Neues Verfahren zur Fertigung von Edelstahlkurzrohren ab Losgröße 1

Bei der Herstellung von Metallschlauch-Kompensatoren – sogenannten Flexrohren – ist zunehmend Flexibilität gefragt, um auch kleine Losgrößen wirtschaftlich fertigen zu können. Vorrangiges Ziel muss dabei sein, die Kosten für Wechselteile sowie den Zeitaufwand für das Umrüsten der Anlagen zu minimieren. Dabei dürfen jedoch der Automatisierungsgrad und die hohe Anlagen-Verfügbarkeit keinesfalls beeinträchtigt werden.

Die Anwenderindustrie fordert zudem vermehrt Rohre in einem Durchmesserbereich von 60 bis 150 mm und einer Blechdicke von 0,2 bis 0,4 mm. Diese können auf den heutigen Fertigungseinrichtungen nur sehr schwer oder gar nicht hergestellt werden. Vor diesem Hintergrund wurde nun ein neues Herstellverfahren entwickelt, das diesen Kriterien und Anwenderforderungen Rechnung trägt.

Fertigung auf Conti-Rohrstraßen erfordert hohe Stückzahlen

Die aktuelle Fertigung dünnwandiger Flexrohre im Durchmesserbereich von 40 bis 80 oder 120 mm bei Rohrlängen zwischen 200 und 2000 mm und Blechdicken zwischen 0,15 und 0,4 mm aus Edelstahl (Werkstoff-Nummer 1.4301) auf Conti-Rohrstraßen erfordert bekanntermaßen sehr hohe Stückzahlen. Bei doppellagigen oder gar dreilagigen Rohrprodukten je Durchmesser ist eine eigene Conti-Rohrstraße erforderlich. Durchmesserwechsel oder kleinere Losgrößen werden durch Umrüstzeiten und aufwändige Werkzeugwechsel unwirtschaftlich.

Die auf einer Contianlage erforderlichen Fertigungsschritte sind äußerst umfangreich und auch komplex. Aufeinander aufbauende Folgeprozesse zum Fügen von Innenrohr und Außenrohr und die anschließende Umformung zum Flexrohr erlauben eine wirtschaftliche Herstellung nur in großen Stückzahlen. Zudem muss dabei die Coilbreite genau dem Rohrdurchmesser entsprechen.

Die einzelnen Folgeprozesse sind dabei:

-1 – Coil-Besäumung, zirka 2 mm je Seite,

-2 – Formen des Bandes zum Spaltrohr,

-3 – Schweißen des Rohres mit einer Plasma- oder Laserquelle,

-4 – Trennen des Rohrstrangs auf die erforderliche Rohrlänge durch fliegende Schere,

-5 – abgelängte Rohre an beiden Enden formen, kalibrieren, um die beim Trennen verursachten Beschädigungen auszugleichen.

-6 – Innenrohr in Außenrohr schieben (doppellagiges Flexrohr)und

-7 – Formung der gefertigten Rohre zum Wellrohr.

Bei doppellagigen Rohren sind die Schritte 1 bis 5 dabei sowohl für das Innenrohr als auch für das Außenrohr erforderlich.

Flexible Fertigung von der Platine

Im Gegensatz zur Herstellung auf einer Contianlage, bei der Innen- und Außenrohre vom Coil gearbeitet werden, können bei der flexiblen Kurzrohrherstellung wesentlich einfacher handhabbare Blechplatinen verarbeitet werden. Die dafür erforderlichen Fertigungsschritte reduzieren sich auf folgende Einzelprozesse:

-1 – Platine auf Maß schneiden,

-2 – Rundeeinrichtung: Platine 1 + 2 runden (im Wechsel – automatische Verstellung der Rundemaschine),

-3 – Schweißeinrichtung: Innenrohr – Außenrohr schweißen (im Wechsel – automatische Verstellung der Schweißmaschine),

-4 – Innenrohr in Außenrohr schieben und

-5 – Formung der gefertigten Rohre zum Wellrohr.

Im Vergleich zur konventionellen Rohrherstellung auf Contianlagen weist damit das neue Verfahren der flexiblen Kurzrohrherstellung eine ganze Reihe wirtschaftlicher und technologischer Vorteile auf. Die wichtigsten sind zusammengefasst: flexible Rohrfertigungsanlage für den gesamten Arbeitsbereich von 50 bis 150 mm Durchmesser und Rohrlängen bis 2000 mm (keine Wechselteile – keine Umbauzeiten), keine Kosten für Wechselteile; gesamter Arbeitsbereich wird mit einem Werkzeugsatz abgedeckt, keine Rohrtrennung erforderlich, das heißt keinerlei Kantenbeschädigung durch den vergleichsweise schwierigen Trennvorgang (beispielsweise bei einem Rohr mit 120 mm Durchmesser und 0,2 mm Wanddicke aus Edelstahl 1.4301), ein Durchmesser-Blechdicken-Verhältnis von 400 mm/0,8 mm ist möglich.

Dünnwandige Qualitätsrohre aus flexibler Fertigungszelle

Bei einer neuentwickelten flexiblen Fertigungszelle zur Herstellung dünnwandiger Qualitätsrohre rollen die Rohre unterschiedlicher Durchmesser im 20-Sekunden-Takt auf den Ablagetisch, komplett programmgesteuert durch ein stufenlos zwischen verschiedenen Durchmessern wechselndes Spannkonzept. Dabei wurden bewährte Konzepte wie die Mehrwalzen-Rundbiegemaschine mit einem neu entwickelten Rohrführungssystem in einer automatischen Anlage verkettet. Auf kleinster Standfläche kann diese bedienungsfreundliche und kompakte Rohrproduktionsanlage unterschiedliche Durchmesser wechselweise fertigen, ohne an Produktivität zu verlieren.

Die Automatisierungslösung beinhaltet Abstapler und Palettenwechsler auf der Zufuhrseite sowie die automatisierte Entnahme nach der Schweißstation. Expan-dier-, Sicken- und Markierungsstationen sind ergänzbar. Durch das innovative Runde- und Spannkonzept lassen sich unterschiedliche Durchmesser komplett ohne Wechselteile und wahlweise unterschiedliche Durchmesser im Wechsel (beispielsweise Innenrohr – Außenrohr) herstellen.

Innerhalb der Maschine wird das gerundete Rohr automatisch im Durchlauf verschweißt und zur Ablage hin ausgeschoben. Die maximale Ausbringung erreicht die Maschine mit dem Einsatz einer Laserschweißquelle.

Kunde kann die richtige Schweißquelle wählen

Die Wahl der Schweißquelle orientiert sich an den Kundenanforderungen und ist in verschiedenen Ausführungen als Laser, WIG oder Plasma-Quelle konzipiert. Die Nachrüstung einer Laser-Schweißquelle ist jederzeit möglich.

Durch den verfahrbaren Bürstenkorb werden die Oberflächen der Bleche nicht beschädigt. Für das Rundbiegen treten auf Grund des Spannkonzeptes nur geringste Spannkräfte im Bauteil auf. So können die gefertigten Edelstahlrohre direkt weiterverarbeitet werden.

Die höchste Kostenersparnis liegt in der alternierenden Produktion für mittlere und große Losgrößen und im Runden und Schweißen ohne Taktzeitverlust und Werkzeugkosten. Die Anlage kommt komplett ohne Wechselteile aus, ob Durchmesserwechsel, Längenänderungen oder kurzfristige Änderung der Stückzahlen, alle Einstellungen sind programmgesteuert.

Dipl.-Ing. Wolfgang Weil ist Geschäftsführer der Weil Engineering GmbH in 79379 Müllheim/Baden.