Hydraulikzylinder Hydraulikzylinder regeln Kräfte präzise und zuverlässig

Hoven Hydraulik hatte die Aufgabe, die Hydraulikzylinder einer Kaltwalzanlage mit einer kurzen Produktionsunterbrechung zu erneuern.

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Vorwalzbänder aus Kupfer und Kupferbasis-Legierungen sind für die Industrie unverzichtbar: Daraus werden zum Beispiel elektrische Kontakte und Leiterplatten für Computer, Mobiltelefone und andere Elektronikgeräte gefertigt. Die Firma Schwermetall aus Stolberg ist der weltweit größte Hersteller solcher Vorwalzbänder. Täglich verlassen ca. 1.000 Tonnen der Halbzeuge in allen wichtigen Basislegierungen das Werksgelände am Rande des Naturparks Nordeifel. Bei der Produktion von Vorwalzbändern aus Kupferbasis-Legierungen werden über das so genannte Kaltwalzen die Oberflächenqualität und die Maßhaltigkeit der Halbzeuge beeinflusst.

Kräfte bis zu 3.000 Tonnen auf wenige Mikrometer genau geregelt

Walzkräfte bis zu 3.000 Tonnen müssen dabei mit absoluter Präzision und höchster Geschwindigkeit gesteuert werden. „Um so hohe Kräfte bei nur wenigen Mikrometern Hub kontinuierlich zu kontrollieren, ist vor allem die individuelle Auslegung der Hydraulikzylinder entscheidend“, erklärt Dr. Rolf Bünten, Technischer Leiter Walzwerke bei Schwermetall. „Denn beim Kaltwalzen hängt der komplette Produktionsprozess und damit auch die Qualität letztlich von der exakten und schnellen Anstellhydraulik ab, die über die Zylinder auf das Band wirkt.“

Während das Band mit bis zu 600 Metern pro Minute durch die Anlage läuft, messen Röntgenstrahlen die Dicke und Laser die Geschwindigkeit vor und nach dem Walzen. Die automatische Regelung der Anlage bestimmt anhand dieser Messungen die mikrometergenaue Position der Hydraulikzylinder, die über die Arbeitswalzen das Band auf die richtige Enddicke walzen.

Das Walzen wird so oft wiederholt, bis das Band die gewünschte Dicke zwischen 0,5 und 6 mm hat. Dabei sind die Vorgaben der Auftraggeber anspruchsvoll: Maximal 1 Prozent dürfen die Abweichungen vom Sollwert betragen. Um diese minimalen Toleranzen einzuhalten, muss die Anstellhydraulik der Zylinder innerhalb von Sekundenbruchteilen extreme Kräfte regeln. Und das, obwohl die Stellgrößen dabei nur 10 bis 50 Mikrometer betragen.

Dies stellt eine äußerst hohe Belastung für die Hydraulikzylinder dar. Zusätzlich beansprucht werden die Zylinder durch die aggressive Walzemulsion aus Wasser und Öl, die für das Walzen und gleichzeitige Kühlen der Bänder benötigt wird. Kein Wunder also, dass nach zehn Jahren unter diesen harten Einsatzbedingungen Verschleiß und Korrosion den bisherigen Zylindern in der Anlage zugesetzt hatten. So konnten die Walzen nicht mehr mit der erforderlichen Präzision geregelt werden.

Zudem darf die Walzemulsion keinesfalls mit Hydrauliköl verunreinigt werden. Undichtigkeiten an Hydraulikzylindern beim Kaltwalzen müssen also unbedingt vermieden werden. Eine vollständige Überarbeitung der Zylinder war somit unaufschiebbar.

Deshalb wandte sich Schwermetall an den Systemlieferanten für Hydraulikanlagen und -komponenten Hoven Hydraulik. „Zunächst wurde die Möglichkeit einer kompletten Instandsetzung der Zylinder erwogen. Bei einem solchen ‚Recylindering’ werden alle Bauteile der Zylinder überarbeitet. Das hätte aber – inklusive aller mechanischen Arbeiten und dem Neuverchromen der Kolbenstangen – durchaus zwölf Wochen gedauert“, erklärt Horst Emmerich, Leiter von Entwicklung und Konstruktion bei Hoven Hydraulik, das zeitaufwendige Verfahren.

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