Welke invloed heeft wanddikte op buigwerk?

De wanddikte van een buis of profiel is één van de belangrijkste factoren bij het bepalen van een geschikt buigproces. Samen met de materiaalsoort, de diameter en de gewenste buigradius bepaalt de wanddikte hoeveel vervorming tijdens het buigen optreedt en welke buigmethode het meest geschikt is.

Een dunwandige aluminium buis reageert bijvoorbeeld anders op een kleine buigradius dan een dikwandige stalen buis met dezelfde buitendiameter. Daarom wordt bij ieder buigproject gekeken naar de volledige combinatie van materiaal, afmetingen en toepassing.

Door al in de ontwerpfase rekening te houden met de wanddikte, kunnen ongewenste vervormingen zoals plooivorming, ovaliteit of scheurvorming vaak worden voorkomen.

Waarom speelt wanddikte een belangrijke rol bij buigen?

De wanddikte is de afstand tussen de buiten- en binnenzijde van een buis of profiel. Deze bepaalt hoeveel materiaal beschikbaar is om de krachten op te nemen die tijdens het buigen ontstaan.

Tijdens het buigproces wordt het materiaal namelijk niet alleen van richting veranderd, maar ook belast. Daarbij ontstaan trekspanningen aan de buitenzijde van de bocht en drukspanningen aan de binnenzijde.

Hoe een buis op deze krachten reageert, hangt voor een belangrijk deel af van de verhouding tussen:

de buitendiameter;
de wanddikte;
de materiaalsoort;
de gekozen buigradius.

Een relatief dunne wand is gevoeliger voor vervorming dan een dikkere wand. Tegelijkertijd vraagt een dikkere wand doorgaans meer buigkracht en zwaardere machines om hetzelfde resultaat te bereiken.

Wanddikte zegt daarom niet alleen iets over de sterkte van een product, maar ook over de maakbaarheid ervan.

Wat gebeurt er met een buis tijdens het buigen?

Tijdens het buigen verandert niet alleen de vorm van een buis, maar ook de verdeling van de krachten in het materiaal.

De buitenzijde van de bocht wordt uitgerekt, terwijl de binnenzijde juist wordt samengedrukt. Daartussen bevindt zich een zone waarin het materiaal nauwelijks van lengte verandert. Deze spanningsverdeling bepaalt in belangrijke mate hoe een buis zich tijdens het buigen gedraagt.

Wanneer materiaal, wanddikte en buigradius goed op elkaar zijn afgestemd, blijft de vervorming binnen acceptabele grenzen. Is dat niet het geval, dan kunnen kwaliteitsproblemen ontstaan, zoals afplatting, plooivorming of scheurvorming.

Rek aan de buitenzijde van de bocht

Aan de buitenzijde van een bocht wordt het materiaal op rek belast.

Hierdoor neemt de lengte van het materiaal toe. Tegelijkertijd kan de wand lokaal iets dunner worden. Dit verschijnsel wordt wandverdunning genoemd.

Bij veel toepassingen vormt een beperkte wandverdunning geen probleem. In constructies waarbij de wanddikte direct van invloed is op de sterkte of levensduur van het product, verdient dit echter extra aandacht.

De mate van wandverdunning hangt onder meer af van:

de gekozen buigradius;
de wanddikte;
de materiaalsoort;
de gebruikte buigmethode.

Druk aan de binnenzijde van de bocht

Aan de binnenzijde van de bocht gebeurt precies het tegenovergestelde.

Hier wordt het materiaal samengedrukt. Wanneer deze druk te groot wordt, kan het materiaal lokaal gaan opstuiken. Daardoor ontstaan plooien of andere ongewenste vervormingen aan de binnenzijde van de bocht.

Vooral bij dunwandige buizen of zeer kleine buigradii neemt dit risico toe.

Door de juiste combinatie van gereedschap, ondersteuning en buigmethode te kiezen, kan deze vervorming in veel gevallen sterk worden beperkt.

Buigspecialist Giezen buigt een kleine buis

Invloed van wanddikte op de minimale buigradius

De wanddikte speelt een belangrijke rol bij het bepalen van de minimale buigradius van een buis of profiel. Hoe klein een radius technisch haalbaar is, hangt namelijk niet alleen af van de buitendiameter, maar ook van de verhouding tussen diameter en wanddikte.

Over het algemeen geldt dat een dunwandige buis gevoeliger is voor vervorming dan een dikwandige buis met dezelfde diameter. Daardoor is bij dunwandige producten vaak een ruimere buigradius nodig om kwaliteitsproblemen te voorkomen.

De uiteindelijke minimale radius wordt altijd bepaald door een combinatie van factoren, waaronder:

de materiaalsoort;
de buitendiameter;
de wanddikte;
de gewenste toepassing;
de gekozen buigmethode.

Er bestaat daarom geen vaste minimale buigradius die voor iedere buis geldt.

Dunwandige buizen

Dunwandige buizen vragen tijdens het buigen extra aandacht.

Doordat relatief weinig materiaal beschikbaar is om de optredende krachten op te nemen, is de kans groter dat de doorsnede tijdens het buigen verandert.

Veelvoorkomende risico's zijn:

ovaliteit;
knikken;
plooivorming;

Om deze risico's zoveel mogelijk te beperken, kan gebruik worden gemaakt van technieken zoals doornbuigen. Daarbij ondersteunt een doorn de binnenzijde van de buis tijdens het buigen, waardoor de vorm beter behouden blijft.

Ook een zorgvuldig gekozen buigradius en nauwkeurige machine-instelling dragen bij aan een stabiel eindresultaat.

Dikwandige buizen

Dikwandige buizen zijn tijdens het buigen doorgaans beter bestand tegen vervorming.

Door de grotere hoeveelheid materiaal blijft de doorsnede vaak beter behouden en is de kans op plooivorming of afplatting kleiner dan bij een dunwandige buis.

Daar staat tegenover dat voor dikkere wanden meestal meer buigkracht nodig is. Afhankelijk van de diameter en het materiaal kunnen daarom zwaardere machines of aangepaste gereedschappen nodig zijn om de gewenste radius te realiseren.

Een grotere wanddikte maakt een buigbewerking dus niet automatisch eenvoudiger; de technische uitdaging verschuift vooral van vormbehoud naar de benodigde buigkracht.

Welke risico's ontstaan bij een verkeerde combinatie van wanddikte en buigradius?

Wanneer wanddikte en buigradius niet goed op elkaar zijn afgestemd, kunnen tijdens het buigen verschillende kwaliteitsproblemen ontstaan.

Niet ieder risico is bij iedere toepassing even kritisch. In sommige situaties is een beperkte vervorming acceptabel, terwijl bij zichtwerk of nauwkeurige constructiedelen juist hoge eisen worden gesteld aan de maatvoering en de vorm van het eindproduct.

De meest voorkomende verschijnselen zijn plooivorming, wandverdunning, ovaliteit en scheurvorming.

Plooivorming

Plooivorming ontstaat wanneer het materiaal aan de binnenzijde van de bocht verder wordt samengedrukt dan het kan opnemen.

In plaats van gelijkmatig te vervormen, ontstaan plaatselijke opstuikingen die zichtbaar blijven als plooien.

Dit kan gevolgen hebben voor:

het uiterlijk van het product;
de maatvoering;
de passing tijdens montage;
de constructieve eigenschappen van het onderdeel.

Door een geschikte buigradius, de juiste ondersteuning en een passende buigmethode te kiezen, kan het risico op plooivorming vaak aanzienlijk worden verminderd.

Wandverdunning

Aan de buitenzijde van de bocht wordt het materiaal uitgerekt.

Daardoor neemt de wanddikte lokaal iets af. Hoe sterker de vervorming, hoe groter deze wandverdunning kan worden.

Bij veel toepassingen blijft dit binnen acceptabele grenzen. Voor onderdelen waarbij de wanddikte direct van invloed is op de sterkte, de drukbelasting of de levensduur van het product, wordt hier tijdens het ontwerp en het buigproces nadrukkelijk rekening mee gehouden.

Ovaliteit

Tijdens het buigen kan een ronde buis gedeeltelijk zijn ronde vorm verliezen.

In plaats van een perfecte cirkel ontstaat dan een enigszins ovale doorsnede. Dit verschijnsel wordt ovaliteit genoemd.

Een beperkte mate van ovaliteit is bij veel toepassingen normaal en technisch acceptabel. Bij onderdelen die moeten aansluiten op koppelingen, afdichtingen of andere nauwkeurig passende componenten, kan een te grote vormverandering echter problemen veroorzaken.

De mate van ovaliteit hangt onder meer af van:

de wanddikte;
de buigradius;
de materiaalsoort;
de gebruikte buigmethode.

Scheurvorming

Scheurvorming ontstaat wanneer het materiaal tijdens het buigen verder wordt belast dan het kan vervormen.

Dat risico neemt toe bij:

een zeer kleine buigradius;
een ongunstige combinatie van materiaal en wanddikte;
een materiaalsoort die minder goed vervormbaar is;
een ongeschikte buigmethode.

Door vooraf rekening te houden met deze factoren en de juiste instellingen te kiezen, kan de kans op scheurvorming in veel gevallen worden beperkt.

Welke rol speelt het materiaal naast de wanddikte?

Hoewel wanddikte een belangrijke invloed heeft op het buigresultaat, bepaalt deze niet op zichzelf hoe een buis of profiel zich tijdens het buigen gedraagt.

Ook de materiaalsoort speelt een grote rol. Verschillende metalen reageren namelijk verschillend op de krachten die tijdens het buigen ontstaan. Daardoor kan een buis met dezelfde diameter en wanddikte toch een andere buigmethode of een andere minimale radius vereisen.

Veelgebruikte materialen zijn onder andere:

staal;
RVS;
aluminium;

Staal laat zich over het algemeen goed vervormen en wordt veel toegepast in constructiewerk. RVS is taaier en vraagt vaak een andere machine-instelling om een nauwkeurig resultaat te bereiken. Aluminium is licht van gewicht, maar gevoeliger voor scheuren en oppervlaktebeschadiging. Koper is relatief zacht en kan sneller vervormen wanneer de gekozen radius of ondersteuning niet optimaal is.

Bij het bepalen van een geschikte buigmethode wordt daarom altijd gekeken naar de combinatie van materiaalsoort, wanddikte, diameter en toepassing.

Hoe bepaalt een specialist de juiste buigmethode?

Voor het succesvol buigen van een buis of profiel bestaat geen standaardinstelling.

Iedere opdracht vraagt om een afweging van meerdere technische eigenschappen. Daarbij wordt niet alleen gekeken naar de afmetingen van het materiaal, maar ook naar de eisen die aan het eindproduct worden gesteld.

Belangrijke beoordelingspunten zijn onder meer:

de buitendiameter;
de wanddikte;
de materiaalsoort;
de profielvorm;
de gewenste buigradius;
de gewenste toleranties;
de uiteindelijke toepassing van het onderdeel.

Op basis van deze gegevens kan worden bepaald welke buigmethode het meest geschikt is. Daarbij wordt onder meer beoordeeld of ondersteuning van de buis nodig is, welke machine het beste kan worden ingezet en welke instellingen nodig zijn om de gewenste maatvoering te behalen.

Juist deze combinatie van voorbereiding, machine-instelling en ervaring bepaalt uiteindelijk de kwaliteit van het eindproduct.

Praktijkvoorbeeld: hetzelfde profiel met verschillende wanddiktes

De invloed van wanddikte wordt duidelijk wanneer twee buizen met dezelfde buitendiameter, maar een verschillende wanddikte, met dezelfde radius worden gebogen.

Stel dat twee stalen buizen allebei een buitendiameter van 50 millimeter hebben. De eerste buis heeft een wanddikte van 2 millimeter, terwijl de tweede een wanddikte van 5 millimeter heeft.

Hoewel de buitendiameter gelijk is, zullen beide buizen zich tijdens het buigen anders gedragen.

De dunwandige buis is gevoeliger voor:

ovaliteit;
plooivorming;
wandverdunning;
knikken bij kleine radii.

De dikwandige buis behoudt zijn vorm doorgaans beter, maar vraagt tegelijkertijd meer buigkracht en een zwaardere machine om dezelfde radius te realiseren.

Dit voorbeeld laat zien waarom niet alleen naar de buitendiameter wordt gekeken. Juist de combinatie van diameter, wanddikte, materiaal en gewenste buigradius bepaalt welke aanpak technisch verantwoord is.

Bij ieder buigproject wordt daarom vooraf beoordeeld welke combinatie van eigenschappen de grootste kans biedt op een maatvast en reproduceerbaar eindresultaat.

Advies nodig over buigwerk?

Een geschikte wanddikte kiezen begint bij een goed begrip van de toepassing. Daarbij spelen niet alleen de sterkte van het materiaal en de gewenste afmetingen een rol, maar ook de maakbaarheid van het onderdeel.

Een combinatie van een kleine buigradius, een dunne wand en een lastig te vervormen materiaal kan bijvoorbeeld om een andere aanpak vragen dan op basis van de tekening op het eerste gezicht lijkt.

Door al tijdens de ontwerpfase rekening te houden met factoren zoals wanddikte, materiaalsoort en buigradius, kunnen onnodige productiekosten en kwaliteitsproblemen vaak worden voorkomen.

Giezen Metaal ondersteunt klanten bij het beoordelen van de maakbaarheid van buigwerk en denkt mee over de meest geschikte combinatie van:

materiaalsoort;
wanddikte;
buigradius;
buigmethode;
gewenste toleranties.

Op basis van een technische tekening of productspecificatie kan worden beoordeeld welke aanpak het beste aansluit bij de toepassing.

Wilt u weten wat voor uw product technisch mogelijk is? Neem dan contact op met Giezen Metaal of vraag direct een offerte aan.

Meer lezen over buigen Advies aanvragen