Oberflächentechnik

Festwalzen dünnwandiger Rohre optimiert Rohrinnenoberfläche

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Im Rahmen der Versuche wurden Mehrrollen-Festwalzwerkzeuge des Unternehmens Ecoroll AG eingesetzt. Diese Werkzeuge sind mit acht über den Umfang verteilten Walzkörpern ausgeführt. Die Walzkörper werden dabei in einem Käfig geführt. Der Werkzeugdurchmesser kann in einem Bereich von –0,1 mm bis +0,4 mm vom Nenndurchmesser variiert werden. Die zu bearbeitenden Rohre hatten einen Innendurchmesser von 49,4 mm. Daher wurde ein Werkzeug mit einem Nenndurchmesser von 49,5 mm verwendet.

Beschichtete Rohre stellen besondere Anforderungen an das Festwalzen

Darüber hinaus wurde das Festwalzen dünnwandiger beschichteter Rohre untersucht. Dieser Prozess stellt besondere Anforderungen an die verwendeten Werkzeuge und an den Versuchsaufbau. Analog zu dem Festwalzen unbeschichteter Rohre ist hierbei eine Ummantelung erforderlich, um einer plastischen Deformation in Form einer Aufweitung entgegenzuwirken. Darüber hinaus ist die Festwalzkraft, die durch das Werkzeug auf die Oberfläche übertragen wird, so zu wählen, dass nur die Schicht plastisch verformt wird.

Wenn der Substratwerkstoff zu fließen beginnt, ist mit einer Verschlechterung der Schichthaftung und gegebenenfalls mit Schichtabplatzungen zu rechnen. Aus diesem Grund wurden die entsprechenden Versuche nicht mit einem weggeregelten Mehrrollenfestwalzwerkzeug, sondern mit einem kraftgeregelten hydrostatischen Festwalzwerkzeug durchgeführt (Bild 5 bis 7).

Hochdruckpumpe erzeugt Druck für das Festwalzwerkzeug

Für den Betrieb dieses Werkzeugs wird mit einer Tauchpumpe Tiefbohröl aus einem Tank gefördert und einer Hochdruckpumpe zugeführt. Bei dieser Hochdruckpumpe kann ein Druck zwischen 15 und 200 bar eingestellt werden. Der jeweilige Druck wird auf die zwei Walzkörper des hydrostatisch arbeitenden Festwalzwerkzeugs übertragen. Ein Druck von 15 bar entspricht einer Walzkraft von circa 150 N.

In den Versuchen wurden Titanrohre nach der Norm ASTM B 338 als Werkstücke eingesetzt. Hierbei handelt es sich um geschweißte Titanrohre vom Grade 2. Die Rohre haben einen Außendurchmesser von 50,8 mm und eine Wandstärke von 0,7 mm. Sie sind identisch mit den Rohren, die im Flugzeugbau für das Abwassersystem verwendet werden. Hierbei beträgt die übliche Rohrlänge 1 m. Im Rahmen der Versuche wurde aus Kostengründen eine Bauteillänge von 0,3 m bearbeitet.

Die Rohre wurden zusätzlich mit einer Beschichtung versehen. Hierbei handelt es sich um eine galvanisch aufgebrachte Silberbeschichtung, bei der Ruthenium-Partikel in die Oberfläche eingebettet wurden (Markenname: AGXX). Aufgrund dieses Aufbaus bildet die Schicht an ihrer Oberfläche mikroelektrische Felder, die Mikroorganismen abtöten und somit die Bildung von Biofilmen verhindern [2]. Die Schicht ist somit eine zielführende Möglichkeit, um Anhaftungen in Abwasserrohren zu vermeiden.

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