Methode zur Analyse, Bewertung und Optimierung der Prozesskette Profilieren längsnahtgeschweißter Rohre für das Innenhochdruck-Umformen

Das IHU ist eine etablierte Technologie zur umformtechnischen Verarbeitung metallischer Rohre. Es wird eingesetzt, um hohle Bauteile mit geschlossenen, variierenden Querschnitten herzustellen. Die Formgebung des Halbzeugs erfolgt durch Aufbringen eines hydraulischen Innendruckes und gegebenenfalls axialer Druckkraft in einem Gesenk. Materialeigenschaften und geometrische Toleranzen beeinflussen die Prozessstabilität beim IHU in besonderem Maße. Aufgrund stetig steigender Anforderungen an die Komplexität mittels IHU hergestellter Bauteile und der gleichzeitigen Forderung nach Ausschussminimierung wird häufig auf nahtlose, gezogene und wärmebehandelte Rohre als Halbzeuge zurückgegriffen. Durch den Einsatz solch kostenintensiver Halbzeuge lassen sich zwar häufig die Ausschussquoten deutlich reduzieren, allerdings beeinträchtigt dies die Wirtschaftlichkeit und damit die Attraktivität des IHU-Verfahrens signifikant.

Gegen den Einsatz preisgünstiger, walzprofilierter und längsnahtgeschweißter Rohre beim IHU spricht häufig, dass unterschiedliche Herstell- bzw. Einformverfahren und nachfolgende Arbeitsschritte, wie das Kalibrieren, jeweils eine charakteristische Änderung der Eigenschaften vom flachen Band zum rohrförmigen Halbzeug bewirken. Auch die eingesetzte Schweißtechnologie beeinflusst die Eigenschaften der Rohre. Daher unterscheiden sich die geometrischen und mechanischen Eigenschaften rohrförmiger Halbzeuge von denen des Ausgangsbleches. Die Abschätzung der Eignung profilierter Rohre für die IHU-Technologie erfolgt gegenwärtig häufig auf Basis der Ergebnisse von Zugversuchen. Die Auswirkungen dieser Eigenschaftsänderung sind zur Zeit weder für die Anwender dieser Technologie zugänglich, noch sind sie dokumentiert. Eine exakte Voraussage des Verhaltens längsnahtgeschweißter, walzprofilierter Rohre beim IHU ist derzeit nicht möglich.

In der Arbeit erfolgt die Analyse der gesamten Prozesskette vom Profilierprozess zur Herstellung längsnahtgeschweißter Rohre bis hin zur Aufweitung der Rohre beim IHU. Neben der Untersuchung der Einzelprozesse zur Identifikation von signifikanten Einflussparametern werden die Wechselwirkungen zwischen beiden Prozessen analysiert. Abschließend wird das Optimierungspotenzial anhand einer optimierten Einformstrategie zur Herstellung von Rohren für das IHU aufgezeigt sowie die Ergebnisse in zwei Methoden zur Bewertung der Prozesskette als auch der IHU-Eignung von walzprofilierten, längsnahtgeschweißten Rohren überführt.