Schmierstoffe für die Rohrbearbeitung

In der Industrie wie im Alltag kommen Rohre an ganz vielen Stellen zum Einsatz. Im Apparatebau oder bei der Fertigung von komplexen Industrieanlagen werden maßgeschneiderte Rohrsysteme, meistens aus Edelstahl, benötigt, um Flüssigkeiten, Gase oder Treibstoffe an ihren gewünschten Einsatzort zu bringen. Die Automobilindustrie braucht angepasste Systeme für Abgaswärmetauscher oder Kraftstoff- und Getriebeleitungen und auch die technische Gebäudeausstattung oder der Hausbau kommen ohne Rohrleitungssysteme nicht aus. Dabei müssen diese oft komplexe Geometrien erfüllen. Das stellt an die Rohrbearbeitung und die vor- wie nachgelagerten Prozesse bei der Herstellung von Rohren aus Metallwerkstoffen ganz spezifische Herausforderungen.

Die Rohrherstellung und Rohrbearbeitung ist ein mehrstufiger Prozess

Rohre werden für ganz verschiedene Funktionen eingesetzt: sie können eine statische Funktion erfüllen, zum Beispiel als Gitterrahmen; sie können als konstruktives Element genutzt werden, beispielsweise im Maschinenbau als Welle oder Achse; und sie können als Leitungssystem für Gase, Festkörper oder Flüssigkeiten dienen. Als Werkstoffe werden zum Beispiel Stahl oder Gusseisen, Kupfer oder Legierungen aus Nickel, Aluminium oder Titan eingesetzt. Der Einsatz und die Anforderungen bestimmen das Material. Man unterscheidet, je nach Herstellungsverfahren, zwischen nahtlosen und geschweißten Rohren.

Nahtlose Rohre durch Umformung herstellen

Zwei Umformverfahren können hier eingesetzt werden. Beim Strangpressen wird ein sogenannter Pressling auf die gewünschte Umformtemperatur erwärmt und anschließend mit einem Stempel durch eine Matrize gedrückt. Bei diesem Verfahren müssen hohe Reibungskräfte überwunden werden. Hier werden Umformschmierstoffe eingesetzt, die speziell auf hohe Reibungskräfte ausgelegt sind. Eine andere Variante sind verschiedene Walzverfahren, wie das Schrägwalzen.

Bei beiden Verfahren müssen die eingesetzten Schmierstoffe auf die Anforderungen abgestimmt werden. Dazu zählen ein gutes Haftvermögen und Druckaufnahmevermögen, wie auch eine hohe Temperaturstabilität. Der hohe Anteil an Mineral- bzw. synthetischen Ölen garantiert die gewünschten Eigenschaften. Alternativ können Gießverfahren für die nahtlose Rohrherstellung genutzt werden, worunter das Stranggießen oder das Schleudergussverfahren fallen.

Schweißverfahren sind ein wichtiges Verfahren in der Rohrherstellung und der Rohrbearbeitung

Als Ausgangsmaterial werden Bleche eingesetzt, die durch Biegen oder Walzen zu einem Hohlkörper geformt werden. Nach dieser Umformung, die zum Beispiel in einer sogenannten Rollbiegemaschine durchgeführt wird, wird der Hohlkörper an der Verbindungslinie verschweißt. Dabei kann die Schweißnaht in den nachfolgenden Schritten durch Kaltbearbeitungsprozesse angepasst und “unsichtbar” gemacht werden. Nun folgen weitere Prozessschritte in der Rohrbearbeitung bis zum gewünschten fertigen Produkt.

Die Weiterverarbeitung

Nach der Rohrherstellung hat man einen “Rohling”, den man weiterbearbeiten muss. Soll eine mehr oder weniger komplexe Geometrie mit ein oder mehreren Biegungen hergestellt werden?

Muss man das Rohr ablängen, also schneiden, um es anschließend mit einem anderen Rohrstück zu verschweißen oder werden besondere Ansprüche, beispielsweise an den Korrosionsschutz gestellt.

Ziehoperationen sind der nächste Schritt in der Rohrbearbeitung

Der nächste Schritt in der Rohrbearbeitung ist wieder eine Umformung. Der “Rohling”, ob nun mit geschweißter Naht oder ohne, wird durch Ziehen weiterverarbeitet. Dadurch werden Durchmesser und Wandstärken verringert, bis die gewünschten Abmessungen erreicht sind. Dies erfolgt in der Regel in mehreren Schritten, wobei vor der nächsten Ziehoperation das Werkstück wärmebehandelt werden muss. Die eigentliche Ziehoperation erfolgt so, dass das Rohr in eine Matrize gelegt wird, die den Außendurchmesser bestimmt. Der Innendurchmesser wird durch ein Werkzeug bestimmt, das sich im Rohr befindet. Dabei kann es sich um einen Stopfen handeln, wenn die Wanddicke sehr genau eingestellt werden soll oder einen Dorn, der durch seine konische Form den Innen – und Außendurchmesser vergrößert und damit die Wanddicke reduziert. Andere Varianten arbeiten mit einer Stange (Stangenzug).

Für diesen Umformungsprozess werden spezielle Umformschmierstoffe benötigt, die auch als Ziehöle bezeichnet werden. Da hier die Kühlung nicht so sehr im Vordergrund steht, sondern die Schmierwirkung und damit eine hohe Viskosität, werden kommen hier hauptsächlich nichtwassermischbare Schmierstoffe zum Einsatz.

Basisbestandteile sind in der Regel Mineralöle. Es gibt aber auch Schmierstoffe auf der Basis sogenannter Hybase-Öle. Diese werden aus Waste Oil hergestellt werden. Durch Einsatz dieser Schmierstoffe kann der Anwender selber erheblich zur Ressourcenschonung beitragen. Zwischen der Ziehoperation und der Wärmebehandlung müssen die Oberflächen zunächst entschichtet werden, bevor sie nach der Wärmebehandlung erneut beschichtet werden.

Die letzten Schritte

Nach dem Tiefziehen muss man das Rohr ablängen, das heißt auf die gewünschte Länge zusägen. Neben der Rohrtrennung können auch Biege- und Umformprozesse folgen. Diese Schritte der Rohrbearbeitung stellen weitere Anforderungen an die Schmierstoffe und bei der Auswahl sollte man verschiedene Kriterien berücksichtigen. Für die Rohrbearbeitung durch Sägen spielt nicht nur die Viskosität eine Rolle, sondern auch die Kühlung während des Prozesses. Daher sollten hier Schmierstoffe zur Anwendung kommen, die beides erfüllen.

Umformschmierstoffe speziell für Rohre sind hier Mittel der Wahl. Für andere Bearbeitungsprozesse, wie Rohrbiegen oder Schweißen, müssen andere Kriterien erfüllt werden. Beim Rohrbiegen gibt es das Pressbiegen, das Kompressionsbiegen oder auch das Rotationszugbiegen. Das Pressbiegen arbeitet mit zwei Gegenrollen, gegen die das Biegewerkzeug gepresst wird. Das dazwischen eingelegte Rohr wird dadurch um einen gewissen Radius gebogen. Auch bei diesen Verfahren werden Schmierstoffe eingesetzt, die in diesem Fall aber hohe Drücke und Viskositäten aushalten müssen. Umformschmierstoffe mit einem hohen Anteil an mineralischen Ölen werden in diesen Prozessen genutzt.

Beim Schweißen werden ebenfalls hochviskose Öle eingesetzt, denn es dürfen keine Dämpfe durch den Schmierstoff freigesetzt werden.

So alltäglich uns Rohrsysteme erscheinen, so umfangreich sind die Bearbeitungsmethoden und Prozessschritte vom Rohling bis zum fertigen Produkt. Schmierstoffe spielen dabei in der Bearbeitung, und damit als wichtiger Teil der Oberflächentechnik, eine wichtige Rolle und ihre Auswahl sollte gut durchdacht sein.