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Metallbalg-Konstruktion - Nahtlos nur mit Wasser

Rexroth automatisiert BearbeitungszentrumBedienen wie das Smartphone

SW Bearbeitungszentrum mit Bosch Rexroth Komponenten

Eine moderne, an Smart Devices orientierte Bedienung, integrierte Simulationstools und die Anbindung an Industrie 4.0: Diese Anforderungen erfüllt die Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH (SW) auch mit einer technologieüberreifenden Automatisierung von Bosch Rexroth.

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Metallbalg-KonstruktionNahtlos nur mit Wasser

Flexible Wellbälge. Verschiedene Herstellungsweisen wirken sich unterschiedlich auf Metallbälge aus. Nahtlose Konstruktionen haben eine hohe Genauigkeit, nachhaltige Lebensdauer und einen großen Designspielraum.

Metallbälge

Für eine Fülle von Anwendungen in verschiedenen Industrien, beispielsweise zur Dehnungskompensation, in Druckschaltern, in Armaturen oder als Faltenbalgkupplungen für eine Drehmomentübertragung, werden flexible Wellbälge benötigt. Was im Ingenieurstudium oft nur unzureichend vermittelt wird, sind die signifikanten Unterschiede verschiedener Herstellungsweisen und wie sie sich auf die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer des Metallbalgs auswirken. Insbesondere im Edelstahlbereich greift das Gros der Metallbalg-Hersteller auf geschweißte Rohrkonstruktionen zurück. Die Balgwellen können nach Wahl des Rohrs mit Hilfe verschiedener Verfahren erzeugt werden. Um kleine Stückzahlen und große Balgdurchmesser zu produzieren, wird oft eine mechanische Einzelwellenverformung angewandt. Für die wirtschaftliche Fertigung von Großserien hat sich dagegen das Innenhochdruck-Verfahren (Hydroumformung) bewährt. Dabei ist die Hülse in einer speziellen Kassette eingebettet. Diese bewegt sich während der Umformung in axialer Richtung, während je nach Größe des Balgs und der Wanddicke Wasser mit einem Druck von 40 bis 500 bar hineingedrückt wird.

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Hydroumformung – aber nahtlos
Mera Bellows ist auf diese Methodik und Bälge mit verhältnismäßig kleinen Innendurchmessern spezialisiert. Für Bälge im Präzisionsbereich greift das Unternehmen ausschließlich auf nahtlose Hülsen zurück und verspricht die konsistente Leistungsfähigkeit aller Metall-Faltenbälge. Der Grund sei, dass nahtlose Metallbälge verglichen zu längsgeschweißten Konstruktionen mit geringeren Toleranzen hergestellt werden können, so das Unternehmen. Insbesondere hinsichtlich ihrer Wanddicke sei ihre empirische Streuung reduziert. Folglich seien auch die Druck- und Federeigenschaften des Balgs präziser und verlässlicher.

Eine Schweißnaht ist meist die Schwachstelle eines metallischen Hohlkörpers. Wenn in Lebenszyklus-Tests der Metallbalg reißt, dann passiert das mit großer Wahrscheinlichkeit an der Naht. Daher eignen sich die nahtlosen Ausführungen, um maximale Lebenszeiten zu erreichen und immer dann, wenn für hochsensible Einsatzbereiche wie für die Fahrzeugtechnik, für die Luftfahrt oder Applikationen in Vakuum, Faltenbälge aus Metall gesucht werden. Darüber hinaus weisen diese Konstruktionen – bedingt durch das Tiefziehen der Hülsen – zunächst alle einen Boden auf. Das biete beim automatisierten Handling und der Überprüfung auf Leckagen Vorteile. Zudem könne der Hülsenboden je nach Präferenz des Kunden individuell gestaltet werden, beispielsweise mit Innenwölbung oder als schräg zulaufende Form um als Auslöser zu fungieren. So könne die Kraftübertragung in der späteren Anwendung ohne zusätzliches Löten oder Schweißen erfolgen.

Edelstahlbalg

Anders ist die Situation im Bereich metallischer Kompensatoren. Ohnehin ist hier eine beidseitig offene Konstruktion gesucht, der Vorteil des Hülsenbodens entfällt. Wenn die Bewegungsaufnahme in einer Rohrleitung oder Durchführung eines Mediums im Vordergrund stehen, kann die Wahl eines geschweißten Balges passend sein, solange dieser den kundenspezifischen Anforderungen gerecht wird. Als Kompensator ist keine exakte Regulation oder Messung gefragt, insofern bedeutet auch die niedrigere Varianz nahtloser Bälge nicht notwendigerweise einen signifikanten Mehrwert. Für geschweißte Rohre kann auf die mehrfach durchzuführenden Herstellungsprozesse Reinigung, Glühen und Tiefziehen verzichtet werden. Diese Kostenersparnis macht sich im Endpreis des Balgs bemerkbar.

Bronze, Messing oder Edelstahl?
Neben der Entscheidung des Herstellungsverfahrens sollte der Materialauswahl große Aufmerksamkeit geschenkt werden. Für Präzisionsbälge, vielfach in der Mess- und Regeltechnik verwendet, ist Bronze und Messing weit verbreitet. Diese können auch als extra-flexible Ausführung konstruiert werden, um auf geringe Temperatur- oder Druckänderungen zu reagieren. Dagegen ist für die Stromübertragung, aber auch wenn sehr hohe Temperaturen mit womöglich großen Temperaturgradienten auftreten, korrosionsbeständiger Edelstahl anzuraten. Für den Kontakt besonders aggressiver Medien, wie Salzwasser, sind Bälge in Monel eine beliebte Wahl. Je nach Anwendung, zum Beispiel als Edelstahlkompensator, kann die Installation eines Innenrohrs zum Durchlauf von Flüssigkeiten oder Gasen dem Faltenbalg zusätzlichen Schutz gewähren. As

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