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3D-Laserschneiden und andere Technologien für gebogene oder hydrogeformte Rohre

17. August 2020 10:59:54 MESZ

Die technologische Entwicklung in den Rohrbearbeitungsprozessen, das Ergebnis der zunehmenden Anforderungen hinsichtlich von Produktivität und vor allem Flexibilität, hat zur Realisierung von Anlagen geführt, die in der Lage sind, Bearbeitungen mit extremer Genauigkeit und Komplexität an schon gebogenen, hydrogeformten oder umgeformten Rohren auszuführen. In diesem Typ von Bearbeitungen bekleidet die 3D-Laserschneidetechnologie eine immer wichtigere Rolle.

 

Die Verbindung zwischen Produktion, Schneiden und Verformung

In der Rohrbearbeitung werden die verschiedenen Technologien, die in Aktion treten, durch die physikalischen und geometrischen Eigenschaften des Teils (Durchmesser, Stärke und Material), durch die Herstellungsweise des Produktes und durch den Auftrag, in dem die Bearbeitungen ausgeführt wurden, beeinflusst.

Es folgt die Aufführung einiger grundlegender Konzepte für die Rohrbearbeitung, die Verbindung zwischen den verschiedenen Bearbeitungen, die möglichen Problemstellungen, die diese Verbindung hervorruft, und der Grund, weshalb der 3D-Laser die definitive Lösung für bestimmte Machbarkeitsprobleme darstellen kann.

 

Der Einfluss der Schweißnaht auf das Schneiden und das Biegen des Rohres

Die Herstellungstechnologie eines Rohres hat einen großen Einfluss auf die nachfolgende Verarbeitung, insbesondere auf das Schneiden und Biegen.

An der Basis des Herstellungsprozesses existieren nämlich zwei Haupttypen von Rohren: 

  • Rohre mit Schweißnaht, die aus gebogenen Metallstreifen hergestellt und über ihre gesamte Länge verschweißt sind;
  • Rohre mit Schweißnaht, die durch Extrusion hergestellt werden.

 

Lasergeschnittene extrudierte Rohre unter Verwendung einer LT7-LasertubeDurch Extrusion gefertigte und mit dem Lasertube-System LT7 geschnittene Rohre (ohne Schweißnaht).

 

Das Vorhandensein oder Fehlen der Schweißnaht hat großen Einfluss auf die Reaktion des Rohres auf Verformung. Dies geschieht deshalb, weil das Material aufgrund der hohen Temperatur, die im geschweißten Bereich erzeugt wird, chemisch-physikalische Eigenschaften annimmt, die sich vom Rest des Teils unterscheiden, und folglich eine anderes Dehn- und Verformungsverhalten unter Belastung aufweist.

Aus diesem Grund ist es in der Biegephase, aber auch beim Laserschneiden, notwendig, dass die Schweißnaht immer in der gleichen Position ist, sodass das Rohr immer auf die gleiche Weise reagiert und somit die Wiederholbarkeit der erhaltenen Teile garantiert wird.

 

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Die zahlreichen Lösungen für das Rohrschneiden

Das Rohr kann mit verschiedenen Technologien geschnitten werden: manuell durch die Verwendung einer Scheibe, Bandsägemaschine, Sauerstoffschneiden usw. oder automatisch mit der Verwendung von automatischen Sägemaschinen, Laserschneideanlagen, Messerschneiden, Plasmaschneiden usw.

Das Rohrschneiden kann auch für die Ausführung von Verbindungen, Auflagen oder Einspannungen zwischen mehreren Rohren verwendet werden, diese Anwendungen erfordern manchmal die Ausführung von komplexen Schnittgeometrien. In diesem Fall garantieren die einfacheren Technologien wie Scheibenschneiden und andere manuelle Technologien nicht immer das erforderliche Produktivitäts-, Genauigkeits- und Machbarkeitsniveau.

So treten andere Technologien in Aktion, darunter das Laserrohrschneiden, das mit den Lasertube-Systemen ausgeführt wird, dass die Ausführung von komplexen Geometrien auch bei Vorhandensein von offenen Profilen oder Sonderabschnitten ermöglicht.

 

Mit Laser geschnittenes Rohr mit SonderprofilenMit Lasertube-System LT8.20 geschnittenes Rohr mit Sonderprofil.

 

Die Rohrbiegung und ihre Wirkung auf die Position der Schnitt Geometrien

Das Schneiden ist nur eine der vielen Bearbeitungen, die am Metallrohr ausgeführt werden können. Es gibt nämlich Verformungsbearbeitungen wie Biegen, Umformen, Hydroformen usw., deren Ziel es ist, dass das Rohr die gewünschte Form annimmt, ohne die ohne die Kontinuität des Materials zu unterbrechen.

Beim Biegen besteht eine der Hauptschwierigkeiten in der Kontrolle der elastischen Rückkehr und der Materialverformung, zwei Phänomene, die von verschiedenen Faktoren einschließlich der verwendeten Biegetechnologie abhängen, Streckbiegen, Rollbiegen , fester oder variabler Radius, Material und Geometrie des Rohres, Radius und Biegewinkel.

Das gebogene Rohr unterliegt nämlich immer sowohl einer elastischen Rückkehr, die sich durch eine leichte Reduzierung des Biegewinkels unmittelbar nach der Bearbeitung manifestiert, als auch zwei verformenden Wirkungen, die aus der Verlängerung des Rohres und der Änderung der Rohrstärke in der Nähe der Biegung bestehen: höher in der Innenfläche und niedriger in der Außenfläche.

Um die Fehler am Teil zu verhindern, die durch diese Phänomene verursacht werden, gibt es CNC-Rohrbiegemaschinen, die mit einer Programmierungssoftware ausgestattet sind, die fähig ist, die Dehnung und die elastische Rückkehr des Rohres zu berechnen und die es ermöglichen, von Anfang an das erste Teil richtig zu erhalten, womit Ausschüsse und mehrfache anfängliche Versuche vermieden werden.

Wenn darüber hinaus schon ggf. Zuschnitte, Bohrungen oder andere Geometrien am Rohr ausgeführt wurden, ist es notwendig zu berücksichtigen, dass ihre Position durch die Dehnung des Rohres in der Biegephase verändert wird.

Das Ausmaß dieser Verschiebung vorauszusehen, kein banales Problem, das normalerweise durch zahlreiche Versuche mit dementsprechender Zeit- und Materialverschwendung in Angriff genommen wird. Es gibt jedoch Laserschneide- und Rohrbiegemaschinen, die fähig sind, miteinander zu sprechen, um die Verschiebung der Geometrien infolge der Biegung automatisch auszugleichen und von Anfang an das erste Teil richtig zu garantieren.

Vertiefen Sie diese Technologie.

 

 

 

Das Laserschneiden des gebogenen oder hydrogeformten Rohres

Wenn Schnittgeometrien am gebogenen oder hydrogeformten Rohr in der Nähe oder direkt an den Bereichen, die einer Verformung unterliegen, vorgenommen werden müssen, kann diese Bearbeitung nur nach der Verformung durchgeführt werden, Dies liegt daran, dass sich die Form der Schnittgeometrie wiederum verformen würde und eine Spannungskonzentration erzeugen würde, die aller Wahrscheinlichkeit nach zum Bruch des Teils führen würde.

Das 3D-Laserschneiden des gebogenen, hydrogeformten oder umgeformten Rohres reagiert effizient auf dieses Problem. Dieser Prozesstyp wird mit Laserschneidesystemen mit 5 Achsen oder Roboter-3D-Laserschneidesystemen ausgeführt, die fähig sind, dem zu schneidenden Profil an jedem Punkt des Rohres zu folgen, sodass die Geometrien so ausgeführt werden, wie sie vor dem Verformungsprozess nicht hätten ausgeführt werden können.

Vertiefen Sie die Unterschiede zwischen den verschiedenen 3D-Laserschneideanlagen.

 

 

 

Im unten dargestellten Rohr kann zum Beispiel das Vorhandensein einer Bohrung beobachtet werden, die genau auf der Außenfläche der Biegung ausgeführt wurde. Wäre die Bohrung vor der Ausführung dem Biegen angebracht worden, hätte das Rohr dem Verformungsprozess nicht standgehalten.

 

Gebogenes und mit 3D-Laser geschnittenes RohrGebogenes und mit 3D-Laser geschnittenes Rohr mit Laserschneidesystem mit 5 Achsen LT-FREE und Roboterhandhabung.

 

Die Bedeutung der Programmierungssoftware

Die 3D-Laserschneideanlagen erfordern leistungsfähige Softwareinstrumente für ihre Programmierung, weil sie die Bewegungen der Freiheitsgrade (mindestens 5) berechnen müssen, die notwendig sind, um im Raum einem beliebigen dreidimensionalen Weg zu folgen. Diese Softwareinstrumente müssen flexibel genug sein, um nicht nur die Produktion großer Herstellungslose, sondern auch kleiner Herstellungslose und Prototypherstellungen zu beschleunigen, diese letzte Eigenschaft wird in zahlreichen Industriebereichen immer tiefer empfunden.

Entdecken Sie, wie ein 3D-Laserschneidesystem programmiert wird.

Die Verwendung eines 3D-Laserschneidesystems, das mit einer Software ausgestattet ist, ermöglicht die Offline-Programmierung, und die schnelle Einführung des Teils in die Maschine ist unerlässlich für den Erhalt der notwendigen Produktionsflexibilität, um schnell auf die wandelbaren Marktanforderungen zu reagieren.

 

3D-Metallschneiden - Entdecken Sie die Anwendungen

 

Den Abfall verwalten, der durch den Verformungsprozess entsteht

Überschussmaterial ist immer nach den Biege-, Hydroformierungs- oder Verformungsverfahren vorhanden, denn ein Teil des Materials wird von den Spannbacken der Rohrbiegemaschinen oder den Formen der Pressen erfasst. In diesen Fällen muss des Überschussmaterial durch Beschneiden beseitigt werden.

Da dieser Bearbeitungstyp im Bereich des gesamten Rohrdurchmessers in seinen beiden Endteilen erfolgt, ist die Verwendung eines Handhabungsroboters des Teils die ideale Lösung, da er die beiden Rohrenden in der besten Orientierung positioniert, damit der Laserschneidkopf mit 5 Achsen die Bearbeitung ausführen kann.

Der Roboter eignet sich als Handhabungselement des Teils besonders für das Schneiden von gebogenen oder hydrogeformten Rohren, da er das Teil in einer Folge von verschiedenen Positionen anordnet und es dem Schneidkopf ermöglicht, die Bearbeitungen an jedem Punkt der Oberfläche in nur einem Zyklus auszuführen.

Welche weiteren Vorteile kann die Roboterhandhabung dem 3D-Laserschneiden bieten?

 

3D-Laserschneiden eines gebogenen Rohres auf LT-FREE3D-Laserschneiden eines gebogenen Rohres auf dem Laserschneidesystem mit 5 Achsen LT-FREE.

 

Die Vorteile des 3D-Laserschneidens von gebogenen oder hydrogeformten Rohren

Die Verwendung von Anlagen zum 3D-Laserschneiden von gebogenen oder hydrogeformten Rohren bietet große Vorteile für die Produktion:

  1. Mehrere verschiedene Bearbeitungen in einem einzigen Prozess: Das 3D-Laserschneiden ermöglicht die Ausführung aller Arbeiten an einem verformten Rohr, die anderenfalls auf separaten Maschinen ausgeführt werden müssten. Das entfernt die Handhabung, Lagerung oder Anordnung von Halbfertigteilen auf dazu bestimmten Maschinen und beschleunigt den gesamten Produktionsprozess.
  2. Höhere Qualität der angefertigten Teile: Das Laserschneiden ermöglicht den Erhalt von genauen Geometrien, die frei von Graten oder mechanischen Verformungen sind und keine weiteren Fertigbearbeitungen erfordern.
  3. Es sind keine bestimmten Schneidwerkzeuge oder Halterungssysteme erforderlich: Beim 3D-Laserschneiden und dank der Verwendung des Handhabungsroboters des Teils sind bestimmte Halterungssysteme und Schneidwerkzeuge nicht mehr erforderlich.

 

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