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Metallfaltenbalg Nahtlos glückliche Haltbarkeit

| Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Zur Dehnungskompensation, in Druckschaltern, Armaturen oder als Faltenbalgkupplungen für eine Drehmomentübertragung, werden flexible Wellbälge benötigt. Was im Ingenieurstudium oft nur unzureichend vermittelt wird, sind die signifikanten Unterschiede verschiedener Herstellungsweisen und wie sie sich auf die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer des Metallbalgs auswirken.

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Bronze, Edelstahl und Messing sind die am häufigsten gewählten Materialien für Metallfaltenbälge.
Bronze, Edelstahl und Messing sind die am häufigsten gewählten Materialien für Metallfaltenbälge.
(Bild: Mera Bellows)

Vor allem im Edelstahlbereich greifen viele Metallbalg-Hersteller auf geschweißte Rohrkonstruktionen zurück. Um kleine Stückzahlen und große Balgdurchmesser zu produzieren, wird vielfach eine mechanische Einzelwellenverformung angewandt. Für die wirtschaftliche Fertigung von Großserien hat sich dagegen das Innenhochdruck-Verfahren (Hydroumformung) bewährt. Dabei ist die Hülse in einer speziellen Kassette eingebettet. Diese bewegt sich während der Umformung in axialer Richtung, während je nach Größe des Balgs und der Wanddicke Wasser mit einem Druck von 40 bar bis 500 bar hineingedrückt wird. Mera Bellows ist auf diese Methodik und Bälge mit verhältnismäßig kleinen Innendurchmessern spezialisiert. Für Bälge im Präzisionsbereich greift das Unternehmen ausschließlich auf nahtlose Hülsen zurück.

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Der Grund ist, dass nahtlose Metallbälge verglichen zu längsgeschweißten Konstruktionen mit weit geringeren Toleranzen hergestellt werden können. Insbesondere hinsichtlich ihrer Wanddicke ist ihre empirische Streuung signifikant reduziert. Folglich sind auch die Druck- und Federeigenschaften des Balgs präziser und verlässlicher, denn eine Schweißnaht ist meist die Schwachstelle eines metallischen Hohlkörpers.

Wenn in einem Lebenszyklustest der Metallbalg reißt, dann passiert das mit großer Wahrscheinlichkeit an der Naht. Um maximale Lebenszeiten zu erreichen und immer dann, wenn für hoch-sensible Einsatzbereiche wie für die Fahrzeugtechnik, für die Luftfahrt oder Applikationen in Vakuum, Faltenbälge aus Metall gesucht werden, sollte die nahtlose Ausführung erste Wahl sein. Darüber hinaus ist diese in weiteren Aspekten überlegen: Bedingt durch das Tiefziehen der Hülsen weisen sie erst einmal alle einen Boden auf, was beim automatisierten Handling und der Überprüfung auf Leckagen erhebliche Vorteile bietet. Zudem kann der Hülsenboden je nach Präferenz des Kunden individuell gestaltet werden, z. B. mit Innenwölbung oder als schräg zulaufende Form, um als Auslöser zu fungieren. So kann die Kraftübertragung in der späteren Anwendung ohne zusätzliches Löten oder Schweißen erfolgen.

Ohne eingebaute Schwachstelle

Fassen wir also zusammen: Nahtlose Konstruktionen überzeugen durch sehr hohe Genauigkeit, nachhaltige Lebensdauer und einen großen Designspielraum. Anders ist die Situation im Bereich metallischer Kompensatoren. Ohnehin ist hier eine beidseitig offene Konstruktion gesucht, der Vorteil des Hülsenbodens entfällt. Wenn die Bewegungsaufnahme in einer Rohrleitung oder die Durchführung eines Mediums im Vordergrund stehen, kann die Wahl eines geschweißten Balges sinnvoll sein, solange dieser den spezifischen Anforderungen umfassend gerecht wird. Als Kompensator ist keine exakte Regulation oder Messung gefragt, insofern bedeutet auch die niedrigere Varianz nahtloser Bälge nicht notwendigerweise einen Mehrwert, der den erhöhten Herstellungsaufwand in jedem Fall berechtigen würde. Für geschweißte Rohre kann auf mehrfaches Reinigen, Glühen und Tiefziehen verzichtet werden. Diese Kostenersparnis macht sich letztendlich im Preis bemerkbar.

Material passend zur Anwendung

Neben der Entscheidung für ein Herstellungsverfahren sollte der Materialauswahl große Aufmerksamkeit geschenkt werden. Für Präzisionsbälge, vielfach in der Mess- und Regeltechnik verwendet, ist Bronze und Messing weit verbreitet. Diese können auch als extra-flexible Ausführung konstruiert werden, um auf geringsten Temperatur- oder Druckänderungen zu reagieren. Dagegen ist für die Stromübertragung, oder wenn sehr hohe Temperaturen mit womöglich großen Temperaturgradienten auftreten, korrosionsbeständiger Edelstahl anzuraten. Für den Kontakt besonders aggressiver Medien wie Salzwasser sind Bälge in Monel eine beliebte Wahl. Je nach Anwendung, zum Beispiel als Edelstahlkompensator, kann die Installation eines Innenrohrs zum Durchlauf von Flüssigkeiten oder Gasen dem Faltenbalg zusätzlichen Schutz gewähren. (br)

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