Rohrbieger - Materialführer

Rohre aus verschiedenen Metallen sind zum Biegen geeignet. Die verschiedenen Rohrmaterialien haben jedoch unterschiedliche physikalische Eigenschaften, die die Biegung beeinflussen. Kupfer zum Beispiel ist formbar und lässt sich bei Raumtemperatur biegen, während sich Edelstahl nur mit viel größerem Aufwand biegen lässt. Das Rohrmaterial hat nicht nur Einfluss auf die Leichtigkeit des Biegens, sondern auch darauf, wie leicht ein Rohr die gewünschte Form annimmt oder während des Biegevorgangs beschädigt wird. In diesem Artikel werden gängige Rohrmaterialien und ihre Eignung zum Biegen näher betrachtet.

Materialien für das Biegen von Rohren

Für das Biegen geeignete Rohre werden in der Regel aus folgenden Materialien hergestellt:

• Kupfer
• Aluminum
• Eisen
• Legierungen (Gemisch aus einem Metall und einem anderen Metall oder Nichtmetall)
• Kunststoff
• Holz

Für das Biegen von Rohren werden Werkzeuge verwendet, die Rohrbieger genannt werden. Jedes Material hat eine unterschiedliche spezifische Dichte und Schwerkraft. Außerdem sind die Materialien in verschiedenen Qualitäten mit unterschiedlichen Biegeeigenschaften erhältlich, die von der chemischen Zusammensetzung des Materials abhängen.

Biegeeigenschaften von Metallen und Legierungen

Die wichtigste Eigenschaft eines zum Biegen ausgewählten Materials ist seine Verformbarkeit. Verformbarkeit ist die Fähigkeit, ein Material dauerhaft zu verformen, ohne zu brechen oder zu reißen. Das Kaltbiegen eines Rohrs ist ideal für beste Ergebnisse, da es keine Brüche im Rohr verursacht. Da es jedoch keine Biegewerkzeuge (z. B. elektrische und hydraulische Rohrbiegevorrichtungen ) gibt, die genügend Kraft aufbringen können, um weniger verformbare Metalle (z. B. Edelstahl) kalt zu biegen, werden diese Metalle häufig erhitzt, um die gewünschten Effekte zu erzielen.

Kohlenstoffstahl

Der Begriff Kohlenstoffstahl wird häufig verwendet, um Stahl zu bezeichnen, der nicht aus rostfreiem Stahl besteht, und ist einer der am häufigsten gebogenen Werkstoffe. Es ist ein starkes, zuverlässiges Bauteil für die Bauindustrie (Abbildung 2) und für OEM-Anwendungen (Original Equipment Manufacturer). Kohlenstoffstahl ist in verschiedenen Güten erhältlich, die verschiedene Möglichkeiten der Bearbeitung, des Biegens und der Verschleißfestigkeit bieten. Außerdem ist es eine nachhaltige und wiederverwertbare Option, die den gesamten Kohlenstoff-Fußabdruck reduziert.

Weichstahl und Federstahl sind zwei für das Biegen von Rohren geeignete Kohlenstoffstahlsorten.

• Unlegierter Stahl: Weichstahl ist ein Handelsbegriff für Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Es enthält 0,04 - 0,3 % Kohlenstoff und ist daher besser formbar und dehnbar. Die Duktilität nimmt mit steigendem Kohlenstoffgehalt des Stahls ab.
• Federstahl Federstahl ist ein Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, d. h. er hat einen Kohlenstoffanteil von bis zu 1 %. Daher ist es spröder und muss vor dem Biegen erhitzt werden. Nach dem Abkühlen kann der Federstahl zur weiteren Formgebung wieder erwärmt werden. Die hohe Streckgrenze des Federstahls macht ihn geeignet für Federn und hochfeste Drähte.

Legierter Stahl

Zwei beliebte Stahllegierungen sind AISI 1018 und AISI 4140. Die letzten beiden Ziffern jeder Zahl geben den prozentualen Anteil des Kohlenstoffs in der Legierung an: 1018 hat 0,18 % Kohlenstoff und 4140 hat 0,40 % Kohlenstoff. Das bedeutet, dass 1018 ein unlegierter Stahl und 4140 ein mittelschwerer Kohlenstoffstahl ist. AISI 1080 kann kalt gebogen werden und AISI 4140 sollte vor dem Biegen wärmebehandelt werden. Legierte Stähle werden häufig gebogen, um Hebehaken und -ösen, Haltegriffe und U-Bügel herzustellen (Abbildung 3).

Edelstahl

Die verschiedenen Sorten von rostfreiem Stahl reichen in ihrem Kohlenstoffgehalt von niedrig bis hoch (ca. 1 % Kohlenstoffgehalt), unterscheiden sich aber von Kohlenstoffstahl durch ihren hohen Chromgehalt (mindestens 10,5 %). Dieser hohe Chromgehalt schützt den rostfreien Stahl vor Korrosion und Rost.

Von den verschiedenen Arten von rostfreiem Stahl ist die 300er-Serie, insbesondere der rostfreie Stahl 304, aufgrund seiner Duktilität am beliebtesten zum Biegen. Bei großen Durchmessern lässt sich rostfreier Stahl jedoch nur sehr schwer von Hand biegen. In der Regel wird in diesem Fall eine Dornbiegemaschine verwendet. Eine Wärmebehandlung vor dem Biegen verbessert die Duktilität, aber wenn der nichtrostende Stahl nicht schnell genug abgeschreckt wird, wird er überhärtet.

Biegebetriebe verarbeiten häufig Stahl oder Edelstahl zum Biegen und Abkanten in Form von Blechen. Edelstahl sollte einen hohen Reinheitsgrad aufweisen, und das Material wird häufig in der Lebensmittel- und Wassertechnik verwendet.

Aluminum

Aluminium ist leicht, und das Material erfordert besondere Fähigkeiten und Formgebungsverfahren, um Materialrisse zu vermeiden. Die Biegeeigenschaften variieren jedoch je nach den verschiedenen verwendeten Aluminiumsorten.

6061 Aluminium

Dieses Material ist schwer zu biegen, und Risse sind keine Seltenheit. Das Kaltbiegen schwächt das Material immer. Richtiges Biegen kann durch Erhitzen des Aluminiums erreicht werden.

3003 Aluminium

Aluminium 3003 eignet sich aufgrund seiner mittleren Festigkeit und hohen Dehnung am besten zum Biegen. Es kann kalt gebogen werden und hat einen großen Unterschied zwischen Zugfestigkeit und Streckgrenze. Das bedeutet, dass es dauerhaft stark verformt, d. h. gebogen werden kann, bevor es bricht.

5052 Aluminium

5052-Aluminium lässt sich fast genauso gut biegen wie 3003-Aluminium, hat aber eine etwas geringere Dehnung. Wenn es jedoch erhitzt wird, verbessert sich seine Formbarkeit über die von Aluminium 3003 hinaus. Aluminium wird häufig für Transport- und Lagertanks verwendet.

Kupfer

Aufgrund seiner Kristallstruktur ist Kupfer sehr formbar und lässt sich leicht biegen. Außerdem ist es langlebig und kostengünstig und verfügt über Korrosionsschutzeigenschaften. Dieses Material wird in großem Umfang für Stromschienen, Rohrleitungen und Geländer verwendet. Erfahren Sie mehr in unserem Artikel über das Biegen von Kupferrohren.

Messing und Bronze

Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink, während Bronze eine Legierung aus Kupfer und Zinn ist. Je höher die Zinkkonzentration in Messing ist, desto weniger verformbar ist das Material. Bei einfachen Biegevorgängen ist dies kein Problem, aber bei komplizierten Biegeanwendungen muss das Material möglicherweise erwärmt werden. Bronze ist jedoch viel weniger dehnbar als Messing. Da Bronze sehr spröde ist, verringert das Erhitzen das Risiko, dass es beim Biegen bricht, auch nicht wesentlich.

Titan

Titan ist ein extrem starkes Material, das Biegewerkzeuge brechen kann. Es weist eine geringe gleichmäßige Dehnung auf, so dass zur Vermeidung von Rissen ein größerer innerer Biegeradius als bei anderen Metallrohren verwendet werden sollte. Titan hat einen niedrigen Elastizitätsmodul, was bedeutet, dass es sich nicht leicht biegen lässt. Deshalb muss ein Titanrohr stark überbiegt werden, damit es in die gewünschte Form zurückfedert. Titan hat eine hohe Formbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Titan wird häufig für medizinische Geräte, Sportartikel und in der verarbeitenden Industrie verwendet.

Kunststoff

Kunststoff ist sehr anfällig für Beschädigungen; daher werden zum Biegen von Kunststoffrohren spezielle Werkzeuge verwendet. Da Kunststoff nicht körnig ist, werden spezielle Geräte verwendet, um den Kunststoff zu erweichen, so dass er gebogen werden kann. Zunächst werden Schwabbelscheiben verwendet, um Kunststoff zu polieren und das Material weich zu machen. Der Kunststoff wird dann erhitzt, um Biegungen zu erzeugen.

Holz

Holz wird in der Regel für verschiedene Zwecke gebogen, z. B. für den Bootsbau oder die Herstellung von Möbeln. Das Holz wird zunächst gedämpft, um es in mehreren Formen zu binden, wodurch es weich wird. Das erweichte Holz wird dann mit Hilfe von Formen gebogen.