Geformte Rohre werden aufgrund ihrer nicht{0}}standardisierten Querschnittsformen-und kundenspezifischen Funktionen immer häufiger in High-End-Geräten-, Gebäudestrukturen, der Automobilindustrie und Energieanlagen eingesetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen runden oder rechteckigen Rohren ist ihr Formungsprozess komplexer und erfordert ein Gleichgewicht zwischen geometrischer Genauigkeit, Materialeigenschaften und Produktionseffizienz. Ein tiefes Verständnis der Prinzipien und Methoden der Formrohrumformung ist eine Voraussetzung für die Herstellung qualitativ hochwertiger und-zuverlässiger Produkte.
Das Grundprinzip der Formrohrumformung besteht darin, Metallbänder oder Rohlinge entsprechend einer vorgegebenen Querschnittskontur kontinuierlich plastisch zu verformen, sie zu biegen und in einen geschlossenen Hohlraum einzuschließen und gleichzeitig Maß- und Formstabilität zu gewährleisten. Die Prozessrouten werden hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: Kaltumformung und Warmumformung. Die Kaltumformung eignet sich für die meisten kohlenstoffarmen Stähle und niedriglegierten Stähle und bietet Vorteile wie hohe Maßgenauigkeit und glatte Oberflächenbeschaffenheit. Die Warmumformung wird für hoch{6}feste Legierungen, dick{7}wandige oder schwer-zu-verformende Materialien eingesetzt, um die Umformkräfte zu reduzieren und die durch Kaltverfestigung verursachte Sprödigkeit zu vermeiden.
Schweißen ist die gebräuchlichste Prozessroute für geformte Rohre. Dieser Prozess umfasst typischerweise das Abwickeln, Nivellieren, Breitenfixieren, Scheren, Rollformen, Schweißen, Formatieren und Schneiden. Die Rollformanlage ist entsprechend der Querschnittsform mit mehreren Rollensätzen ausgestattet, die den Bandstahl rahmenweise in die Sollkontur pressen. Anschließend wird die Längsnaht mittels Hochfrequenz-Widerstandsschweißen, Argon-Lichtbogenschweißen oder Laserschweißen verbunden. Die Schweißqualität bestimmt direkt die Gesamtfestigkeit und Dichtungsleistung des Rohrs. Eine strenge Kontrolle des Schweißstroms, der Geschwindigkeit und der Kühlbedingungen in der Wärmeeinflusszone ist erforderlich, zusammen mit einer zerstörungsfreien Online- oder Offline-Prüfung der Schweißnaht, um Defekte wie Risse, unvollständige Verschmelzung und Schlackeneinschlüsse zu verhindern.
Für einige einfache unregelmäßige Querschnitte, wie etwa elliptische und sechseckige Rohre, kann eine nahtlose Formgebung verwendet werden. Bei diesem Verfahren werden häufig unregelmäßig geformte Rohlinge als Rohmaterialien verwendet, die durch Warmfließpressen oder Kaltziehen direkt einen geschlossenen Querschnitt entlang der Matrize bilden. Durch die nahtlose Formgebung wird das mit Schweißnähten verbundene Spannungskonzentrationsrisiko eliminiert, was zu einer besseren Ermüdungslebensdauer und Druckbeständigkeit führt. Es erfordert jedoch eine höhere Werkzeugpräzision und Gerätekapazitäten, was die Produktionsflexibilität einschränkt.
Die Formung von Rohren mit komplexem Querschnitt und unregelmäßigem Querschnitt erfordert häufig eine Kombination mehrerer Prozesse und den Einsatz von CNC-Technologie. Beim dreidimensionalen CNC-Biegen können räumliche Kurven und unkonventionelle Querschnitte-aus vor-geraden Rohren verarbeitet werden, wodurch die präzisen Layoutanforderungen von Rohrleitungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie erfüllt werden. Mittlerweile können die in den letzten Jahren entwickelten inkrementellen Umform- und Hydroforming-Technologien Mehrpunkt-Hydraulikdruck in einem geschlossenen Hohlraum anwenden, wodurch flache Platten oder vorgeformte Teile in einem einzigen Schritt zu geformten Rohren geformt werden können, wodurch Zwischenprozesse reduziert und die Materialausnutzung verbessert werden.
Auch die Oberflächenbehandlung ist ein wesentlicher Bestandteil der Umformprozesskette. Nach dem Formen müssen geformte Rohre häufig begradigt, abgelängt und an den Enden bearbeitet werden. Je nach Einsatzumgebung werden zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und Ästhetik Verzinkung, Kunststoffbeschichtung oder Besprühen mit Korrosionsschutzschichten aufgetragen.
Insgesamt basiert der Formrohrformungsprozess auf der plastischen Verformung von Materialien, kombiniert mit verschiedenen Techniken wie Rollformen, nahtlosem Ziehen und CNC-Formen, um einen präzisen Transformationspfad von flachen Rohlingen zu komplexen geschlossenen Querschnitten zu schaffen. Mit der Entwicklung von Formenbau, automatischer Steuerung und Online-Überwachungstechnologien werden Formgenauigkeit und Effizienz weiter verbessert und eine solide Grundlage für die groß angelegte Anwendung geformter Rohre in High-End-Bereichen gelegt.
