Erweiterte Möglichkeiten durch Reibschweißung

Die kontinuierliche Entwicklung des Reibschweißens eröffnet neue Möglichkeiten in der Fügetechnik. Es ist hierbei weder ein Schutzgas erforderlich, noch muss ein Zusatzwerkstoff mit in die Schweißverbindung eingebracht werden. Es erfolgt bei diesem Verfahren ein nahezu homogener Übergang der Randmoleküle der beiden zu verbindenden Teile.

Reibschweißung als Alternative

Das Reibschweißen gehört zur Gruppe der Pressschweiß-Verfahren. Die zu verbindenden Teile werden mit großer Kraft gegeneinander gepresst und gleichzeitig eine Relativbewegung des einen Werkstückes gegenüber dem anderen eingeleitet. Dies geschieht in der Regel durch eine Rotationsbewegung des anzupressenden Werkstückes. Die dabei entstehende Reibung erwärmt die Berührungsflächen beider Teile so stark, dass an diesen eine plastische Verformung und damit eine Reibschweißung stattfindet.

Bei ausreichend erfolgter Erwärmung wird die Relativbewegung des rotierenden Werkstückes eingestellt und nur noch die Anpresskraft aufrecht erhalten. Durch die hohe Anpresskraft findet an den Berührungsflächen der beiden Werkstücke, welche sich durch die hohe Temperatur im plastischen Zustand befinden, eine feste Reibschweißung statt. Das Material wird plastisch verformt, es bildet sich ein Wulst, welcher noch im warmen Zustand der sich wieder abkühlenden Werkstücke abgedreht wird.

Die beiden Teile sind zu einer festen Einheit geworden.

Soudeur

Reibrührschweißen

Die beiden zu verschweißenden Teile werden fest zusammengespannt und dürfen sich während des Schweißvorgangs nicht mehr in ihrer Position verändern. Ein rotierendes Werkzeug wird mit einer gewissen Schräglage unter einem spitzen Winkel α auf die Nahtstelle, welche verschweißt werden soll, angesetzt und drückt im rotierenden Zustand mit großer Axialkraft auf die Nahtstelle. Diese erwärmt sich stark, bis ein plastischer Verformungszustand erreicht ist, welcher jedoch noch unterhalb des Schmelzpunktes der zu verschweißenden Werkstücke liegt.

Das Werkzeug ist mit einer kegelförmigen Spitze versehen und hat an seinem Umfang 2 oder 3 ausgefräste Einschnitte, welche das plastische Material während der Rotation in Richtung Schweißnaht befördert. Die kegelförmige Werkzeugspitze geht dann in eine Schulter mit größerem Durchmesser über.

Der plastische Zustand an der Verbindungsstelle bewirkt, dass das Werkzeug in die Verbindungsnaht so tief eintaucht, bis die Werkzeugschulter mit ihrem größeren Durchmesser die Werkstückoberfläche berührt. Die rotierende Werkzeugschulter bewirkt dann die eigentliche Verschweißung der beiden eingespannten Teile.

In diesem in die Verbindungsnaht eingetauchten Zustand wird nun das Werkzeug entlang der zu verschweißenden Naht unter Kraftaufwand mechanisch weitergeführt.

Auf diese Weise werden nun die beiden Teile sehr sauber und zuverlässig verschweißt.

Reibrührschweißen (FSW)

Das Reibrührschweißen (FSW) ist eine neue, von TRA-C Industrie weiterentwickelte Methode des herkömmlichen Reibrührschweißens. Auch hier wird das Werkzeug unter einem spitzen Winkel α schräg unter hoher Drehzahl und mit hoher Kraft auf die Nahtstelle der beiden zu verschweißenden Teile gedrückt.

Im Unterschied zum herkömmlichen Reibrührschweißen rotiert jedoch die Achse des eigentlichen Werkzeugs nicht konzentrisch mit der Achse des Antriebs, sondern steht schräg unter einem bestimmten Winkel β zur Rotationsachse des Antriebs. Die Werkzeugschulter mit dem größeren Durchmesser liegt jedoch genau senkrecht zur Antriebsachse.

Damit führt das eigentliche Werkzeug während der Rotation eine Taumelbewegung aus, welche eine Qualitätssteigerung der Schweißnaht zur Folge hat.

Forschung und Entwicklung