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Mönchengladbach, 23. Juli 2020

Tischringwalzwerk für 500 mm-Durchmesser Ringe

Mechanischer Ringwalzautomat KFRWt neo für Produktion und Forschung

In verschiedenen Projekten erprobt die SMS group neue Konzepte für das Tischringwalzwerk KFRWt neo.

Von 16 Metern bis 100 Millimeter
SMS group liefert Ringwalzmaschinen für Ringdurchmesser von 16 m bis 100 mm.

Die SMS group konnte in der jüngeren Vergangenheit immer wieder Grenzen bislang gewalzter Ringgeometrien überschreiten. Zuletzt wurde eine Ringwalzmaschine RAW 2500/1250-16000/3000 bei einem chinesischen Kunden installiert, auf der erstmals Ringdurchmesser von 16 Metern bei Ringgewichten bis zu 130 Tonnen erfolgreich gewalzt worden sind.

Neben Ringwalzmaschinen für solche extremen Ringdimensionen, baut die SMS group auch mechanische Ringwalzautomaten, mit denen Ringe mit Taktzeiten von wenigen Sekunden gewalzt werden können. Die Ringabmessungen betragen bei diesen Automaten 100 bis 500 Millimeter Außendurchmesser.

Tischringwalzwerke

Neben der Mehrdorn-Radial-Ringwalzmaschine vom Typ MERW ist als weiteres Beispiel die Mehrdorn-Radial-Ringwalzmaschine vom Typ KFRWt neo zu nennen. Bei der KFRWt alter Konzeption handelt es sich um ein Tischringwalzwerk, dessen Konstruktionsprinzip seit Anfang des 20. Jahrhunderts bekannt ist. 

Der ursprüngliche Entwickler, die Firma Adolf Kreuser GmbH, Hamm, ist hierbei die Amtsvorgängerin, die in der Werkzeugmaschinenfabrik Wagner & Co. aus Dortmund aufgegangen ist. Wagner & Co. fusionierte später mit der Firma J. Banning AG aus Hamm zur WDB Ringwalztechnik GmbH und wurde 1997 als Produktbereich Wagner Banning in die SMS Eumuco integriert. Die SMS Eumuco wurde 2007 in die SMS Meer eingegliedert, die schließlich 2015 mit der SMS Siemag zur SMS group verschmolzen ist.

Während der Fokus der KFRWt zunächst auf dem Walzen von Federringen für die Puffer an Eisenbahnwaggons lag, wurde das Anwendungsspektrum für diese Ringwalzautomaten schnell erweitert, indem auch Ringe für die Wälzlager- und Automobilindustrie hergestellt wurden.

KFRWt neo

Die KFRWt verfügt über vier Walzstationen, die auf einem Drehtisch angeordnet sind. Jede Walzstation ist mit einem Zentrierarm, einer Dornwalze und einem Walztisch ausgestattet. Der Drehtisch umrundet eine angetriebene Hauptwalze. Ihre Achse und die Achse des Drehtisches sind exzentrisch zueinander angeordnet. Durch die Drehbewegung des Tisches um die Hauptwalze ergibt sich ein kontinuierlich zustellender Walzspalt zwischen der Hauptwalze und der jeweiligen Dornwalze. Dadurch wird die Wanddicke eines Ringrohlings, der zuvor auf eine Walzstation beladen wurde, kontinuierlich radial reduziert. Aufgrund der Wanddickenabnahme wächst der Ringdurchmesser. Sobald der vorgegebene Walzspalt erreicht worden ist, ist der Walzprozess beendet. Der gewalzte Ring kann von der Walzstation entladen werden und die Station erneut mit einem Rohling beladen werden.

Die Einstellung der minimalen Wanddicke sowie die Position der Zentrierarme während des Walzprozesses erfolgt bei der ursprünglichen KFRWt über mechanisch zu justierende Einstellelemente, die teilweise bei Produktwechsel aufwendig für alle Walzstationen einzustellen waren. Um diese Nebenzeiten zu reduzieren, hat die SMS group das Konzept der KFRWt überarbeitet und die produktabhängigen Einstellungen mittels Servotechnik automatisiert. Je nach Ringkomplexität können bis zu 720 Ringe pro Stunde gewalzt werden, wodurch sich die Investitionskosten schnell amortisieren. Die SMS group konnte von der neu konzipierten KFRWt neo bereits vier Maschinen am Markt platzieren.

Kombination mit additiver Fertigung

Neben dem industriellen Umfeld kann das Tischringwalzwerk KFRWt neo auch für Forschungszwecke eingesetzt werden. Die SMS group kooperiert erfolgreich mit unterschiedlichen Forschungseinrichtungen. Unter anderem wurde mit der BTU Cottbus die Verfahrenskombination von additiver Fertigung (3D-Druck) und Umformtechnik untersucht. Dabei wurden erstmals mittels WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) Vorformen aus 1.5125 additiv gefertigt, die anschließend auf einer KFRWt neo gewalzt wurden.

Für die ersten Versuche wurde der Vorforminnendurchmesser und die Vorformhöhe zerspanungstechnisch nachgearbeitet. Es zeigte sich in diesem Projekt, dass die Umformbarkeit von entsprechend hergestellten Vorformen möglich ist. Derzeit wird geplant, das Umformverhalten für verschiedene Werkstoffe zu untersuchen.

Mit den sich herbei ergebenden Möglichkeiten, Vorformen aus Sonderlegierungen in geringer Stückzahl additiv zu fertigen und per Ringwalzen aufzuwalzen, sollen in einem weiteren Schritt die Möglichkeiten untersucht werden, extrem profilierte Vorformen herzustellen, die bisher nicht oder nur aufwendig über konventionelle Prozessrouten herstellbar sind. Ferner sollen Untersuchungen durchgeführt werden, bei denen mittels additiver Fertigung Funktionsschichten auf konventionell hergestellten, in diesem Fall auf geschmiedeten Vorformen aufgedruckt werden sollen. Beispielapplikationen sind hier unter anderem in der Lagerindustrie zu finden, bei denen die Laufflächen andere mechanische Verschleißeigenschaften aufweisen sollen im Vergleich zu dem Lagergrundmaterial.