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Rührreibschweißen

Definition des Rührreibschweißens

Beim Rührreibschweißen wird das zu schweißende Material durch die Wärme, die durch die Hochgeschwindigkeitsrotation eines Schweißwerkzeugs unter Reibung entsteht, lokal aufgeschmolzen. Während sich das Schweißwerkzeug entlang der Schweißnaht vorwärts bewegt, fließt das plastifizierte Material unter der Wirkung der Rotationsreibungskraft von der Vorderseite zur Rückseite des Werkzeugs und bildet unter dem Druck des Werkzeugs eine dichte Schweißnaht in fester Phase.

Prinzip des Reibrührschweißens

Das Prinzip des Rührreibschweißens ähnelt dem des herkömmlichen Reibschweißens, da auch hier Reibungswärme und plastische Verformungswärme als Wärmequelle für das Schweißen genutzt werden. Der Unterschied liegt darin, dass beim Rührreibschweißen ein zylindrischer oder anders geformter (z. B. ein Gewindezylinder) Schweißstift in die Naht des Werkstücks eingeführt wird. Durch die Hochgeschwindigkeitsrotation des Schweißkopfes wird er in Reibungskontakt mit dem Material des Werkstücks gebracht, wodurch sich die Temperatur erhöht und das Material an der Verbindungsstelle erweicht. Gleichzeitig wird das Material einer Rührreibbewegung ausgesetzt, um die Schweißung abzuschließen.

Vorteile des Reibrührschweißens

1. die Gefügeveränderungen in der Wärmeeinflusszone der Schweißnaht sind minimal. Die Eigenspannungen sind relativ gering, und das geschweißte Werkstück ist weniger verformungsanfällig.

2. hohe Effizienz (in der Lage, längere Schweißnähte, große Querschnitte und das Schweißen in verschiedenen Positionen in einem einzigen Arbeitsgang zu erledigen).

3. komfortable Arbeitsabläufe (Mechanisierung und Automatisierung, einfache Ausrüstung, geringer Energieverbrauch, hohe Effizienz und geringe Anforderungen an die Arbeitsumgebung).

4. niedrige Kosten (keine Notwendigkeit für Schweißdraht, keine Voroxidation von Aluminiumlegierungen und keine Notwendigkeit für Schutzgas beim Schweißen).

5. geeignet zum Schweißen von hitzerissempfindlichen Werkstoffen und zum Schweißen unterschiedlicher Werkstoffe.

6. der Schweißprozess ist sicher, schadstofffrei, rauchfrei und strahlungsfrei.

Nachteile des Rührreibschweißens

1. das zu schweißende Werkstück muss starr befestigt sein, und auf der gegenüberliegenden Seite sollte sich eine Gegenplatte befinden.

Wenn der Schweißvorgang abgeschlossen ist und die Rührsonde aus dem Werkstück herausgezogen wird, bildet sich am Ende der Schweißnaht ein Schlüsselloch, was die Reparatur der Schweißnaht erschwert.

3. das Werkzeugdesign, die Prozessparameter und die mechanischen Leistungsdaten sind nur für eine begrenzte Anzahl von Legierungen verfügbar.

4. die Leistung muss verbessert werden (z. B. unter Berücksichtigung von Korrosionsbeständigkeit, Eigenspannungen und Verformung bei speziellen Anwendungen).

5. die Schweißgeschwindigkeit ist nicht sehr hoch (beim Schweißen von Blechen in einem Durchgang).

6. die Abnutzung und der Verbrauch des Rührkopfes sind zu schnell.

Reibungsrührende Wasserkühlplatte

Das Reibrührschweißen (Friction Stir Welding, FSW) ist ein Verfahren, bei dem durch das Zusammenfügen von Grund- und Deckplatten ein dichter Spalt entsteht, der eine Wasserkühlplatte bildet. Dieser Prozess fällt unter die Kategorie der nahtlosen Verbindungsherstellung. Das FSW-Wasserkühlplattenverfahren bietet Flexibilität bei der Konstruktion, keine sichtbaren Schweißpunkte und hohe Zuverlässigkeit. Es ermöglicht die Herstellung sehr dünner Wasserkühlplatten, wobei die gesamte Dicke der Wasserkühlplatte zwischen 5 und 7 mm liegt und somit die Anforderungen an den Leichtbau erfüllt. Die Anwendung des FSW-Verfahrens ermöglicht den Konstrukteuren eine größere Flexibilität bei ihren Entwürfen und eine effektivere Umsetzung ihrer innovativen Entwürfe in Produkte.

 

Außerdem lassen sich die Wasserkanäle in der Wasserkühlplatte durch die Anwendung des Rührreibschweißverfahrens einfacher gestalten. Diese Kanäle können als Single-Pass- oder Multi-Pass-Kanäle ausgeführt oder im Extrusions- und anschließenden Schweißverfahren hergestellt werden, was eine schnelle Massenproduktion und eine erhebliche Steigerung der Produktionskapazität ermöglicht.

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