Biegemoment

Das Biegemoment ist die Kraft, die auf ein einseitig oder zweiseitig eingespanntes Werkstück wirkt. Die Biegespannung an den Einspannpunkten steigt mit dem Abstand zum Angriffspunkt der Kraft durch das Hebelgesetz an.

Die drei Verformungsbereiche von verformbaren Werkstoffen

Verformbare Werkstoffe wie Metalle oder verschiedene Kunststoffe haben drei Bereiche, in denen sie Kraft aufnehmen können.

• elastischer Bereich
• Umformbereich
• Bruchdehnung

Innerhalb des elastischen Bereichs federt das Werkstück nach der Entspannung stets wieder in seinen Ursprungszustand zurück. Eine dauerhafte Verformung findet bei allen aufgebrachten Spannungen innerhalb des elastischen Bereiches nicht statt. Der Umformbereich beginnt nach der Überschreitung der Biegespannung für den elastischen Bereich. Das Werkstück formt sich proportional zur aufgebrachten Spannung um. Beim Entspannen federt es wieder geringfügig zurück. Zum Herstellen eines gewünschten Biegeradius sind deshalb stets etwas höhere Kräfte erforderlich. Nach der Überschreitung des maximalen Biegemoments bricht das Werkstück. Dies ist der trennende Bereich.

Zusammenhang zwischen Biegemoment und Flächenmoment

Die erforderliche Biegespannung errechnet sich als Quotient aus Biegemoment und Widerstandsmoment. Das Widerstandsmoment ist wiederum das Flächenmoment geteilt durch den Abstand zwischen Außenkante eines Profils und der neutralen Faser. Die neutrale Faser ist eine gedachte Mittellinie entlang des Werkstücks.

Zur Ermittlung des Flächenmoments (oder Flächenträgheitsmoments) sind komplexe Formeln erforderlich. Für Standardprofile verwendet man deshalb Tabellenwerte.

Anwendung vom Biegemoment

Aus dem Biegemoment errechnet man die Biegespannung am Punkt der maximalen Verformung. Diese lässt sich anschließend mit der Streckgrenze des gewählten Werkstoffs abgleichen. Liegt die Biegespannung unterhalb der Streckgrenze, wird das Bauteil stets nach der Entspannung wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück federn. Wird die Streckgrenze überschritten, tritt eine dauerhafte Verformung ein, bis die Bruchgrenze erreicht ist. Bei allen darüber liegenden Kräften bricht das Bauteil am Punkt der maximalen Biegespannung ab. Man kann so sehr präzise errechnen, welche Kraft zum Erreichen eines bestimmten Effekts erforderlich ist.

Metall biegen in der Praxis

Biegemaschinen und Biegeverfahren formen ein Werkstück durch Überschreiten der definierten Biegespannung um. Typische Bearbeitungsverfahren sind folgende:

• Rollenstrecken
• Zugbiegen
• Abkanten
• Rollen- und Walzbiegen
• Tiefziehen und Pressen

Bei diesen Verfahren wird eine Biegespannung punktförmig oder entlang einer definierten Strecke in ein Werkstück eingebracht. Das Ergebnis ist ein Biegeradius mit einer definierten Größe. Dieser kann nur wenige Millimeter betragen oder sich über die gesamte Länge des Werkstücks erstrecken.