Warum treten Risse auf, wenn eine Rohrbiegemaschine ein Rohr biegt?
Risse sind ein häufiges und störendes Defekt in der Rohrbiegung. Sobald sie auftreten, können sie das Erscheinungsbild beeinträchtigen oder sogar zu einem strukturellen Versagen führen. Die Ursachen für Risse in gebogenen Rohren unterscheiden sich von denen bei der Blechbiegung und hängen mit dem einzigartigen mechanischen Zustand des Rohrs sowie den Prozessdetails zusammen.
Unzureichende Werkstoffduktilität oder zu geringe Wandstärke
Die Dehnung, das Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit sowie die Wanddicke des Rohrs bestimmen unmittelbar dessen Biegegrenze. Wenn das Material selbst zu hart ist (z. B. hochfeste Stähle oder bestimmte Edelstähle) oder die Wanddicke im Verhältnis zum Außendurchmesser zu gering ist, überschreitet die Zugdeformation der äußeren Fasern die zulässige Grenze, wodurch Risse entlang der Außenseite der Biegung entstehen.
Unzureichender Biegeradius
Das Verhältnis des Biegemittelpunktradius (R) zum Außendurchmesser des Rohrs (D), also R/D, ist ein entscheidender Kennwert. Ist R/D zu klein (allgemein wird empfohlen, R/D ≥ 3 zu wählen – je nach Material und Verfahren), konzentriert sich die Biegedeformation stark, die Wanddickenabnahme an der Außenseite übersteigt den zulässigen Standard, und es kommt leicht zur Rissbildung.
Fehlender oder falsch dimensionierter Dorn bzw. ungeeignete Matrizenanpassung
Bei der Biegung von Rohren mit einer Rohrbiegemaschine führt das Fehlen eines Dornes, eine zu weit nach hinten positionierte Dornstellung oder eine falsche Kombination der Werkzeuge (z. B. Biegebacken, Spannbacken und Faltenverhinderungsbacken) dazu, dass die Innenseite des Rohres nicht ausreichend gestützt wird. Dies verursacht Querschnittsverformungen (Abplattung, Faltenbildung) und verstärkt zudem die Konzentration der Zugspannung auf der Außenseite, was Rissbildung begünstigt.
Unzulässige Schweißnahtposition
Bei geschweißten Rohren stellt eine Schweißnaht, die sich im Zugbereich auf der Außenseite einer Biegung befindet, aufgrund der unterschiedlichen Verformbarkeit zwischen Schweißnahtbereich und Grundwerkstoff sowie möglicher unvollständiger Durchschweißung oder Restspannungen ein hohes Risiko für Rissinitiierung dar. Die Schweißnaht sollte daher grundsätzlich in die Nähe der neutralen Faser verlagert werden.
Unzureichende Schmierung und Oberflächenschäden
Kratzer oder Vertiefungen auf der Rohroberfläche oder eine zu hohe Reibung zwischen Form und Rohr infolge unzureichender Schmierung während des Biegevorgangs können alle lokalisierte Spannungskonzentrationen erzeugen, von denen sich Risse bilden und ausbreiten können.
Präventionsempfehlungen
Rohre mit ausgezeichneter Plastizität wählen; bei hartem Material ggf. nach einer Glühbehandlung biegen.
Sicherstellen, dass der Biegeradius R/D nicht kleiner ist als der für das Material zulässige Mindestwert.
Je nach Rohrdurchmesser, Wanddicke und Biegeradius einen geeigneten Dorn (z. B. einen Kugelkopfdorn) auswählen und korrekt positionieren.
Die Schweißnaht des geschweißten Rohrs in den inneren Bereich der Biegung oder in den neutralen Bereich drehen.
Den Verschleiszustand der Matrize prüfen und ein spezielles Rohrbiegeöl verwenden, um eine ausreichende Schmierung sicherzustellen.
Die Oberfläche des Rohrrohlings vor dem Biegen inspizieren und Grat, Kratzer sowie andere Fehler entfernen.
Das Rohrbiegen ist ein Prozess, der stark mit Spannungszuständen und Werkzeugbedingungen gekoppelt ist. Nur durch die präzise Kontrolle jedes einzelnen Arbeitsschritts können wir eine glatte, vollständige und rissfreie Qualität gebogener Rohre erzielen.
