Biegen von Rohren, ohne die Oberfläche zu beschädigen

Einige anspruchsvolle Biegeanwendungen können zu Beschädigungen der Rohroberfläche führen. Die Werkzeuge sind aus Metall, die Rohre sind aus Metall und in manchen Fällen sind Abrieb oder Kratzer unvermeidbar. Getty Images

Bei vielen Rohrfertigungsanwendungen ist die erfolgreiche Biegung unkompliziert, insbesondere wenn eine der neuesten Rotationszugbiegemaschinen verwendet wird. Ein vollständiger Werkzeugsatz – Biegematrize, Abstreifmatrize, Klemmmatrize, Druckmatrize und Dorn – umgibt das Rohr und schränkt es entlang der Innen- und Außenflächen ein, sodass das Metall während des Biegevorgangs dorthin fließt, wo es fließen soll. In Kombination mit einem modernen Steuerungssystem können so hervorragende Ergebnisse bei einfachen bis mittelschweren Kurven erzielt werden. Es ist nicht narrensicher, da für den Erfolg auch eine ordnungsgemäße Einrichtung und Schmierung erforderlich ist. In vielen Fällen ist das Ergebnis jedoch eine gute Biegung, immer wieder, Schicht für Schicht, Tag für Tag.

Bei einer anspruchsvollen Biegung haben Hersteller mehrere Möglichkeiten. Einige Rotationsziehmaschinen verfügen über eine Schlittenverstärkungsfunktion, die eine Schubkraft zur Unterstützung der Ziehkraft bereitstellt. Darüber hinaus verfügen Werkzeugbauer in der Regel über eine oder zwei Strategien für den Umgang mit schwierigen Biegungen, indem sie beispielsweise die Länge des Klemmbackens vergrößern oder eine Reihe von Verzahnungen in die Kontaktfläche des Klemmbackens einarbeiten. Ein längerer Spannstempel entwickelt mehr Reibung; Die Zacken graben sich in die Rohroberfläche ein. Beides sorgt für zusätzlichen Halt, um ein Verrutschen des Rohres beim Biegevorgang zu verhindern.

Unabhängig von den Besonderheiten besteht das Ziel darin, ein Bauteil herzustellen, das den Anforderungen des Kunden entspricht. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um ein verzugsarmes Bauteil mit glatter Oberfläche. Dies ist jedoch nicht selbstverständlich. Bei einem Rohr, das nicht sichtbar ist, kann der Kunde bei einem runden Rohr eine ziemliche Ovalität, bei einem quadratischen oder rechteckigen Rohr eine deutliche Abflachung, leichte bis mäßige Falten entlang der Innenseite der Biegung oder Bearbeitungsspuren tolerieren. Die meisten davon lassen sich als prozentuale Abweichung von einer idealen Biegung quantifizieren, es geht also darum, herauszufinden, was der Kunde wirklich will. Einige sind bereit, für eine makellose Biegung viel zu zahlen, während andere eine deutlich günstigere Biegung mit deutlichen Mängeln bevorzugen.

Gelegentlich verlangt ein Kunde eine Biegung, die nicht allzu schwierig herzustellen scheint, aus einem mäßig weichen Material mit gerade ausreichender Wandstärke, um sich entlang der Außenseite der Biegung zu dehnen, ohne zu reißen, aber nicht so stark, dass es sich zusammenzieht entlang der Innenseite der Kurve. Zunächst sieht es nach einer leichten Biegung aus, doch dann verrät der Kunde ein letztes Kriterium: keine Markierung. Die Anwendung ist ästhetisch, sodass der Kunde keinerlei Beschädigungen durch das Werkzeug toleriert.

Wenn bei einer Testbiegung Werkzeugspuren entstehen, hat der Hersteller zwei Möglichkeiten. Eine besteht darin, das fertige Stück in einem zusätzlichen Schritt zu polieren, um alle Werkzeugspuren zu entfernen. Natürlich kann das Polieren erfolgreich durchgeführt werden, aber es bedeutet mehr Handhabung und mehr Arbeit und ist daher nicht unbedingt eine kostengünstige Option.

Eine zweite Option ist die Verwendung von No-Mar-Werkzeugen.

Um Beschädigungen zu vermeiden, müssen Werkzeugoberflächen aus Stahl beseitigt werden. Dies geschieht durch die Herstellung von Werkzeugen vollständig aus einem hochbelastbaren synthetischen Polymer oder durch die Herstellung von Werkzeugeinsätzen aus diesen Materialien.

Beide Strategien weichen von der Konvention ab; Biegewerkzeuge bestehen normalerweise nur aus einer Metalllegierung. Nur wenige andere Materialien können den Biegekräften standhalten und das Rohr oder Rohr formen, und diejenigen, die dies können, sind normalerweise nicht sehr langlebig. Allerdings haben sich zwei dieser Kunststoffe als häufig verwendete Materialien für diese Anwendung herausgestellt: Derlin und Nylatron. Diese Materialien verfügen zwar über eine hervorragende Druckfestigkeit, sind aber bei weitem nicht so hart wie Werkzeugstahl und hinterlassen daher keine Spuren. Sie haben auch eine gewisse natürliche Gleitfähigkeit. Aufgrund dieser beiden Faktoren sind Nomar-Werkzeuge selten ein direkter Ersatz für Standardwerkzeuge.

Da Polymerwerkzeuge nicht so viel Reibung entwickeln wie Stahlwerkzeuge, benötigt das zu formende Teil normalerweise einen größeren Biegeradius und eine Konstruktion, die eine längere Spannmatrize unterstützt als Komponenten, die für Metallwerkzeuge entwickelt wurden. Ein Gleitmittel ist dennoch notwendig, wenn auch meist in kleinen Mengen. Ein wasserbasiertes Schmiermittel ist die beste Wahl, um eine chemische Reaktion zwischen dem Schmiermittel und dem Werkzeug zu verhindern.

Während alle Werkzeuge eine begrenzte Lebensdauer haben, haben No-Mar-Werkzeuge eine kürzere Lebensdauer als herkömmliche Werkzeuge. Dies ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Angebotserstellung für einen solchen Auftrag, da die Werkzeuge häufiger ausgetauscht werden müssen. Diese Häufigkeit kann durch die Verwendung von Polymereinsätzen reduziert werden, die mit mechanischen Befestigungselementen an Werkzeugkörpern aus Stahl befestigt werden und oft länger halten als Werkzeuge, die vollständig aus Polymeren bestehen.

No-Mar-Werkzeuge eignen sich zum Umformen von Stahl, Edelstahl, Aluminium und Kupfer, und die typischen Anwendungen sind so vielfältig wie die Materialien. Lebensmittel- und Getränkeanwendungen eignen sich ideal für kratzfreie Werkzeuge. Rohre, die für die Lebensmittel- oder Getränkeverarbeitung bestimmt sind, sollten idealerweise vollkommen glatt sein. Kratzer, Dellen oder Schrammen auf der Rohr- oder Rohroberfläche können Ablagerungen ansammeln und einen Nährboden für Bakterien bilden.

Weitere häufige Anwendungen sind beschichtete oder plattierte Teile. Ein häufiges Missverständnis besteht darin, dass der Beschichtungs- oder Galvanisierungsprozess Unvollkommenheiten ausfüllt oder überdeckt. Beschichtungs- und Plattierungsschichten sind extrem dünn und oft wird eine stark reflektierende, glänzende Oberfläche angestrebt. Diese Art von Oberfläche betont Oberflächenfehler, anstatt sie zu verdecken, sodass eine vorbeugende Maßnahme erforderlich ist.