Die Herausforderung, strenge Standards einzuhalten und gleichzeitig Versatz, Fehler beim Abstechen und haarfeine Kratzer zu vermeiden
Von Cornelius Sawatzky, Vertriebsleiter, nordamerikanische Schweißnahtprüfsysteme für Rohre und Leitungen, Xiris Automation Inc., Burlington, Ontario, KanadaRohrhersteller, die die Automobilindustrie beliefern, sind verpflichtet, ständig strengere und schwerer zu erfüllende Standards einzuhalten. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, das Gewicht der Bauteile zu reduzieren, um die Gewichtsbeschränkungen einzuhalten. Diese strengen Vorgaben sind auf den Trend zu kraftstoffeffizienten Fahrzeugen zurückzuführen. Zulieferer werden kontinuierlich aufgefordert, selbst kleinste Gewichtseinsparungen bei ihren Komponenten umzusetzen, um leichtere Fahrzeuge zu ermöglichen, die weniger Kraftstoff verbrauchen.
Um die vorgegebenen Gewichtsbeschränkungen zu erfüllen, müssen Rohrhersteller leichtere Werkstoffe, dünnere Wandstärken und Materialien mit höherer Streckgrenze einsetzen. Gleichzeitig gilt es, höchste Qualitätsstandards einzuhalten und die zusätzlichen Herausforderungen durch diese leichteren, hochfesten Werkstoffe und dünneren Wandstärken zu meistern, da diese Rohre anfälliger für verschiedene Defekte werden. Zu diesen gehören Versatz, Fehler beim Abstechen sowie haarfeine Kratzer auf beschichteten Rohren.
Rohre aus hochfesten Werkstoffen sind besonders anfällig für Versatz. Dieser Fehler entsteht durch das ungleichmäßige Zusammenfügen der beiden Kanten des Rohrbandes vor dem Schweißen. Nach dem Schweißen wird in der Regel ein Schleif- oder Abstechprozess eingesetzt, um überstehende Schweißraupen zu entfernen. Bei vorhandenem Versatz kann während dieses Prozesses ein Teil der Wand auf der höheren Seite des Versatzes abgetragen werden, was zu einer erheblichen Wanddickenreduzierung führt. Daher ist die Überwachung von Versatz entscheidend, insbesondere bei dünnwandigen Rohren.
Üblicherweise erlauben Rohrhersteller bei längsnahtgeschweißten Rohren einen Versatz von bis zu 5 % der Wanddicke. Bei dünneren Wandstärken schrumpft diese 5%-Toleranz jedoch erheblich. Hinzu kommt, dass hochfeste Werkstoffe besonders anfällig für Versatz sind und die Ausfallrate bei einer Toleranz von 5 % deutlich steigt. Daher reduzieren die meisten Hersteller zur Einhaltung der Gewichtsvorgaben die Versatztoleranz auf 2–3 %, was die Toleranz auf ein Minimum senkt und die Erkennung von Versatz zusätzlich erschwert.
Neben Versatz und den daraus resultierenden Fehlern beim Schleifen oder Abstechen müssen Rohrhersteller auch den Abstechprozess selbst auf Fehler wie unzureichendes oder übermäßiges Abstechen überwachen. Rohre für die Automobilindustrie müssen perfekt rund sein, um bei Verwendung von Kompressionsverschraubungen eine dichte Verbindung zu gewährleisten. Das bedeutet, die Rohroberfläche muss frei von Schweißraupen sein, die beim Abstechen entfernt werden. Der Abstechprozess kann beispielsweise mittels Messer erfolgen. Leider ist das Abstechen häufig die Hauptursache für Undichtigkeiten bei Kompressionsverschraubungen.
Unzureichendes Abstechen kann dazu führen, dass ein kleiner Teil der Schweißraupe auf der Rohroberfläche verbleibt. Übermäßiges Abstechen hingegen ist oft schwieriger zu erkennen, da das Rohr für das menschliche Auge perfekt rund erscheinen kann, während sich darunter eine ungleichmäßige Wanddicke verbirgt. Dies kann zu einer lokal ausgedünnten Rohrwand führen, was die Integrität des Rohrs beeinträchtigen kann.
In verschiedenen Branchen, insbesondere in der Automobilindustrie, werden beschichtete Präzisionsrohre eingesetzt. Die Schutzbeschichtungen bieten zusätzlichen Abrieb- und Korrosionsschutz im Einsatz. Allerdings stellen diese Kunststoffbeschichtungen häufig eine Herausforderung dar, da sie zu Oberflächenfehlern oder -abweichungen führen können. Die Beschichtung wird üblicherweise im letzten Produktionsschritt auf das geschweißte Rohr extrudiert. Mit der Zeit können die Extrusionsdüsen verschleißen oder Verunreinigungen aufnehmen, sodass feine, haarähnliche Kratzer über die gesamte Rohrlänge entstehen.
Dies wird zum ernsthaften Problem, wenn die beschichteten Rohre beispielsweise für den Kraftstofftransport eingesetzt werden und mittels Kompressionsverschraubung verbunden werden müssen. Befinden sich haarfeine Kratzer auf dem beschichteten Rohr, kann beim Anziehen der Verschraubung ein Leckpfad entstehen, was zu gefährlichen Situationen führen kann. Daher müssen beschichtete Rohre sorgfältig geprüft werden, um sicherzustellen, dass sie exakt die Anforderungen und Standards der Automobilindustrie erfüllen. Der Hersteller muss die Rohre auf haarfeine Kratzer mit einer Breite oder Tiefe von mehr als 0,015 mm überprüfen – eine äußerst schwierige Aufgabe. Werden solche Oberflächendefekte festgestellt, ist es oft bereits zu spät, um die Ursache auf der Produktionslinie zu beheben, sodass das betroffene Rohrstück ausgesondert werden muss.
Die einzige effektive Methode zur Erkennung von Oberflächenfehlern auf beschichteten Rohren ist der Einsatz eines laserbasierten Oberflächenprüfsystems. Ein System wie das WI-2200 – 360° Kratzerprüfsystem liefert den Bedienern Messdaten über den gesamten Rohrumfang, sodass alle genannten Oberflächenabweichungen, einschließlich haarfeiner Kratzer, erkannt werden können. Dadurch sind die Bediener in der Lage, rechtzeitig Maßnahmen zu ergreifen und die Probleme zu beheben, bevor sie sich verschlimmern (oder bevor es zu spät ist) und das Rohr an den Kunden ausgeliefert wird. So werden die Standards der Automobilindustrie erfüllt, Qualität und Ausbeute bei Zulieferern und Herstellern verbessert und die Zahl der Ausschussteile sowie der Abfall reduziert.
Abb. 1 — Ein Versatzfehler.
