Lehrstuhl für Werkstoffkunde (WKK)

Friction Stir Welding – Rührreibschweißen

Das Rührreibschweißen oder Friction Stir Welding (FSW) ist ein innovatives Fügeverfahren das insbesondere zur Verschweißung von Leichtmetallen angewendet wird. Durch den Entfall eines Schweißzusatzwerkstoffs und der mittels des Verfahrens erzielbaren Nahtfestigkeiten ist ein hohes Potential bei Leichtbauanwendungen möglich.

 

Verfahrensprinzip

Beim Rührreibschweißen wird ein rotierender Rührpin, der aus einer zylindrischen Schulter herausragt, üblicherweise in den Stumpfstoß zweier Bleche gedrückt. Nach einer definierten Zeit der Reibungswärmeerzeugung wird das Werkzeug dann entlang der Stumpfnaht der Bleche weiterbewegt. Hierdurch wird der überwiegend von der Werkzeugschulter erwärmte plastifizierte Werkstoff verrührt. Die Verbindung der Bleche erfolgt also ähnlich einer Warmumformung. Eine besondere Ausformung der Naht vor der Verschweißung sowie ein Schweißzusatzwerkstoff ist nicht erforderlich.

 

Die Vorteile

Im Gegensatz zu den üblichen Schmelz-Schweißverfahren wird das Rührreibschweißen bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der Fügepartner durchgeführt. Dadurch dass kein Aufschmelzen der Fügepartner eintritt kommt es auch nicht zu Gefügeveränderungen wie dies beim Erstarren einer Schmelze eintreten kann. Dadurch können auch aushärtbare Aluminiumlegierungen wie sie häufig in der Luft- und Raumfahrt Anwendung finden ohne Zusatzwerkstoff verschweißt werden.

Neben verschiedenen Aluminiumlegierungen ist auch die Rührreibschweißbarkeit von Magnesium nachgewiesen. Die Möglichkeit gleichartige sowie ungleichartige Schweißverbindungen herzustellen eröffnet dem Verfahren ein weites Anwendungsgebiet

 

Rührreibschweißen am WKK

Der Lehrstuhl für Werkstoffkunde der TU Kaiserslautern zählt zu den wenigen deutschen Forschungseinrichtungen, die das Rührreibschweißen anwenden und eine Lizenz des Patentinhabers (The Welding Institute, England) besitzen.

Das Friction Stir Welding wird am Lehrstuhl für Werkstoffkunde auf einem modifizierten CNC-Bearbeitungszentrum durchgeführt. Zur Prozesskontrolle dient die Messung von Spindelleistung, -moment, der Kräfte am Schweißwerkzeug und die Fügetemperatur. Die Fügetemperatur wird dabei sowohl thermometrisch als auch thermografisch mit Hilfe einer geometrisch und zeitlich hochauflösenden Thermokamera erfasst.

Neben der Herstellung rührreibgeschweißter Verbunde erfolgt am Lehrstuhl für Werkstoffkunde auch die Charakterisierung der Nähte durch:

· Lichtmikroskopische- und rasterelektronenmikroskopische Bewertung der Mikrostruktur

· Ermittlung der quasistatischen Festigkeit

· Einstufige- und mehrstufige Ermüdungsuntersuchungen

· Röntgenografische Eigenspannungsmessungen und Phasenanalysen

Auskünfte erteilt:  
Dipl.-Ing. Otmar KlagDr.-Ing. G. Wagner
Tel. 0631-205-3942 Tel. 0631-205-4101
Fax 0631-205-2137 Fax 0631-205-2137
E-Mail: klag(at)mv.uni-kl.deE-Mail: gwagner(at)mv.uni-kl.de
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