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Was sind kantengeschweißte Metallbälge

Randgeschweißte Metallbälge aus Metallen wie Edelstahl, Titan und Nickellegierungen sind dafür ausgelegt, Bewegungen auszugleichen und Lecks in Systemen zu verhindern, die Temperaturschwankungen und Vibrationen ausgesetzt sind.

Die zentralen Thesen

  • Randverschweißte Metallbälge sind für die Temperaturanpassung, Schwingungsdämpfung und Leckagevermeidung unabdingbar.
  • Sie bestehen aus dünnen Metallblechen wie Edelstahl oder Titan und sind an den Rändern verschweißt, um eine sichere Abdichtung zu gewährleisten.
  • Diese Bälge sind äußerst anpassungsfähig und werden zur präzisen Steuerung in der Luft- und Raumfahrt, der Medizinbranche und der Automobilindustrie eingesetzt.
  • Ihre Konstruktion ermöglicht Bewegungen entlang axialer, lateraler und winkliger Ebenen, um unterschiedlichen Belastungen und Umgebungsbedingungen gerecht zu werden.
  • Die Herstellung umfasst wichtige Schritte wie Stanzen, Reinigen, Zusammenschweißen von Membranen und strenge Tests, um eine dichte Funktionalität sicherzustellen.
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Was sind kantengeschweißte Metallbälge

Kantengeschweißte Metallbälge sind dafür ausgelegt, Temperaturschwankungen zu bewältigen, Vibrationen zu dämpfen und Leckagen in verschiedenen mechanischen Systemen zu verhindern. Diese Komponenten bestehen aus dünnen, kreisförmigen Metallblechen, die an den Kanten versetzt zusammengeschweißt sind, wodurch eine dichte, hermetische Abdichtung entsteht.

Die Dicke der Metallbleche und die Materialauswahl können je nach Bedarf variieren. Die Optionen reichen von Edelstahl bis hin zu Legierungen mit hohem Nickelanteil, wobei jede Option auf der Grundlage der Betriebsumgebung und der Belastung durch verschiedene Chemikalien ausgewählt wird. Die Anpassungsfähigkeit dieser Bälge ermöglicht es ihnen, sich an Bewegungen entlang verschiedener Achsen anzupassen – axial, seitlich und winklig.

Arten von kantengeschweißten Metallbälgen

Ruhender Wellenbalg

Resting Ripple Bellows verfügen über gleichmäßig konturierte Platten, die für außergewöhnliche Flexibilität sorgen und trotz ihrer kompakten Größe einen längeren Axialhub ermöglichen. Diese Bälge sind für Hochleistungsumgebungen konzipiert, können mit verschiedenen Drücken umgehen und gewährleisten dabei minimale Leckagen.

Das Design von Resting Ripple Bellows ist in extrem kalten Umgebungen von entscheidender Bedeutung. Sie sind so gefertigt, dass sie eine hervorragende Haltbarkeit bieten und dichte Abdichtungen gewährleisten, sodass die Systemintegrität unter kryogenen Bedingungen erhalten bleibt.

Jede Falte im Balg ist gleichmäßig, was zu einer konstanten Federrate führt. Dies erhöht die Lebensdauer der Komponenten und gewährleistet eine zuverlässige Leistung.

Einfacher Balg

Einseitig geschwungene Bälge sind für ihre geraden, flachen Abschnitte bekannt. Bei diesen Bälgen treten jedoch häufig Probleme mit der Schweißqualität auf.

Das Hauptproblem sind die wärmebeeinflussten Zonen. Diese Zonen weisen bei Single Sweep Bälgen größere Inkonsistenzen auf, was ihre Gesamtzuverlässigkeit im Vergleich zu anderen Typen wie Ruhewellbälgen beeinträchtigt.

Die gerade Struktur von Single Sweep Bellows erschwert die gleichmäßige Wärmeverteilung während des Schweißvorgangs. Diese ungleichmäßige Wärmeverteilung kann dazu führen, dass die Mikrostruktur in diesen Zonen erheblich variiert. Solche Abweichungen können zu schwächeren Schweißverbindungen führen.

Verschachtelte Wellenbälge

Nesting Ripple Bellows sind für hohe Leistung in anspruchsvollen Situationen konzipiert. Ihre Konstruktion besteht aus gleichmäßig geformten Platten, die sowohl die Kompression als auch die Flexibilität verbessern. Diese einzigartige Struktur ermöglicht es ihnen, intensiven Druck auszuhalten und gleichzeitig die Federrate niedrig zu halten. Damit sind sie perfekt für Aufgaben geeignet, die eine präzise Kontrolle der Bewegung erfordern.

Die Bälge sind besonders robust aufgrund ihrer dicken Faltungsstruktur, die für zusätzliche Haltbarkeit sorgt. Dies ist in Umgebungen, in denen Korrosion häufig vorkommt, von entscheidender Bedeutung, wie beispielsweise bei Metallventilen in industriellen Umgebungen oder bei medizinischen Bälgen, die Kantenschweißen erfordern. Diese Eigenschaften stellen sicher, dass Nesting Ripple Bellows die strengen Standards erfüllen, die für verschiedene Arten von Bälgen Dichtungen, wodurch sie sowohl für dynamische als auch statische Anwendungen zuverlässig sind.

Doppellagiger Balg

Doppellagige Bälge werden durch Zusammenschweißen zweier dünner Metallplatten hergestellt. Dieser Prozess erhöht ihre Festigkeit und Flexibilität, sodass sie für Hochdrucksituationen geeignet sind. Die verwendete Schweißtechnik ist hochentwickelt und stellt sicher, dass die Bälge sowohl langlebig als auch leicht beweglich sind, was in dynamischen Umgebungen entscheidend ist. Diese Bälge sind besonders nützlich in Szenarien, die ein starkes Anfangsdrehmoment erfordern, für die einlagige Versionen möglicherweise nicht geeignet sind.

Durch die Konstruktion doppellagiger Bälge kann auf die Verwendung dickerer Metallplatten verzichtet werden, was von Vorteil sein kann. Dadurch wird der Balg nicht nur leichter, sondern seine Gesamtfunktion in der Balgbaugruppe wird auch verbessert. Diese Art von Design ist perfekt für Metallbalgdichtungen und bietet zuverlässige Leistung unter Belastung, ohne die Funktion des Balgs zu beeinträchtigen.

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Die gängigen Materialien für kantengeschweißte Metallbälge

Edelstahl

Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und starken mechanischen Eigenschaften wird Edelstahl häufig zur Herstellung von kantengeschweißten Metallbälgen verwendet.

  • 316L Qualität: Besonders wirksam im Meeres- und Chemiebereich, da es Molybdän enthält, das Lochfraß und Spaltkorrosion vorbeugt.
  • 304L Güteklasse: Bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit und lässt sich leicht formen, wodurch es für verschiedene allgemeine Zwecke geeignet ist.
  • 321 Güteklasse: Empfohlen für Anwendungen mit hohen Temperaturen, da es Titan enthält, das vor Korrosion schützt, die bei Temperaturen bis zu 900 °C an Korngrenzen auftreten kann.
  • 347 Qualität: Enthält Niob, das hilft, die Festigkeit bei Temperaturen bis zu 870 °C zu erhalten.

Nickellegierungen

Nickellegierungen sind für die Herstellung kantengeschweißter Metallbälge von entscheidender Bedeutung, da sie extremen Umgebungsbedingungen standhalten. Diese Legierungen werden aufgrund ihrer Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, Korrosion und Oxidation sehr geschätzt.

  • Inconel: Eine Nickel-Chrom-Legierung, die besonders für ihre Temperaturbeständigkeit von bis zu 1100 °C bekannt ist. Sie eignet sich daher perfekt für die Luft- und Raumfahrt sowie die chemische Verarbeitungsindustrie, wo hohe Hitze und Oxidation häufige Herausforderungen darstellen.
  • Monel: Monel ist eine weitere wichtige Legierung, die hauptsächlich in der Schifffahrt und der chemischen Verarbeitung eingesetzt wird. Monel ist eine Kombination aus Nickel und Kupfer. Seine Stärke liegt in seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit gegenüber verschiedenen Säuren und Basen, wodurch die Ausrüstung vor aggressiven chemischen Einflüssen geschützt wird.
  • Hastelloy: Hastelloy zeichnet sich durch seine herausragende Leistung unter schwierigen Bedingungen aus und ist in Branchen wie der chemischen Verarbeitung und Energieerzeugung die erste Wahl. Es kommt außergewöhnlich gut mit hohen Temperaturen und korrosiven Materialien zurecht und bietet Zuverlässigkeit und Haltbarkeit dort, wo es am meisten gebraucht wird.

Titan

Titan zeichnet sich durch sein beeindruckendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aus, eine Eigenschaft, die bei der Herstellung kantengeschweißter Metallbälge von entscheidender Bedeutung ist. Diese Bälge aus Titan weisen sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf.

Die in dieser Anwendung am häufigsten verwendeten Titanarten sind handelsübliches Reintitan (CP) der Güteklassen 2 und 5. Diese Güteklassen werden aufgrund ihrer mittleren Festigkeit und hervorragenden Korrosionsbeständigkeit bevorzugt.

In Szenarien, in denen eine erhöhte Haltbarkeit erforderlich ist, werden Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V empfohlen. Diese spezielle Legierung erhöht die Fähigkeit des Balgs, extremen Temperaturen und Drücken standzuhalten.

Berylliumkupfer

Berylliumkupferlegierungen, insbesondere die Güten C17200 und C17300, sind für die Herstellung von Metallbälgen von entscheidender Bedeutung. Diese Bälge profitieren erheblich von den einzigartigen Eigenschaften von Berylliumkupfer. Zu diesen Eigenschaften gehören vor allem hervorragende Federeigenschaften und eine hohe Ermüdungsbeständigkeit, wodurch diese Legierungen ideal für Anwendungen sind, bei denen wiederholtes Biegen erforderlich ist.

  • Klasse C17200: Enthält etwa 1,9% Beryllium. Diese Zusammensetzung ist entscheidend für Anwendungen, bei denen Haltbarkeit unter wiederholter Belastung erforderlich ist. Sie trägt dazu bei, die Integrität der Federeigenschaften auch bei Dauergebrauch aufrechtzuerhalten und stellt sicher, dass der Balg über einen langen Zeitraum zuverlässig funktioniert.
  • C17300: Enthält etwa 1,6% Beryllium und bietet nicht nur Festigkeit, sondern auch hervorragende elektrische Leitfähigkeit. Dadurch eignet es sich besonders für Faltenbalgdichtungen in Umgebungen, in denen elektrische Eigenschaften entscheidend sind. Diese Güte unterstützt somit sowohl die mechanische Festigkeit als auch die elektrische Effizienz.

Spezialmetalle

  • AM350: Eine Art verstärkter Edelstahl, der sich aufgrund seiner Robustheit und Widerstandsfähigkeit gegen Zersetzung bei hohen Temperaturen perfekt für Branchen wie die Luft- und Raumfahrt und die Energieerzeugung eignet.
  • Haynes 242: Zeichnet sich durch seine Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit aus, selbst bei Temperaturen von bis zu 1200 °C (2192 °F).

Herstellungsprozess von kantengeschweißten Metallbälgen

Stanzen der Membranen

Der Herstellungsprozess von kantengeschweißten Metallbälgen beginnt mit dem Stanzen dünner Metallbleche. Dies geschieht mithilfe einer hydraulischen Presse, die mithilfe von Patrizen und Matrizen diese Bleche zu Membranplatten formt. Jede Membranplatte muss eng in die nächste passen, ein Designaspekt, der als Verschachtelung bezeichnet wird.

Dabei kommt den Patrizen- und Matrizenformwerkzeugen eine zentrale Bedeutung zu. Sie sorgen dafür, dass jede Membranplatte nicht nur die erforderliche Krümmung aufweist, sondern auch die genaue Tiefe und Kontur hat, die für die nächsten Fertigungsschritte notwendig sind.

Reinigung der Membrane

Nach dem Stanzen werden die Membranen gründlich gereinigt. Eventuelle Fett-, Schmutz- oder andere Verunreinigungen können den Schweißvorgang beeinträchtigen und die Leistung des Balgs beeinträchtigen. Die Reinigung umfasst mehrere präzise Schritte:

  1. Lösungsmittelbäder: Die Membranen werden in chemische Lösungsmittel getaucht. Diese Lösungsmittel lösen Fett und andere ölige Substanzen auf.
  2. Ultraschallreinigung: Dabei werden hochfrequente Schallwellen eingesetzt, um feinere Partikel und Rückstände zu entfernen, die im Lösungsmittelbad möglicherweise nicht erfasst werden.

Anschließend wird jede Membran sorgfältig geprüft. Diese Prüfung stellt sicher, dass durch die Reinigung alle unerwünschten Substanzen entfernt wurden. Erst nach Bestätigung der Sauberkeit sind die Membranen zum Schweißen bereit.

Schweißen des Innendurchmessers

Nach der Reinigung der Membranen werden verschiedene moderne Schweißverfahren wie Plasma-, Laser-, Lichtbogen- oder Elektronenstrahlschweißen eingesetzt, um eine männliche und eine weibliche Membran am Innendurchmesser miteinander zu verschmelzen, sodass eine einzelne Windung entsteht.

Die Wahl des richtigen Schweißverfahrens hängt von der Aufgabe des Balgs, den verwendeten Materialien und der erforderlichen Festigkeit der Schweißnaht ab.

Stapeln von Windungen

Techniker stapeln diese Windungen – jede mit einem männlichen oder weiblichen Ende – abwechselnd auf eine Welle. Diese Methode stellt sicher, dass die Windungen ohne Lücken zusammenpassen und eine nahtlose Ausrichtung gewährleistet ist.

Schweißen des Außendurchmessers

Das Schweißen der äußeren Abschnitte geschichteter Windungen bildet das entscheidende Rückgrat kantengeschweißter Metallbälge und wird als OD-Schweißen bezeichnet.

Bei diesem Verfahren stellt die Wärmeverformung eine große Herausforderung dar. Um dieses Problem zu lösen, platzieren Techniker Kühlringe zwischen jeder Windung. Diese Ringe wirken als Wärmeabsorber, verhindern eine unerwünschte Wärmeausdehnung und tragen dazu bei, die genaue Form des Balgs beizubehalten.

Schweißendstücke

Nach Abschluss der Außendurchmesserschweißung konzentrieren sich die Techniker auf das Anbringen spezieller Endstücke wie Flansche und Armaturen. Jedes Endstück muss perfekt ausgerichtet und sicher verschweißt sein, um die Gesamtintegrität und Funktionalität des Balgs aufrechtzuerhalten.

Die Auswahl von Endstücken wie Flanschen und Armaturen hängt von den individuellen Anforderungen und Umgebungsfaktoren der Anwendung ab. In einer Hochdruckumgebung können beispielsweise robustere und langlebigere Materialien erforderlich sein, um solchen Bedingungen standzuhalten, ohne zu versagen. Jeder Verbindungspunkt zwischen dem Balg und diesen Endstücken muss strenge Standards erfüllen, um Leckagen zu vermeiden und Haltbarkeit zu gewährleisten.

Inspektion und Prüfung

Jede Balgeinheit wird im Rahmen der Qualitätskontrolle einem Dichtheitstest unterzogen. Bei diesem Test wird geprüft, ob der Balg den Druckwerten, für die er ausgelegt ist, ohne Fehler standhält. Er trägt dazu bei, die mechanische Festigkeit des Balgs auch bei unterschiedlichen Temperaturen und unterschiedlichen Belastungen aufrechtzuerhalten.

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Die Vorteile von kantengeschweißten Metallbälgen

Hohe Flexibilität und Hublänge

Kantengeschweißte Metallbälge zeichnen sich durch ihre außergewöhnliche Hublänge aus, die bis zu 90% ihrer freien Länge beträgt. Diese Eigenschaft übertrifft die Hubkapazität von geformten oder hydrogeformten Bälgen von 10-20% deutlich.

Das Design der randgeschweißten Bälge trägt zu ihrer überlegenen Flexibilität und Funktionalität bei. Sie funktionieren zuverlässig unter verschiedenen Vakuumdrücken.

Haltbarkeit und lange Lebensdauer

Durch die Ganzmetallkonstruktion der kantengeschweißten Bälge können diese zahlreichen Ausdehnungs- und Kontraktionszyklen standhalten, ohne an Integrität zu verlieren.

Auch die Konstruktionsweise von randgeschweißten Bälgen trägt zu ihrer Robustheit bei. Das Schweißen an den Rändern verstärkt nicht nur die Struktur, sondern erhöht auch ihre Lebensdauer im Vergleich zu anderen Balgarten erheblich. Diese verlängerte Lebensdauer ist besonders bei Anwendungen von Vorteil, bei denen ein häufiger Austausch unpraktisch ist.

Auslaufsichere Leistung

Kantengeschweißte Bälge zeichnen sich durch hermetisch abgedichtete Verbindungen aus, die durch die Präzision des Kantenschweißverfahrens entstehen. Jede Membran wird zusammengeschweißt, um starke, langlebige Verbindungen zu bilden. Diese Verbindungen spielen eine wichtige Rolle dabei, zu verhindern, dass die Bälge bei Umweltbelastungen oder Kontakt mit Chemikalien versagen, und bewahren so ihre Integrität im Laufe der Zeit.

Große Materialauswahl

Kantengeschweißte Bälge zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden können. Dazu gehören hochfeste rostfreie Stähle, leichtes Titan und langlebige Nickel-Superlegierungen. Eine derart vielfältige Materialpalette ermöglicht eine individuelle Anpassung an die spezifischen Anforderungen verschiedener Anwendungen.

Wenn eine Anwendung beispielsweise eine hohe Hitzebeständigkeit erfordert, sind Nickel-Superlegierungen aufgrund ihrer überlegenen Hitzetoleranz ideal. Andererseits wird Titan für Anwendungen bevorzugt, bei denen sowohl geringes Gewicht als auch Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind. Edelstahl wird allgemein für seine Robustheit und Festigkeit geschätzt und ist daher eine zuverlässige Wahl für den allgemeinen Gebrauch.

Anpassung

Kantengeschweißte Bälge können in hohem Maße an spezifische Branchenanforderungen angepasst werden und gewährleisten so optimale Leistung in verschiedenen Anwendungen. Diese Anpassungen können Änderungen in Größe, Form, Materialien und Arten von Endanschlüssen umfassen.

Durch diesen Anpassungsprozess lässt sich der Balg nahtlos in verschiedene Systeme integrieren und verbessert so sowohl die Effizienz als auch die Zuverlässigkeit des Betriebs.

Konstruktionsüberlegungen für kantengeschweißte Metallbälge

Baumaterialien

Materialien wie Edelstahl, Inconel, Hastelloy und Titan werden aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften für kantengeschweißte Bälge ausgewählt. Jedes Material eignet sich hervorragend für unterschiedliche Betriebsbedingungen, was sich auf die Auswahl auswirkt.

Edelstahl wird aufgrund seiner Kosteneffizienz und Zuverlässigkeit häufig verwendet. Er verträgt mittlere Temperaturen und ist korrosionsbeständig, weshalb er häufig für verschiedene Standardanwendungen verwendet wird.

Inconel zeichnet sich durch seine bemerkenswerte Festigkeit und thermische Toleranz aus. Es bleibt auch bei großer Hitze stabil und ist daher ideal für Anwendungen mit hohen Temperaturen.

Hastelloy wird wegen seiner außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit sehr geschätzt. Dies macht es besonders nützlich in Umgebungen, in denen chemische Einflüsse eine Rolle spielen, da es Langlebigkeit und Zuverlässigkeit gewährleistet.

Titan ist zwar teurer, bietet aber bei gewichtssensiblen Anwendungen erhebliche Vorteile. Sein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht ist in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt von entscheidender Bedeutung.

Membranplattendicke

Die Dicke der Membranplatten in randgeschweißten Metallbälgen bestimmt die Federrate und die Belastungskapazität des Balgs. Dünnere Platten machen den Balg flexibler und weniger belastungsanfällig, was seine Lebensdauer durch geringeren Verschleiß verlängert. Darüber hinaus trägt die richtige Dicke dazu bei, die Wärme während des Betriebs effektiv zu regulieren und so die allgemeine Gesundheit und Funktion des Balgs zu erhalten.

Um es genauer zu sagen: Eine dünnere Membranplatte führt zu einer niedrigeren Federrate. Das bedeutet, dass sich der Balg leichter zusammendrücken und ausdehnen lässt, was für Anwendungen von Vorteil ist, die eine hohe Flexibilität erfordern. Diese Flexibilität sollte jedoch nicht die Fähigkeit des Balgs beeinträchtigen, den erforderlichen Belastungen standzuhalten.

Darüber hinaus beeinflusst die Dicke die Wärmeableitung. Während des Betriebs ist Wärmeentwicklung unvermeidlich, aber übermäßige Hitze kann den Balg beschädigen. Eine richtig gewählte Dicke ermöglicht eine ausreichende Wärmeableitung von kritischen Bereichen und stellt sicher, dass der Balg bei unterschiedlichen Temperaturen effizient funktioniert.

Strichlänge

Diese Bälge können bis zu 90% ihrer freien Länge gedehnt werden. Diese Eigenschaft ist ein erheblicher Vorteil, insbesondere im Vergleich zu geformten Bälgen. Eine hohe Hubkapazität ist bei Anwendungen, die extreme Flexibilität und Robustheit erfordern, von entscheidender Bedeutung.

Membranplattenform

Durch die Verbesserung der Form der Membranplatte lässt sich die Leistung des Balgs verbessern. Das Hauptziel bei der Optimierung der Form der Membranplatte besteht darin, eine perfekte Balance zu finden. Diese Balance soll die Betriebseffizienz des Balgs maximieren und gleichzeitig sicherstellen, dass er während des Kantenschweißprozesses strukturell stabil bleibt.

Maße

Der Innendurchmesser (ID), der Außendurchmesser (OD) und die Gesamtlänge sind Schlüsselfaktoren, die auf spezifische Betriebsanforderungen zugeschnitten sind.

In der Vakuumindustrie beispielsweise ist der Platz innerhalb von Geräten oft begrenzt. Hier werden Faltenbälge mit kleinerem Innendurchmesser und größerer Länge bevorzugt. Diese Konstruktion stellt sicher, dass der Faltenbalg trotz der räumlichen Einschränkungen die erforderliche Bewegung oder den erforderlichen Hub ausführen kann.

In Umgebungen mit korrosiven Materialien oder extremen Temperaturen hilft die Wahl eines doppellagigen Balgs mit dem richtigen Innen- und Außendurchmesser, solchen harten Bedingungen standzuhalten. Die Dicke und Materialqualität der Balgwände kann Schäden vorbeugen und eine langfristige Zuverlässigkeit gewährleisten.

Darüber hinaus muss die Anzahl der Faltenbälge sorgfältig auf der Grundlage der Betriebstemperatur ausgewählt werden, insbesondere während Ausheizprozessen in der Fertigung oder Wartung. Die richtige Anzahl an Faltenbälgen ermöglicht es dem Balg, sich effektiv auszudehnen und zusammenzuziehen, was sich direkt auf seine Funktionalität und Lebensdauer auswirkt.

Federrate

Die Federrate gibt an, wie viel Kraft erforderlich ist, um die Feder zusammenzudrücken oder auszudehnen. Um diese Rate anzupassen, können Sie die Materialien, das Design des Balgs und die Anzahl der Windungen ändern.

Erstens haben die Materialeigenschaften großen Einfluss auf die Federrate. Ein Material mit einem höheren Elastizitätsmodul macht den Balg steifer. Das bedeutet, dass mehr Kraft nötig ist, um seine Form zu verändern.

Zweitens beeinflusst auch die Konstruktion des Balgs, insbesondere seine Dicke und die Form seiner Windungen, die Federrate. Dickere Bälge oder solche mit einem bestimmten Windungsprofil sind tendenziell steifer und verändern somit die zum Zusammendrücken oder Ausdehnen erforderliche Kraft.

Und schließlich bedeuten mehr Windungen normalerweise auch eine geringere Federrate, wodurch sich der Balg leichter zusammendrücken oder ausdehnen lässt.

Druck und Temperatur

Bei der Herstellung von Metallbälgen für den Einsatz in Hochdruckszenarien müssen der maximale Druck und die maximale Temperatur berücksichtigt werden, denen sie ausgesetzt sind. Diese Faktoren bestimmen die Materialauswahl, die Wandstärke und die Gesamtbelastbarkeit des Balgs.

Die Wandstärke muss groß genug sein, um der Druckbelastung standzuhalten, gleichzeitig aber dünn genug sein, um die nötige Flexibilität zu bewahren.

Die Materialien müssen nicht nur den Umgebungsbedingungen standhalten, sondern auch ein Versagen des Balgs verhindern.

Anwendungsbereiche für kantengeschweißte Metallbälge

  • Medizinischen Bereich: Im medizinischen Bereich sind sie für Geräte wie Herzunterstützungspumpen und künstliche Herzen unverzichtbar, da sie dabei helfen, Blut- und Medikamentenflüsse präzise zu steuern. Diese Bälge sorgen auch dafür, dass elektronische Komponenten abgedichtet und vor Körperflüssigkeiten geschützt bleiben.
  • Automobilbereich: Im Automobilbereich finden sich diese Bälge in Komponenten wie AGR-Ventilen und Turbolader-Stellgliedern. Sie spielen eine Schlüsselrolle bei der Kontrolle der Emissionen und der Verbesserung der Motoreffizienz. Die Präzision dieser Bälge sorgt dafür, dass Fahrzeuge reibungslos und effizient funktionieren.
  • Messgeräte: Für Messgeräte wie Druckmessgeräte und Sensoren sind kantengeschweißte Metallbälge unverzichtbar. Sie ermöglichen genaue Messwerte in Systemen wie Hydraulikspeichern und Durchflussregelventilen.
  • Luft- und Raumfahrt: Die anspruchsvollen Bedingungen von Atmosphären- und Weltraumoperationen erfordern Komponenten, die unter extremen Bedingungen einwandfrei funktionieren.
  • Öl- und Gasindustrie: Die Öl- und Gasindustrie profitiert von der Haltbarkeit dieser Bälge, die rauen Umgebungen standhalten.

Was ist der Unterschied zwischen kantengeschweißten und geformten Bälgen?

Herstellungsprozess

Randgeschweißter Balg werden in einem sorgfältigen Verfahren hergestellt, bei dem dünne Metallmembranen gestanzt und geschweißt werden. Jede Membran wird präzise in die gewünschte Form geschnitten, bevor sie am Innen- und Außendurchmesser geschweißt wird. Dieses Verfahren gewährleistet ein hohes Maß an Präzision bei den endgültigen Abmessungen und der Leistung des Balgs und macht ihn für Anwendungen geeignet, die genaue Spezifikationen erfordern.

Geformter Balg werden durch die Umformung dünnwandiger Metallrohre unter Einsatz hydraulischer oder mechanischer Kräfte hergestellt. Bei diesem Verfahren wird das Rohr durch Ausdehnen oder Zusammenziehen seines Durchmessers je nach Bedarf in eine gewundene Struktur geformt. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass man Bälge in durchgehender Länge und verschiedenen Formen herstellen kann, was Flexibilität bei Design und Anwendung bietet.

Materialien

Randgeschweißter Balg werden aus Materialien wie Edelstahl, Titan, Inconel und Hastelloy hergestellt. Diese Stoffe werden aufgrund ihrer außergewöhnlichen Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten, ausgewählt. Beim Kantenschweißen, bei dem diese robusten Materialien miteinander verbunden werden, müssen sie nicht nur großer Hitze standhalten, sondern auch ihre strukturelle Integrität unter harten Betriebsbedingungen bewahren.

Geformter Balg verwenden oft weichere Metalle wie Messing oder Bronze. Diese Metalle sind hochflexibel, eine notwendige Eigenschaft, um der mechanischen Belastung während des Faltenbalgformungsprozesses standzuhalten. Die Duktilität und Dehnbarkeit von Messing und Bronze verhindern, dass sie beim Formen reißen, und stellen sicher, dass die Faltenbälge nach der Formgebung ihre Form und Funktion behalten.

Kosten

Randgeschweißter Balg sind bei kleineren Mengen tendenziell budgetfreundlicher. Dieser Kostenvorteil ergibt sich aus den geringeren anfänglichen Werkzeugkosten. Daher sind sie empfehlenswert, wenn Ihr Produktionsbedarf nicht umfangreich ist.

Geformter Balg erweisen sich bei der Produktion in großem Maßstab als wirtschaftlicher. Der Grund für diese Kosteneffizienz ist die Automatisierung ihres Herstellungsprozesses, die die Kosten pro Einheit erheblich senkt. Daher sind sie ideal für größere Produktionsanforderungen.

Flexibilität und Bewegung

Randgeschweißter Balg sind für ihre dünnen Membranen bekannt, die ihre Flexibilität und Bewegungsfreiheit deutlich verbessern. Sie sind besonders effektiv bei der Bereitstellung einer längeren Hublänge und zeichnen sich sowohl bei axialer Kompression als auch bei Dehnung aus. Diese Bälge sind auch besser für die Bewältigung von Winkel- und Querverschiebungen geeignet, was sie in dynamischen Umgebungen, in denen solche Bewegungen üblich sind, vorzuziehen macht.

Geformter Balg verfügen über dickere Wände, die ihre Steifigkeit erhöhen und ihre Flexibilität verringern. Dadurch sind sie weniger in der Lage, den Bewegungsbereich zu erreichen, den randgeschweißte Bälge bewältigen können. Diese inhärente Steifigkeit schränkt ihre Verwendbarkeit in Anwendungen ein, die eine hohe Anpassungsfähigkeit und umfangreiche Bewegungshandhabung erfordern. Daher stellen randgeschweißte Bälge für die meisten dynamischen Anwendungen eine effektivere Lösung dar.

Leistung

Kantengeschweißte Bälge haben gegenüber geformten Bälgen einen deutlichen Vorteil, insbesondere beim Umgang mit Hochdrucksituationen, extremen Temperaturen und aggressiven chemischen Umgebungen.

Abschluss

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass kantengeschweißte Metallbälge aufgrund ihrer außergewöhnlichen Flexibilität und Haltbarkeit in anspruchsvollen Umgebungen sehr geschätzt werden. Sie werden aus Materialien wie Edelstahl oder Titan hergestellt und sind daher besonders korrosions- und temperaturbeständig, was sie zu einer zuverlässigen Wahl für vielfältige Anwendungen macht. Ihre Präzision bei der Herstellung unterscheidet sie von anderen Balgtypen und gewährleistet dort, wo es darauf ankommt, eine überlegene Leistung.

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