Het terugveren van plaatmetaal is een natuurlijk verschijnsel dat optreedt wanneer de druk van de stempel wordt weggenomen. Het materiaal keert gedeeltelijk terug naar zijn oorspronkelijke vorm, waardoor de werkelijke hoek van het afgewerkte onderdeel kan afwijken van de op de machine ingestelde hoek. Zo kan bijvoorbeeld een onderdeel dat tot 88° is gebogen, zich na het uit de matrijs halen openen tot de vereiste 90°.
Het terugveren van plaatmateriaal is een natuurlijk verschijnsel dat optreedt nadat de druk van de stempel is weggenomen. Het materiaal keert gedeeltelijk terug naar zijn oorspronkelijke vorm, waardoor de werkelijke hoek van het afgewerkte onderdeel kan afwijken van de hoek die op de machine is ingesteld. Een onderdeel dat bijvoorbeeld tot 88° is gebogen, kan zich na het uit de matrijs halen openen tot de vereiste 90°.
Bij een eenmalige productie vormt een kleine afwijking vaak geen probleem. Bij serieproductie heeft dit echter invloed op de montage, de dichtheid van verbindingen, de geometrie van behuizingen en het uiterlijk van het afgewerkte product. Een onjuiste hoek kan het vastschroeven van onderdelen, het aanbrengen van beslag of het op elkaar aansluiten van onderdelen na volgende bewerkingsstappen bemoeilijken.
Veerkracht kan niet volledig worden geëlimineerd, maar de invloed ervan op het buigresultaat kan wel worden beperkt. Cruciaal zijn: het soort materiaal, de dikte ervan, de buigradius, de keuze van het gereedschap, de werkwijze en de juiste instellingen van de CNC-kantpers.
Wat is veerkracht bij plaatstaal?
Tijdens het buigen wordt de buitenste laag van de plaat uitgerekt en de binnenste samengedrukt. Wanneer de druk wordt weggenomen, verdwijnt een deel van de elastische spanningen. Het materiaal streeft er dan naar om gedeeltelijk terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm, wat een verandering in de hoek veroorzaakt.
In de praktijk betekent dit dat het werkstuk vaak iets sterker moet worden gebogen dan uit de eindafmeting blijkt. Een dergelijke correctie wordt ‘overbuiging’ genoemd. De waarde hiervan is niet constant, omdat deze afhankelijk is van het materiaal, de dikte, de breedte van de V-groef, de straal van de stempel en de wijze waarop het proces wordt uitgevoerd.
Dezelfde kantpers, dezelfde stempel en dezelfde matrijs kunnen een ander resultaat opleveren bij zwart staal, roestvrij staal en aluminium. Daarom mag men bij nauwkeurige onderdelen niet uitsluitend op de standaardinstellingen vertrouwen. Een technologische proef op een daadwerkelijke partij materiaal is noodzakelijk.
Materiaal en eigenschappen
Het soort materiaal is een van de belangrijkste factoren die van invloed zijn op de vering van de plaat. Standaard constructiestaal reageert doorgaans voorspelbaar en maakt het gemakkelijk om een herhaalbare hoek te verkrijgen. Roestvrij staal is veerkrachtiger en vereist daarom bij dezelfde dikte vaak een grotere buighoek.
Ook aluminium kan duidelijk terugveren, vooral bij hardere legeringen. Tegelijkertijd is het gevoeliger voor oppervlaktebeschadigingen. Het beperken van de terugvering door de radius te agressief te verkleinen, kan leiden tot scheuren, krassen of vervormingen van het oppervlak.
Ook de vloeigrens van het materiaal speelt een rol. Hoe hoger de sterkte van de plaat, hoe meer energie er na ontlasting kan worden teruggewonnen. Platen met een hoge sterkte, roestvrij staal en sommige aluminiumlegeringen vereisen daarom meer procescontrole dan gewoon zwart staal.
De dikte van de plaat en de werkelijke afmetingen van het materiaal
De plaatdikte beïnvloedt de binnenstraal, de vereiste druk en de uiteindelijke hoek na ontspanning. Bij serieproductie moet men er rekening mee houden dat de nominale materiaaldikte niet altijd overeenkomt met de werkelijke waarde. Plaat die wordt aangeduid als 2 mm kan een kleine afwijking vertonen, wat het gedrag tijdens het buigen zal beïnvloeden.
Als een volgende partij materiaal afkomstig is van een andere leverancier of andere eigenschappen heeft, moeten eerder opgeslagen correcties mogelijk worden gecontroleerd. Daarom is het controleren van het eerste onderdeel na een wisseling van plaatpartij van groot belang. Zo kunnen de instellingen snel worden aangepast, voordat er een groter aantal afwijkende onderdelen ontstaat.
Walsrichting en voorbereiding van het werkstuk
De walsrichting van de plaat kan het buigresultaat beïnvloeden. Het materiaal heeft een andere structuur in de lengte- en dwarsrichting van de walsrichting. Bij veeleisende onderdelen is het raadzaam om de plaatsing van de plaat constant te houden, zodat opeenvolgende onderdelen onder vergelijkbare omstandigheden worden gebogen.
Afwisselend buigen in de lengte- en dwarsrichting van de walsrichting kan kleine hoekverschillen opleveren, zelfs bij dezelfde persinstellingen. Bij serieproductie helpt het om de richting van het materiaal eenduidig aan te geven en een vaste procedure voor de voorbereiding van het werkstuk te hanteren.
Vóór het buigen moeten grove verontreinigingen, afbrokkelingen en oneffenheden na het snijden van het oppervlak worden verwijderd. Een rand die na een onjuiste snede is voorbereid, kan mogelijk niet correct op de matrijs liggen, wat de variabiliteit van het proces vergroot.
Buigradius en matrijskeuze
De buigradius heeft een directe invloed op de terugvering. Bij een grotere radius wordt het materiaal minder sterk vervormd en keert het daarom gemakkelijker terug naar zijn oorspronkelijke vorm. Een kleinere buigradius beperkt doorgaans de terugvering, maar vereist meer kracht en kan het risico op scheuren aan de buitenkant van de buiging vergroten.
De straal van de stempel moet worden afgestemd op het type plaat, de dikte ervan en de eisen van het uiteindelijke onderdeel. Een te kleine straal kan het materiaal beschadigen, terwijl een te grote straal de hoekafwijking na ontspanning kan vergroten.
Ook de breedte van de V-groef in de matrijs is van belang. Een bredere opening van de matrijs vergroot doorgaans de buigradius en kan meer terugvering veroorzaken. Een smallere matrijs maakt het mogelijk het materiaal sterker te vervormen, maar verhoogt de benodigde druk. Een te kleine V-groef kan de machine, het gereedschap en het te bewerken werkstuk overbelasten.
De keuze van het gereedschap moet worden gebaseerd op de gereedschapstabel van de fabrikant, de materiaaleigenschappen en proeven op daadwerkelijke werkstukken. Vooral bij lange werkstukken helpt de juiste combinatie van stempel en matrijs om de hoek over de gehele buiglengte te behouden.
Voorbuigen als basiscorrectie van de hoek
De meest gebruikte methode om veerkracht te compenseren is voorbuigen. Als het uiteindelijke werkstuk een hoek van 90° moet hebben, stelt de operator een kleinere hoek in, bijvoorbeeld 87° of 88°. Wanneer de druk wordt weggenomen, springt het materiaal gedeeltelijk open en bereikt het een waarde die dicht bij de gewenste waarde ligt.
De exacte waarde van de overbuiging moet worden bepaald aan de hand van technologische proeven. Het is niet zinvol om één correctie voor alle materialen aan te nemen. Roestvrij staal, aluminium en hoogsterkteplaat kunnen andere instellingen vereisen dan constructiestaal van dezelfde dikte.
Een CNC-kantpers vergemakkelijkt het werk, omdat beproefde correcties in het programma kunnen worden opgeslagen. Hierdoor kunnen volgende series sneller en met een grotere herhaalbaarheid worden geproduceerd.
Buigmethode versus veerkracht
Bij het buigen in de lucht komt de plaat voornamelijk in contact met de randen van de matrijs en de punt van de stempel. Dit is een snelle, flexibele methode die vaak in de productie wordt toegepast. Hiermee kunnen verschillende hoeken met dezelfde set gereedschappen worden vervaardigd, maar de methode is gevoeliger voor verschillen die voortvloeien uit de materiaaleigenschappen.
Vouwen tot op de bodem biedt meer controle, omdat het materiaal steviger tegen de vorm van de matrijs wordt gedrukt. Dit kan het terugveren beperken in vergelijking met vouwen in de lucht, maar vereist nauwkeuriger afgestemde gereedschappen.
Het minste veereffect wordt verkregen bij het stansen, ook wel ‘coining’ genoemd. Bij deze methode wordt het materiaal in het buiggebied sterk vervormd. Dit vereist echter een aanzienlijk grotere druk, waardoor het economisch en technologisch gezien niet altijd gerechtvaardigd is.
Instellingen van de CNC-kantpers
Met een moderne CNC-kantpers kunnen programma’s voor specifieke materialen en werkstukken worden opgeslagen. De operator kan de hoekcorrectie, de positie van de aanslagen, de neergangdiepte van de stempel en de compensatieparameters instellen. Dit maakt het gemakkelijker om beproefde instellingen bij volgende productieseries te hergebruiken.
Zelfs een goed voorbereid programma is geen vervanging voor de controle van het eerste werkstuk. Na de eerste buigbewerking moet de hoek worden gemeten, vergeleken met de vereisten en indien nodig gecorrigeerd. Bij serieproductie is het raadzaam om monsters ook tijdens het werk te controleren, vooral na een wisseling van materiaalpartij of gereedschap.
Bij lange onderdelen is de compensatie van de doorbuiging van de buisbalk van groot belang. Zonder deze compensatie kan het onderdeel aan de uiteinden een andere hoek hebben dan in het midden. Een mechanisch of CNC-compensatiesysteem helpt de druk gelijkmatig over de gehele buiglengte te verdelen.
De staat van de gereedschappen en de voorbereiding van de werkplek
De stempel en de matrijs moeten schoon, onbeschadigd en correct uitgelijnd zijn. Spaanders, vuil, sporen van eerdere bewerkingen of beschadigingen aan de werkoppervlakken kunnen het buigresultaat beïnvloeden. Bij precisieonderdelen kan zelfs een kleine oneffenheid de uiteindelijke hoek veranderen.
Controleer ook of de plaat correct tegen de aanslagen is geplaatst. Een onjuiste positionering leidt tot een verschuiving van de buiglijn. Dit kan leiden tot montagefouten, zelfs als de hoek zelf correct is.
Regelmatige controle van de gereedschappen, een schone werktafel en een herhaalbare opstelling van het werkstuk helpen de procesvariabiliteit te beperken. Bij serieproductie is het raadzaam deze handelingen te beschouwen als een vast onderdeel van de technologie, en niet als een extra controle die pas wordt uitgevoerd wanneer er zich een probleem voordoet.
Hoe kan men veerkracht in de praktijk beperken?
De beste resultaten worden behaald door een combinatie van verschillende maatregelen. De buigradius en de breedte van de matrijs moeten worden afgestemd op het type plaat, er moet een proefbuiging op het daadwerkelijke materiaal worden uitgevoerd en de geteste correctie moet in het programma van de pers worden opgeslagen.
- kies gereedschap dat is afgestemd op de dikte en het type plaat,
- controleer de werkelijke dikte van het materiaal,
- houd rekening met de walsrichting,
- voer een proefbuiging uit en meet het eerste onderdeel,
- pas de juiste overbuiging toe,
- gebruik bij lange werkstukken doorbuigingscompensatie,
- controleer regelmatig de staat van de stempel, de matrijs en de aanslagen.
Bij moeilijke materialen is het raadzaam om verschillende buigmethoden te testen en te beoordelen welke methode de kleinste afwijking oplevert, met behoud van de veiligheid van het werkstuk en de gereedschappen.
Samenvatting
Het terugveren van plaatmateriaal is een natuurlijk gevolg van het buigproces. De mate waarin dit optreedt, hangt af van de materiaaleigenschappen, de dikte, de buigradius, de breedte van de matrijs, de werkwijze en de machine-instellingen. Het kan niet volledig worden voorkomen, maar de invloed ervan kan wel effectief worden gecompenseerd.
Het belangrijkste zijn technologische proeven, de juiste keuze van gereedschappen en de controle van het eerste werkstuk. Een goed ingestelde CNC-kantpers, beproefde gereedschappen en opgeslagen correcties helpen de herhaalbaarheid te waarborgen, afval te beperken en de productie van gebogen onderdelen te versnellen.
