Was ist Schlauchcrimpen? Komponenten, Funktionsprinzip und Crimpertypen

Schlauchcrimpen ist ein kontrollierter Fertigungsprozess, der einen Hydraulikanschluss dauerhaft mit einem Schlauch verbindet, indem eine Metallhülse radial um den Schlauch und den Anschlussstutzen verformt wird. Es ist kein Quetschen, Zerdrücken oder Pressen in eine Richtung. Es ist ein radialer Verschluss mit mehreren Backen, der die Hülse gleichzeitig von allen Seiten nach innen komprimiert und den Anschlussstutzen, die Schlauchverstärkung und die Hülse zu einer einzigen druckbeständigen Baugruppe verbindet.

Wenn das nach mehr als einem mechanischen Quetschen klingt, dann ist es das auch. Die fertige Verpressung hat einen Ziel-Außendurchmesser, eine Messposition und ein Toleranzfenster, das in Hundertstelmillimetern gemessen wird. Eine Verpressung, die “richtig aussieht”, kann unter Druck dennoch lecken oder abblasen. Deshalb ist die Frage “Was ist Schlauchcrimpen” eigentlich drei Fragen: was der Prozess bewirkt, wie die Kraft erzeugt wird und wie das Ergebnis überprüft wird. Dieser Artikel beantwortet alle drei und schließt mit den Crimpformaten, die TRC für jede Schlauchklasse baut.

Die Anatomie einer gecrimpten Schlauchleitung

Eine gecrimpte Schlauchleitung hat fünf funktionale Teile. Jedes davon ist eine Variable und jedes ist eine potenzielle Fehlerquelle, wenn es nicht stimmt.

Schlauch, Stutzen, Hülse und Matrize bilden ein kontrolliertes System. Der Anschluss- und Schlauchhersteller veröffentlicht eine Crimpanweisung, die einen bestimmten Schlauch mit einem bestimmten Stutzen, einer bestimmten Hülse, einer bestimmten Matrize und einem bestimmten Ziel-Crimp-Durchmesser verbindet. Überträgt man eine Variable ohne Validierung auf ein anderes System, gilt das veröffentlichte Ziel nicht mehr.

Die kurze Antwort. Eine Schlauchcrimp-Maschine “bringt die Baugruppe nicht zum Funktionieren”. Sie führt eine validierte Crimpanweisung aus. Die Anweisung ist es, die die Baugruppe vertretbar macht.

Wie die Maschine Kraft erzeugt, ohne etwas zu verbiegen

Eine Schlauchcrimp-Maschine sieht aus, als würde sie die Hülse zerdrücken. Was sie tatsächlich tut, ist radial zu quetschen. Im Maschinenkopf schließt sich ein Ring aus segmentierten Matrizen gleichzeitig nach innen und umgibt die Hülse von allen Seiten gleichzeitig. Die Kraft kommt von einem Hydraulikzylinder, und die Vervielfachung sorgt dafür, dass ein kleiner Input einen sehr großen Output erzeugt.

Das Prinzip hinter dieser Vervielfachung ist das Pascalsche Gesetz, aufgestellt von Blaise Pascal 1653 und veröffentlicht 1663. Eine Druckänderung an einem beliebigen Punkt in einer eingeschlossenen, inkompressiblen Flüssigkeit wird unvermindert und in alle Richtungen durch die Flüssigkeit übertragen. Da Druck gleich Kraft geteilt durch Fläche ist, erzeugt eine kleine Kraft auf einen kleinen Eingangskolben denselben Druck in einem größeren Ausgangszylinder, und die Ausgangskraft skaliert mit dem Flächenverhältnis. Die Flüssigkeit muss inkompressibel sein. Deshalb verwendet das System Hydrauliköl und keine Druckluft.

Deshalb kann ein 3 kW Elektromotor an einer Werkstatt-Crimpmaschine 137 Tonnen Radialkraft erzeugen und warum eine 830-Tonnen-Industriemaschine keinen 830-Tonnen-Motor benötigt. Die Energieerhaltung gilt weiterhin. Die Strecke, die die Pressbacken zurücklegen, ist umgekehrt proportional zum Flächenverhältnis, sodass eine kleine Eingangskraft über eine lange Strecke eine große Ausgangskraft über eine kurze Strecke bewegt. Das Prinzip der hydraulischen Presse, 1795 von Joseph Bramah patentiert, ist dieselbe Idee, angewandt auf industrielle Kraftvervielfachung.

Was beim Crimpen im Inneren der Ferrule passiert

Wenn sich die Pressbacken schließen, geschehen drei Dinge gleichzeitig.

1. Die Ferrule-Wand wird nach innen gedrückt. Es greift die Schlauchdecke und beißt sich in die Verstärkungslage.
2. Der Schlauch selbst verformt sich. Die Außendecke wird nach innen gedrückt, die Drahtverstärkung wird teilweise zusammengedrückt und der Innenschlauch wird gegen den Anschlussstutzen gepresst.
3. Die Rändelungen oder Widerhaken des Stutzens greifen. Bei einer No-Skive-Ausführung beißt sich der Stutzen in den Innenschlauch; bei einer Skive-Ausführung greift er direkt in die Drahtlage. In beiden Fällen bildet dies die primäre mechanische Verriegelung.

Wenn alle drei korrekt sind, weist die fertige Verpressung eine mechanische Verriegelung auf, die dem Abziehen widersteht, eine Druckdichtung zwischen Innenschlauch und Stutzen sowie eine saubere Verformung, die die Drahtverstärkung nicht beschädigt. Ist eine davon falsch, kommt es zu Leckage (Dichtung versagt), Abblasen (Verriegelung versagt) oder einem Schlauch, der die erste Druckprüfung besteht, aber unter Impulsbelastung frühzeitig platzt (Draht beschädigt).

Die Kaltverschweißungs-Physik hinter einer Verpressung

Dies ist der Teil, der in den meisten Antworten auf “Was ist Schlauchverpressen?” übergangen wird, und es ist der Teil, der erklärt, warum eine ordnungsgemäß verpresste Verbindung mechanisch stärker ist als eine gelötete oder hartgelötete. Die Wikipedia-Artikel zur Crimpverbindung) beschreibt den zugrundeliegenden Mechanismus in einem Satz, den es wert ist, im Detail zu entfalten: Eine effektive Verpressung verformt das Metall über seine Streckgrenze hinaus, sodass das komprimierte Material Spannung im umgebenden Verbinder verursacht und hohe Haftreibung zwischen den Teilen erzeugt.

Dieser Satz enthält drei technische Konzepte. Das erste ist die Streckgrenze. Stahl- und Messinghülsen verhalten sich bei geringer Belastung elastisch. Üben Sie ein wenig Druck aus, und sie federn zurück. Überschreiten Sie die Streckgrenze, und die Verformung wird dauerhaft. Der Crimphub ist so bemessen, dass die Hülsenwand weit über die Streckgrenze hinaus in die plastische Verformung gebracht wird, sodass die fertige Form nicht zurückfedert, wenn sich die Crimpeinsätze zurückziehen.

Das zweite Konzept ist die Eigenspannung. Nach dem Zurückfahren der Pressbacken versucht die Hülse, elastisch zurückzufedern, kann sich aber nicht vollständig erholen, da sie plastisch verformt wurde. Das Ergebnis ist ein Zustand innerer Spannung in der Hülse, der auf die Schlauchverstärkung und den Anschlussstutzen klemmt. Diese Klemmkraft ist es, die dem Abziehen unter Druckimpulsen widersteht.

Das dritte Konzept ist Haftreibung. Die Klemmkraft erzeugt Reibung zwischen jeder Kontaktfläche: Hülse-zu-Draht, Draht-zu-Draht, Stutzen-zu-Innenschlauch, Stutzen-zu-Draht. Haftreibung ist es, was die Baugruppe unter axialer Belastung zusammenhält. Die Reibungskraft entspricht der Normalkraft multipliziert mit dem Reibungskoeffizienten. Erhöht man die Klemmkraft, steigt der Reibungswiderstand mit ihr. Deshalb verlässt sich eine korrekte Verpressung nicht allein auf einen “Presssitz”. Sie verlässt sich auf das Reibungsbudget, das durch die Restspannung erzeugt wird.

Die Kombination dieser drei Effekte wird in der Crimpliteratur als Kaltverschweißung. bezeichnet. Es wird keine Wärme zugeführt. Es wird keine Fülllegierung verwendet. Die beiden Metalloberflächen werden unter so hohem Druck in innigen Kontakt gezwungen, dass sie sich mechanisch wie ein einziges Stück verhalten. Die Verbindung ist gasdicht, das heißt, Sauerstoff und Feuchtigkeit können die Grenzfläche nicht erreichen, um Korrosion zu verursachen. Die Verbindung ist mechanisch kontinuierlich. Sie weist nicht die spröde intermetallische Schicht auf, die eine gelötete oder hartgelötete Verbindung erzeugt.

Verpressen im Vergleich zu Weichlöten, Hartlöten und Schweißen

Der Kaltverschweißungsmechanismus erklärt, warum das Verpressen wärmebasierte Fügeverfahren in vielen Hochdruck-Fluidanwendungen verdrängt hat. Jedes Fügeverfahren hat eine andere Physik und eine andere Schwäche.

Der entscheidende Punkt ist, dass Weich- und Hartlöten auf einer Lotlegierungsschicht an der Verbindungsstelle beruhen. Diese Schicht ist immer das schwache Glied. Beim Crimpen entsteht keine Lotschicht. Die Verbindung besteht zwischen den ursprünglichen Grundwerkstoffen, die unter hohem Druck in innigen Kontakt verformt werden. Deshalb führt Wikipedia die Vorteile des Crimpens gegenüber dem Löten auf: eine gasdichte Verbindung, die Korrosion verhindert, eine mechanisch festere Verbindung, da keine Legierung verwendet wird, Anwendbarkeit sowohl auf kleine als auch große Querschnitte und keine gefährlichen Hochtemperatur- oder giftigen Flussmittelprozesse.

Warum eine gecrimpte Verbindung einer gepressten Verbindung überlegen ist

Eine Werkstattpresse, manchmal lose als “Schlauchpresse” bezeichnet, übt Kraft in einer Richtung aus. Ein Stempel bewegt sich auf eine untere Matrize zu, und das Werkstück wird entlang einer einzigen Achse zusammengedrückt. Das erzeugt einachsige Kompression. Die Hülse wölbt sich senkrecht zur Last, die Schlauchverstärkung wird asymmetrisch belastet, und das fertige Profil ist tendenziell oval statt rund.

Eine radiale Schlauchcrimp-Maschine übt Kraft gleichzeitig aus allen Richtungen aus. Die Matrizen bilden einen geschlossenen Ring um die Hülse. Jedes Matrizensegment drückt nach innen, und die Segmente stützen sich gegenseitig über die Hülsenwand ab. Das Ergebnis ist eine konzentrische, wiederholbare Verformung, die einen runden, vorhersagbaren Fertigdurchmesser erzeugt. Die Verstärkung wird auf reine Kompression belastet, nicht auf Biegung. Das ist der technische Grund, warum radiales Crimpen eine festere, wiederholbarere Verbindung erzeugt als einachsiges Pressen.

Dies erklärt auch, warum das Werkzeug segmentiert ist. Eine einteilige Matrize kann sich nicht um einen montierten Fitting mit Sechskantmutter oder Winkel schließen, da der Fitting den Zugang von einer Seite blockiert. Segmentierte Matrizen öffnen sich wie eine Kamerablende, nehmen die Baugruppe auf und schließen sich dann radial. Die Geometrie wird durch die Physik des radialen Schließens und durch die praktische Notwendigkeit bestimmt, Schlauchleitungen zu laden und zu entladen.

Die Hülsenverformungssequenz, Schritt für Schritt

Wenn die Matrizen sich auf der Hülse schließen, läuft die Verformung in vier unterschiedlichen Phasen ab. Jede Phase hat einen Namen in der Crimp-Literatur, und jede ist ein Kontrollpunkt, um den das Crimp-Datenblatt aufgebaut ist.

Die Vier-Phasen-Abfolge ist der Grund, warum das Pressen als *Prozess* und nicht nur als Quetschen bezeichnet wird. Der vom Schlauch- und Armaturenhersteller veröffentlichte Ziel-Pressdurchmesser ist der fertige Außendurchmesser, der dem korrekten Abschluss von Phase 3 und der korrekten Restspannung nach Phase 4 entspricht. Die Messung des Pressdurchmessers ist im Grunde eine indirekte Messung, ob die Kaltpressschweiß-Abfolge korrekt abgeschlossen wurde.

Was eine Pressung “akzeptabel” macht”

Die Industriepraxis definiert eine bestandene Pressung durch Messung, nicht durch Aussehen. Die Referenz ist ISO/TS 17165-2:2018, die die Praktiken für Hydraulikschlauchleitungen festlegt, und SAE J517, die die Schlauchspezifikationen definiert. Die Abnahmekriterien konzentrieren sich auf vier Prüfungen.

Der Haken ist, dass eine reine Sichtprüfung nur einen Teil der Mängel erfasst. Die Pressdurchmesser-Messung ist die primäre Abnahmeprüfung, da sie Unterpressung, Überpressung, falsche Pressbacken und verschlissene Werkzeuge in einer einzigen Ablesung erfasst. Für Hochdruckanwendungen erfassen Prüfdruck- und Impulsprüfungen die verbleibenden Mängel.

Warum die Schlauchkonstruktion die Pressung bestimmt

Man kann nicht über das Pressen sprechen, ohne über den Schlauch zu sprechen. Der Armierungstyp im Schlauch bestimmt die Tonnageklasse, das Pressbackenprofil, ob Schälen erforderlich ist und das Zieldurchmesser-Fenster.

Aus diesem Grund muss ein Käufer, der in einer Crimpmaschinenspezifikation “bis zu 1 Zoll” liest, eine zweite Frage stellen: 1-Zoll-Geflechtschlauch oder 1-Zoll-4SH? Die beiden stellen unterschiedliche Crimpprobleme dar. Eine kompakte 60-Tonnen-Maschine bewältigt mühelos einen 1-Zoll-2SN-Schlauch, versagt jedoch bei einer 1-Zoll-4SH-Montage.

Schlauchcrimpen vs. Kaltverformen vs. Pressen

Diese drei Begriffe werden oft locker und in manchen Märkten synonym verwendet. Technisch gesehen handelt es sich nicht um denselben Vorgang. Kaltverformen ist ein Schmiedeverfahren, bei dem die Abmessungen durch sich trennende und schließende Matrizen verändert werden, oft unter Verwendung von Zentrifugal- oder Rollenwirkung. Crimpen verwendet direkte radiale Kompression mit segmentierten Matrizen. Beide Verfahren verbinden durch plastische Verformung, aber die Matrizenkinematik unterscheidet sich.

Der Grund, warum beim Schlauchcrimpen radiale Segmentbacken verwendet werden, ist einfach: Sie erzeugen einen konzentrischen, wiederholbaren Crimpdurchmesser. Eine Werkstattpresse oder ein Stauchvorgang neigt zu einer ovalen oder ungleichmäßigen Verformung, es sei denn, das Werkzeug wurde speziell für das Schlauch- und Armaturensystem entwickelt. Wir behandeln den Vergleich mit der Werkstattpresse ausführlich in unserem Artikel zur hydraulischen Schlauchpresse.

Welche TRC-Crimpmaschine zu welcher Schlauchklasse passt

TRC baut Schlauchcrimpmaschinen im gesamten Tonnagebereich, von kompakten Feldeinheiten bis zu industriellen 830-Tonnen-Maschinen. Das richtige Modell hängt von Ihrem Schlauchmix, Ihrem Arbeitsaufkommen und Ihrem Standort ab. TRC fertigt alle Crimpmaschinen in einer 5.000 m² großen Fabrik, zertifiziert nach CE, SGS, UL und ISO, und bedient mehr als 300 Kunden in über 50 Ländern mit einem vierstündigen Reaktionsfenster für technischen Support.

Wenn Sie nicht sicher sind, welche Klasse zu Ihrer Arbeit passt, ist der kürzeste Weg unser Kategorie Hydraulikschlauch-Crimper oder die Ressource zur Auswahl einer hydraulischen Schlauchcrimpmaschine.

Von hier aus

Sobald Sie verstanden haben, was Schlauchcrimpen ist, drehen sich die nächsten Fragen meist um den Arbeitsablauf und die Ausrüstung. Unser Anleitung zur Verwendung einer Hydraulikschlauch-Crimpmaschine unterteilt den Vorgang in acht kontrollierte Schritte mit den dazugehörigen Prüfungen. Für die gesamte Fertigungslinie – Schneiden, Reinigen, Schälen, Crimpen, Messen, Prüfen – deckt der Artikel zur Schlauchpresstechnik die gesamte Werkbank ab.

Der Prozess ändert sich nicht, nur weil die Maschine sich ändert. Eine kompakte Handpumpeneinheit und eine industrielle 830-Tonnen-Maschine führen beide dieselbe physikalische Abfolge aus. Der Unterschied liegt darin, wie viel Kraft jede erzeugen kann, wie viele Konfektionen pro Stunde die Linie ausstoßen kann und welche Schlauchgrößen jede abdecken kann.

Häufig gestellte Fragen

Ist Schlauchcrimpen dasselbe wie Kaltverformen?

Nein. Beim Schlauchcrimpen werden segmentierte Radialbacken verwendet, die sich gleichzeitig aus allen Richtungen um die Hülse schließen und einen konzentrischen Enddurchmesser erzeugen. Beim Kaltverformen wird ein konischer Dorn über den Fitting geschoben oder gedreht, was hauptsächlich axiale oder tangentiale Verformung erzeugt. Crimpen ist das Standardverfahren für dauerhafte Hydraulikschlauchleitungen; Kaltverformen ist üblich für Kabelendverbindungen und einige Niederdruck-Fittings. (Quelle: Echte Nutzerfrage zu Crimpen vs. Kaltverformen, entnommen aus der lokalen Reddit- und YouTube-Fragenbibliothek.)

Wie viel Druck hält ein gecrimpter Schlauch aus?

Die Druckangabe gehört zum Schlauch, nicht zum Crimp. Eine korrekt gecrimpte Konfektion entspricht dem veröffentlichten Betriebsdruck des Schlauchs, mit einem Berstdruckverhältnis von etwa 4:1 (der Schlauch wird getestet, um etwa das Vierfache seines Nennbetriebsdrucks zu überstehen, bevor er versagt). Eine schlecht gecrimpte Konfektion kann weit unter der Schlauchnennleistung versagen, weshalb der Crimpprozess – nicht der Schlauch – in der Regel der begrenzende Faktor für die Lebensdauer ist.

Kann ich einen guten Crimp allein durch Hinsehen erkennen?

Nein. Eine Sichtprüfung ist notwendig, aber nicht ausreichend. Sie erkennt Risse, freiliegenden Draht und offensichtliche Mantelschäden, aber sie übersieht Untercrimp-, Übercrimp- und Falschbacken-Fehler, die erst sichtbar werden, wenn der Crimpdurchmesser gemessen wird. Deshalb ist die Crimpdurchmessermessung mit einem kalibrierten Messschieber die primäre Abnahmeprüfung in jedem kontrollierten Schlauchkonfektionsprozess.

Warum ist Crimpen stärker als Löten oder Hartlöten?

Weil die Verbindung durch plastische Verformung der Grundmetalle entsteht, nicht durch eine Fülllegierungsschicht. Eine gelötete oder hartgelötete Verbindung hängt von einem weichen Füllstoff ab, der schmilzt und erstarrt; diese Füllstoffschicht ist immer das schwache Glied. Eine gecrimpte Verbindung hat keinen Füllstoff. Die Hülse und die Drahtverstärkung werden unter Druck, der hoch genug ist, um die Metalle kaltzuverschweißen, in innigen Kontakt gebracht, wodurch eine gasdichte Verbindung entsteht, die Korrosion, Vibration und Temperaturwechsel besser widersteht als eine Fülllegierungsverbindung.

Käuferfrage: Brauche ich eine CNC-Crimpmaschine, oder reicht eine manuelle Maschine?

Das hängt von Ihrem Arbeitsvolumen ab. Für geringe Stückzahlen mit einem stabilen Schlauchmix liefert eine manuelle oder angetriebene hydraulische Maschine eine gleichwertige Crimpqualität, vorausgesetzt, das erste Stück wird gemessen. Bei gemischter Produktion mit häufigem Wechsel oder bei Anwendungen, die Chargenaufzeichnungen erfordern, macht sich eine CNC-Maschine wie die TRC P20D oder P32D durch reduzierte Rüstzeit, automatische Aufzeichnungen und Wiederholgenauigkeit über verschiedene Bediener hinweg bezahlt.

Referenzen und technische Grenzen

• Wikipedia — Crimpen (Fügen)). Referenz für die allgemeine Definition des Crimpens als verformungsbasiertes Fügeverfahren, einschließlich des Kaltverschweißungsmechanismus und des gasdichten Prinzips.

• Wikipedia – Pascalsches Gesetz. Referenz für das Prinzip der hydraulischen Kraftübersetzung, einschließlich des Ursprungs von 1653 und des Kompromisses zwischen Weg und Kraft.

• Wikipedia — Hydraulische Presse. Referenz für das Bramah-Pressenprinzip (Patent 1795) und seine Anwendung zur industriellen Kraftvervielfachung.

• Wikipedia — Gesenkformen. Referenz für die Unterscheidung zwischen Crimp- und Stauchgesenk-Kinematik.

• ISO/TS 17165-2:2018 — Hydraulikschlauchleitungen, Praktiken. Unterstützt das Prinzip des gesteuerten Systems und die Anforderung der Erstteilprüfung.

• SAE J517 — Hydraulikschlauch. Referenz für SAE 100R Schlauchspezifikationen.