Die Herstellung von kundenspezifischen Metallzylindern ist ein präzisionsgetriebener Prozess, der fortschrittliche technische Prinzipien mit spezialisierter Handwerkskunst verbindet. Als kritische Komponenten in allen Branchen - vom Schwerbau über den Automobilantrieb bis hin zur Luft- und Raumfahrthydraulik und der Handhabung industrieller Flüssigkeiten - erfordert ihre Herstellung eine strikte Einhaltung der Materialwissenschaft und Maßgenauigkeit. In diesem Artikel wird der technische Arbeitsablauf beschrieben, bei dem Bleche in leistungsstarke kundenspezifische Metallzylinder umgewandelt werden, wobei der Schwerpunkt auf Walz-, Schweiß- und Nachbearbeitungsmethoden liegt.
1. Materialauswahl und Vorbereitung des Vorschneidens
Der Herstellungsprozess von kundenspezifischen Metallzylindern beginnt mit der Materialspezifikation, ein Schritt, der sich nach dem Verwendungszweck des Zylinders richtet. Zu den gängigen Basismaterialien gehören:
Kaltgewalzter Stahl (CRS): Ideal für strukturelle Anwendungen, die eine hohe Zugfestigkeit (300-500 MPa) und Dimensionsstabilität erfordern, wie z. B. Gehäuse von Industriemaschinen.
Austenitischer rostfreier Stahl (z. B. 304, 316): Ausgewählt für Korrosionsbeständigkeit in rauen Umgebungen (z. B. in der Schifffahrt, in der chemischen Verarbeitung), wobei Chrom-Nickel-Legierungen zur Bildung einer passiven Oxidschicht genutzt werden.
Aluminiumlegierungen (z. B. 6061, 5052): Bevorzugt für leichte Anwendungen (z. B. Kfz-Kraftstoffsysteme) aufgrund des hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses und der hervorragenden Wärmeleitfähigkeit.
Nach der Materialauswahl wird das Blech mit einer CNC-Schere oder einem Laserschneider präzise gestanzt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Abmessungen des Rohlings (Länge, Breite) Toleranzen von ± 0,1 mm erfüllen - entscheidend für die spätere Walzgenauigkeit. Für die Großserienproduktion können Stanzpressen mit kundenspezifischen Werkzeugen eingesetzt werden, um die Effizienz zu optimieren.
Der Rohling wird dann durch mechanisches Biegen der Walze zu einem zylindrischen Profil geformt, ein Verfahren, bei dem spezielle Geräte eingesetzt werden, um eine gleichmäßige Krümmung ohne Materialermüdung zu erreichen. Es werden zwei primäre Maschinenkonfigurationen verwendet:
Dreiwalzen-Biegemaschinen: Geeignet für dünne Metalle (≤ 6 mm Dicke), bei denen zwei untere Antriebswalzen und eine obere verstellbare Walze einen inkrementellen Druck ausüben, um den Rohling zu einem kreisförmigen Querschnitt zu biegen.
Vierwalzen-Biegemaschinen: Wird für dickwandige Metalle (> 6 mm) oder hochfeste Legierungen verwendet, wobei eine vierte Walze hinzugefügt wird, um den Materialvorschub zu kontrollieren und die "Rückfederung" (elastische Verformung nach dem Walzen) zu minimieren.
Während des Walzens überwachen die Bediener die Rundheitstoleranz (typischerweise ≤ 0,05 mm bei Präzisionszylindern) mit Laserprofilometern oder Messuhren. Der Prozess schließt damit ab, dass der Rohling eine "zylindrische Schale" bildet, bei der die beiden Längskanten mit einem Spalt von 1-3 mm ausgerichtet sind (je nach Schweißanforderungen).
3. Schweißen: Abdichten des zylindrischen Gehäuses
Beim Schweißen wird die offene Schale in ein nahtloses, druckfestes Rohr umgewandelt, wobei die Auswahl der Technik von der Materialart, der Dicke und den Anwendungsstandards abhängt:
Wolfram-Inertgas (WIG) -Schweißen: Bevorzugt für Edelstahl- und Aluminiumflaschen, da eine nicht verbrauchbare Wolframelektrode und eine inerte Argonabschirmung verwendet werden, um hochintegre, spritzerarme Schweißnähte herzustellen. Ideal für Zylinder, die Dichtheit erfordern (z. B. Hydraulikzylinder).
Schweißen von Metall-Inertgas (MIG): Wird für Zylinder aus Kohlenstoffstahl in der Großserienproduktion verwendet, da es schnellere Abscheidungsraten bietet. Eine verbrauchbare Drahtelektrode und ein CO-Argon-Gemisch schirmen das Schweißbecken ab.
Die zerstörungsfreie Prüfung nach dem Schweißen (ZfP) ist obligatorisch, um die Schweißqualität zu überprüfen:
Ultraschallprüfung (UT): Erkennt interne Defekte (z. B. Hohlräume, unvollständige Verschmelzung) durch Übertragung hochfrequenter Schallwellen durch die Schweißnaht.
Sichtprüfung (VI): Prüfung auf Oberflächenunregelmäßigkeiten (z. B. Unterschneidung, Porosität) gemäß den Normen ASTM A380 oder ISO 17637.
Der Zylinder wird dann in einer kontrollierten Umgebung gekühlt (Umgebungsluft oder Zwangsluftkühlung), um thermische Verformungen zu vermeiden.
4. Veredelung & funktionale Anpassung
Veredelungsverfahren verbessern die Haltbarkeit, Ästhetik und Kompatibilität des Zylinders mit Endanwendungen:
Oberflächenvorbereitung: Durch Sandstrahlen (unter Verwendung von Aluminiumoxid oder Glasperlen) werden Oxidschuppen und Schweißspritzer entfernt, wodurch ein gleichmäßiges Oberflächenprofil für die Haftung der Beschichtung entsteht.
Schutzbeschichtung: Zu den Optionen gehören:
Epoxidbeschichtungen (für chemische Beständigkeit in Industrietanks).
Feuerverzinkung (für Außenzylinder, die einen Korrosionsschutz auf Zinkbasis bieten).
Passivierung (für Edelstahlzylinder, um die Stabilität der Oxidschicht zu erhöhen).
Bearbeitung: CNC-Drehmaschinen oder Fräsmaschinen fügen Präzisionsmerkmale wie Gewindeanschlüsse, Flanschhalterungen oder Bohrungen hinzu (Toleranzen ± 0,02 mm für hydraulische Anwendungen).
5. Qualitätskontrolle und Einhaltung
Eine strenge Qualitätskontrolle (QC) gewährleistet die Einhaltung von Kundenspezifikationen und Industriestandards:
Überprüfung der Abmessungen: Koordinatenmessmaschinen (KMGs) prüfen kritische Abmessungen (Außendurchmesser, Wandstärke, Geradheit), um die Normen ISO 8062 oder ANSI Y14,5 zu erfüllen.
Mechanische Prüfungen: Zug- oder Druckprüfungen (für Druckbehälter) bestätigen die strukturelle Festigkeit. Beispielsweise können Hydraulikzylinder einer 1,5-fachen Nenndruckprüfung unterzogen werden, um die Dichtheit sicherzustellen.
Dokumentation: Jedem Zylinder liegt ein Konformitätszertifikat (CoC) bei, in dem Materialchargennummern, Schweißprüfberichte und Maßangaben zur Rückverfolgbarkeit aufgeführt sind.
