnung. Durch den Einsatz einer Abkantpresse mit diesen Werkzeugen sind wir in der Lage, eine Falz in einem Stahlblech herzustellen, was zu einem Produkt führt, das den Zeichnungen des Auftraggebers entspricht. Es ist wichtig, die folgenden Spezifikationen zu beachten:
Was sind Toleranzen?
Toleranzen geben die Abweichung eines Istwerts vom Nennwert an, beispielsweise bei Länge, Winkel oder Form. Kaum ein Fertigungsprozess kann die vorgegebenen Maße exakt einhalten. Dennoch werden die zulässigen Abweichungen als Toleranzen definiert, um die präzise Herstellung des Endprodukts gewährleisten zu können.
Die erreichbaren Toleranzen variieren je nach Fertigungsverfahren, da bei einigen Verfahren größere prozessbedingte Toleranzen zulässig sind als bei anderen.
Um die Anforderungen an die Fertigung eines Bauteils genau zu erfüllen, ist die Festlegung der Toleranzen unverzichtbar. Anhand der Toleranzangaben kann nach der Fertigung eines Bauteils überprüft werden, ob dieses innerhalb des geforderten Bereichs liegt, zum Beispiel:
- Längentoleranz in [mm]
- 100 ± 3; das bedeutet, dass eine Länge zwischen 97 mm und 103 mm den Anforderungen entspricht.
- Winkeltoleranz
- 90° ± 0° 20‘; das bedeutet, dass ein Winkel zwischen 89° 80’ und 90° 20‘ den geforderten Maßen entspricht.
Je strenger die festgelegten Toleranzabweichungen sind, desto teurer ist die Produktion und desto höher sind die Kosten.
Gut zu wissen
Toleranzen beim Winkel
Winkeltoleranzen sind in der Norm DIN ISO 2768-1 (allgemeine Toleranzen) oder in der Norm DIN 6935 (Kaltbiegen von Flachstahlprodukten) festgelegt.
Längentoleranzen und Schneidkantenqualität
Längentoleranzen und Schnittkantenqualitäten sind in der Norm DIN EN ISO 9013:2017 „Thermisches Schneiden“ beschrieben. Eine Unterteilung der Norm in die folgenden Prüfkriterien ist möglich.
Form und Oberflächentoleranz
Form- und Oberflächentoleranzen hängen stark vom gewählten Werkstoff (Stahl, Aluminium, Edelstahl usw.) und vom Herstellungsverfahren (kaltgewalzt, warmgewalzt) ab.
In Einzelfällen muss die richtige Norm ermittelt werden.
Rechtwinkligkeit oder Neigungstoleranz
Wie „gerade“ ist der Schnitt?
Rauheit der Schnittfläche
Wie „geschmeidig“ ist der Schnitt?
Maßtoleranzen (Längenmaße)
Wie genau wird der Schnitt positioniert?
Mindestbiegeradius
- Der Mindestbiegeradius ist der kleinstmögliche Biegeradius. Ein Unterschreiten des Mindestbiegeradius führt zu Rissen an der Außenseite, Quetschungen an der Innenseite und einer Veränderung des Querschnitts im Biegebereich. Infolgedessen besteht ein hohes Risiko, dass das gebogene Blechteil bricht. Aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften verschiedener Bleche variiert der Mindestbiegeradius je nach Metall.
- Diese Formel dient zur Berechnung des Mindestbiegeradius: Mindestbiegeradius (Innenseite) = Blechdicke × materialspezifischer Umrechnungsfaktor
Umrechnungsfaktor in Abhängigkeit vom Material
- Beispiel: 1 bis 3
- Edelstahl: 0,8 bis 1,2
- Aluminium: 0,9 bis 3
Abstände zwischen den Löchern
Das Biegen von Stahlblech verändert die Form des Materials dauerhaft. Die Verformung findet nicht nur am Rand der Biegelinie statt, sondern auch in deren Umgebung. Im Innenradius wird das Material zusammengedrückt, im Außenradius gedehnt. Diese Kräfte wirken sich häufig auf Löcher in diesem Bereich aus. Je näher das Loch an der Biegelinie liegt, desto stärker verformt es sich. Zudem haben die Materialstärke und die Öffnung der Matrize einen direkten Einfluss auf den Verformungsbereich. Je dicker das Material, desto breiter die Matrizenöffnung – und damit der betroffene Verformungsbereich.
Eine Verformung der Bohrungen lässt sich jedoch verhindern. Dazu müssen die Bohrungen an den richtigen Stellen und mit den gewünschten Durchmessern angebracht werden. Werden die Mindestabstände nicht eingehalten, kann es zu einer Verschiebung der Bohrungspositionen kommen. Im schlimmsten Fall entsprechen die Werkstücke dann nicht mehr den Toleranzen.
Der Abstand zwischen dem Formelelement (hier das rechteckige Loch) und der Biegelinie ist zu gering. Durch das Biegen verformt sich das Formelelement. Das Formelelement befindet sich außerhalb der Verformungszone. Beim Biegen behält es seine Form bei.
Zur Berechnung des Mindestabstands gelten folgende Formeln:
Aussparung für Ober- und Untermesser (falsch)
Aussparung für Ober- und Untermesser (richtig)
Ober- und Untermesserplatte (falsch)
Ober- und Untermesserplatte (richtig)
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Zusätzliche Schnitte im Biegebereich
Wenn der Mindestabstand nicht vollständig eingehalten werden kann, bieten Freischnitte eine Lösung und verhindern unerwünschte Verformungen. Zusätzliche Schnitte sind einfache Aussparungen im Biegebereich. Bei der Auslegung von Aussparungen sind folgende Punkte zu beachten:
In der Biegezone muss noch ausreichend Material vorhanden sein, damit die Stabilität des Bauteils gewährleistet ist. Scharfe Aussparungen, wie beispielsweise Rechtecke, sind häufig Auslöser für Risse, da das Material in den Ecken geschwächt ist. Die ideale Form für das Freischneiden der Biegezone ist eine rechteckige Aussparung mit abgerundeten Ecken.
Beinlänge
Die gewählte Beinlänge hat ebenfalls erheblichen Einfluss auf das Ergebnis bei gebogenen Teilen. Dies kann zu Problemen führen, wenn die Beinlänge zu kurz ist. Ist diese zu kurz, liegt eine Seite des Werkstücks nicht mehr auf dem Biegewerkzeug auf. Dementsprechend kann das Blechteil nicht wie vorgesehen gefertigt werden. Das gleiche Problem tritt auf, wenn zwei Biegungen zu nahe beieinander liegen.
Ist die Beinlänge zu kurz, liegt das Bauteil während des Biegens nicht auf der Matrize auf. Das Bauteil kann nicht gebogen werden. Bei ausreichender Schenkellänge liegt das Werkstück auf und kann gebogen werden. Die Mindestlänge des Schenkels beim Biegen hängt von der Breite der Matrize ab. Diese hängt wiederum von der Dicke des zu biegenden Materials ab.
Ober- und Untermesserplatte (falsch)
Ober- und Untermesserplatte (richtig)
Biegen und Unterschnitte
Da Laserschnitte ebenfalls eine Mindestbreite aufweisen, müssen sie in Ihrer CAD-Datei korrekt dargestellt werden. Wir bitten Sie, darauf zu achten, dass die Laserlinien ungehindert verlaufen können. Zu diesem Zweck können Sie in Ihrer Zeichnung eine kleine Aussparung vorsehen.
Ohne jeglichen Abstand zwischen den Biegebereichen kann das Material entlang der Schnittkante weiter reißen. Mit etwas Abstand zwischen den Biegebereichen tritt kein Kerbeeffekt auf, und Ihr Bauteil kann korrekt gebogen werden.
