So vermeiden Sie Faltenbildung in Mehrfachbiege-Abgassystemen

Das Mehrfach-Knick-Abgassystem gehört zu den komplexesten Umformprozessen in der Rohrherstellung. Statt einer einzigen rechtwinkligen Biegung kommt es bei mehreren Knicken im Abgasweg zu erheblichen Spannungsaufbauten, Kompression in kleinen Bereichen und Materialturbulenzen. Versehen Sie Falten nicht als gleichgültigen kosmetischen Fehler: Es handelt sich um lästige, unansehnliche Faltenlinien, die am inneren Radius der Biegung auftreten können. Diese beeinträchtigen den Abgasstrom, führen zu turbulenter Strömung, erhöhtem Gegendruck und bilden Ausgangspunkte für thermische Ermüdung. Es bedarf eines systematischen Ansatzes zur Reduzierung von Faltenbildung – wobei Werkzeuge, Maschinenparameter, Werkstoffverhalten und Prozessablauf gleichermaßen berücksichtigt werden müssen. Baorui verfolgt wie alle Hersteller einen konsistenten Ansatz, faltenfreie Mehrfach-Knick-Abgassysteme bereitzustellen: Die Teile müssen während des Transports gerade gehalten werden. Alle Hersteller – auch wir selbst bei Baorui – verfolgen einen konsistenten Ansatz, um Kunden faltenfreie Mehrfach-Knick-Abgassysteme zu liefern: Die Teile müssen während des Transports gerade gehalten werden.

Optimieren Sie das Dorn-Design und die Positionierung für jede Biegung

Die beste ‚Abwehrmaßnahme‘ gegen Knitterbildung ist ein gut konstruierter und korrekt positionierter Dorn. Bei Mehrfachbiegesystemen – beispielsweise Biegungen, die durch kurze gerade Abschnitte getrennt sind – muss der Dorn ausreichend fest sein, um der inneren Kraft des Rohrs über die gesamte Verformungszone der Biegung standzuhalten. Für diesen engen Biegeradius ist ein flexibler Kugeldorn mit mehreren gelenkig verbundenen Segmenten erforderlich, um der Krümmung zu folgen und eine Einbeulung des Materials nach innen zu vermeiden. Die genaue Anzahl der Kugelsegmente sowie der Durchmesserspielraum müssen jedoch ebenso wie die Position der Biegetangente relativ zur Dornspitze für jede einzelne Biegungsposition individuell angepasst werden. Problem #1 besteht darin, dass Knitterbildung stets darauf zurückzuführen ist, dass der Dorn zu stark zurückgezogen wurde, wodurch der durch Druck belastete Rohrabschnitt nicht mehr gestützt wird. Bei Baorui markieren wir jeden Biegewinkel am Abgasrohr und stellen dann den Dornhub einzeln für jede Biegung mittels unserer CNC-Steuerung ein. Zudem führen wir für jeden Rohrdurchmesser bzw. jede Abgasrohrwandstärke einen separaten Satz an Dornen, da die Verwendung eines Universal-Dorns unweigerlich zu inneren Wellenbildungen führt.

Steuern Sie die Fördergeschwindigkeit und Verweilzeit präzise

Faltenbildung ist ein geschwindigkeitsabhängiges Phänomen. Wenn der Biegearm sich zu schnell dreht, kann das Material nicht plastisch fließen, wodurch sich das Material im inneren Radius staut. Zu langsame Geschwindigkeiten hingegen können zu einer ungleichmäßigen Verfestigung des Materials führen. Bei Mehrfachbiegesystemen sollte die optimale Vorschubgeschwindigkeit für jede einzelne Biegung ermittelt werden, wobei der Verfestigungseffekt aus vorangegangenen Biegungen berücksichtigt wird. Bediener können auf fortschrittlichen CNC-hydraulischen Rohrbiegemaschinen variable Profile einstellen, beispielsweise eine Verzögerung im letzten Abschnitt der Biegung bis zum Endwinkel. Zudem ermöglicht die gesteuerte Verweilzeit am Ende des Hubes dem Material, seine elastische Erinnerung abzubauen, wodurch die Rückfederung – die am Ende des Hubs Faltenbildung verursachen kann – minimiert wird. Die Echtzeitüberwachung des Drehmoments in unserer Fertigungsumgebung ermöglicht es uns, Druckinstabilitäten bereits vor ihrem Auftreten zu erkennen; die Maschine kann dann automatisch den geeigneten Biss aktivieren und die Vorschubgeschwindigkeit reduzieren, um die Prozessstabilität sicherzustellen. Diese dynamische Anpassung hat Faltenfehler bei all unseren Mehrfachbiege-Abgasrohren praktisch vollständig eliminiert.

Geeignete Schmierung auswählen und die Werkzeugspaltbreite abwischen

Reibungsstau ist die unsichtbare Ursache für Faltenbildung. Eine hohe Reibung entlang der Außenseite (Extrados) des Rohrs kann zu einer ungleichmäßigen Materialverteilung führen und den natürlichen Materialfluss durch den Druckstempel entlang der Innenseite (Intrados) behindern. Diese unterschiedlichen Kräfte lassen sich minimieren, indem ein hochleistungsfähiges Biegeschmiermittel auf die Rohroberfläche sowie ein Schmiermittel auf den Dorn aufgetragen wird. Noch wichtiger ist jedoch die Einstellung des Spaltes zwischen Wischstempel und Rohr. Der Wischstempel folgt dem Biegestempel und dient dazu, das Material beim Biegevorgang an der Innenradiusseite „abzuwischen“. Ein zu geringer Spalt beim Wischstempel führt zum „Abschaben“ des Rohrs, während ein zu großer Spalt „Falten entweichen lässt“. Für jede Anlage mit mehreren Biegungen empfehlen wir eine individuelle Entlastung der Kontaktfläche des Wischstempels entsprechend dem Außendurchmesser des Rohrs. Bei Baorui führen wir bei jeder Installation einen Fühlereinstelltest am Wischstempel durch; der Spalt beträgt dabei 0,05–0,10 mm, abhängig von der Härte des verwendeten Materials. Zudem fügen wir automatisch ein hochwertiges Schmiermittel in einem dosierten Sprühsystem an den Biegestellen zwischen den Biegungen hinzu – dies ist nämlich eine der am häufigsten übersehenen Ursachen für intermittierende Faltenbildung.

Reihenfolge der Biegungen strategisch geplant und Berücksichtigung der Verfestigung

Zu guter Letzt ist die Art und Weise, wie mehrere Biegungen ausgeführt werden, sowie deren erheblicher Einfluss auf die Entstehung von Falten zu berücksichtigen. Die allgemeine Regel für den Konstrukteur bei einem typischen Abgassystem mit drei oder vier Biegungen lautet, die kritischste oder am schwierigsten auszuführende Biegung zuerst vorzunehmen – und zwar, solange das Material noch vollständig geglüht und duktil ist. Die zuerst ausgeführte Biegung ist die engste Biegung; das Material wurde bereits durch vorherige Biegungen im Fertigungsprozess gestreckt und eignet sich daher möglicherweise nicht mehr optimal für spätere Biegungen im Kompressionsbereich. Berücksichtigen Sie zudem den Abstand zwischen den Biegungen: Liegen zwei Biegungen zu dicht beieinander, überlagern sich die „verfestigte Zone“ und die „Verformungszone“ der jeweils anderen Biegung, wodurch die Festigkeit der Biegung abnimmt und sie anfälliger für Faltenbildung wird. Um die Biegereihenfolge und die Zwischenlängen gerader Abschnitte zu optimieren, wendet unsere Konstruktionsabteilung bei Baorui Finite-Elemente-Simulationen im Rahmen der Konstruktionsphase an. Wird bei einem einzelnen Rohrabschnitt ein Gesamtbogenwinkel von mehr als 180 Grad erreicht, wird zusätzlich eine Zwischenglühung zur Spannungsentlastung vorgesehen, da bei Überschreiten der Kaltverformungsgrenze von 180 Grad das Risiko von Faltenbildung besonders hoch ist. In Kombination mit den drei vorangegangenen Maßnahmen stellt die Kontrolle des inneren Biegeradius sicher, dass sämtliche Biegungen im Bauteil glatt und ohne Unterbrechung ausgeführt werden.

Der Schlüssel zur Vermeidung von Falten in Abgassystemen mit mehreren Biegungen ist keine einzige, universell wirksame Lösung, sondern vielmehr die koordinierte Anwendung von Mandrel-Stützung, Geschwindigkeitskontrolle beim Biegen, Schmierung, Werkzeugfreiraum und Biegeabfolge zu einem kohärenten Prozess. Diese fünf Disziplinen sind miteinander verknüpft – und so haben wir sie bei Baorui in den letzten 20 Jahren perfektioniert und fertigen kontinuierlich Komponenten, die sowohl strömungsoptimale als auch dauerhaft belastbare Funktionen erfüllen. Die Beseitigung von Falten am Biegepunkt verhindert Probleme im Einsatz – und das ist der beste Beweis für eine hochwertige Fertigung!