Reibschweißen – mit Druck und Bewegung zur festen Naht

Reibschweißen – mit Druck und Bewegung zur festen Naht

Reibschweißen ist eine besondere Form des Pressschweißens. Zwei Werkstücke werden unter Druck zueinander bewegt, sodass die Reibung an den Kontaktflächen durch Erwärmung zu einer Plastifizierung des Materials führt. Durch hohen Druck und die richtige Positionierung der Teile zueinander ist die Wärmeeinflusszone kleiner als bei anderen Schweißverfahren. In der Fügezone kommt es nicht zur Bildung von Schmelze. Es können verschiedene Metalle wie etwa Aluminium und Stahl durch Reibschweißen miteinander verbunden werden, sogar metallische Werkstoffe, die keine Legierung miteinander eingehen, lassen sich durch Reibschweißen verbinden.

Rotationsreibschweißen für unterschiedliche Materialkombinationen

Eine spezielle Unterform des Reibschweißens ist das Rotationsreibschweißen. Dabei muss eines der Fügeteile in der Fügezone eine rotationssymmetrische Form besitzen. Ein Werkstück steht still, das andere wird in Rotation versetzt. Die Energie wird nur durch Druck und die Relativbewegung der Fügeteile zueinander übertragen. Auch hier sind unterschiedliche Materialkombinationen möglich, häufig wird Rotationsreibschweißen verwendet, um an Rohrgestänge Verbinder von unterschiedlicher Materialgüte anzuschweißen.

Hoher Druck statt großer Hitze

Industriell werden bei Verbrennungsmotoren mit diesem Verfahren in wenigen Sekunden Auslassventile angeschweißt. Ähnlich wie bei Drehmaschinen rotiert eine Spindel gegenüber einem auf einem Schlitten fest eingespannten Werkstück, wobei die Axialkräfte von wenigen 100 N bis über 10.000 kN reichen können. Positioniertes Reibschweißen wird auch für Gelenkwellen, Trailerachsen oder Achsstabilisatoren verwendet.

Rührreibschweißen für exakte Nähte

Eine weitere spezielle Form des Reibschweißens ist das Rührreibschweißen oder Reibrührschweißen, bei dem ein rotierendes Werkzeug statt der Relativbewegung der beiden Fügepartner die Werkstücke verbindet. Zunächst drückt das rotierende Werkzeug solange in den Fügespalt, bis seine Bauteiloberfläche anliegt. Es bleibt rotierend einige Sekunden in der Eintauchstelle, wodurch sich der Werkstoff unter der Werkzeugschulter bis kurz unter den Schmelzpunkt erhitzt. Die Erwärmung plastifiziert den Werkstoff und ermöglicht eine Vermischung in der Fügezone.

Industrielle Nutzung im Automotive-Bereich

Das rotierende Werkzeug wird nun mit hoher Anpresskraft entlang der Fügelinie bewegt, wodurch der plastifizierte Werkstoff um das Werkzeug eine Naht bildet. Die Vorteile des Rührreibschweißverfahrens sind, dass Zusatzstoffe wie Schutzgas nicht erforderlich sind, des Verfahren ist vergleichsweise einfach, die Nahtfestigkeiten hoch. Verschiedenste Materialien können durch Rührreibschweißen verbunden werden, wobei relativ niedrige Temperaturen an der Schweißnahtoberfläche einen möglichen Verzug begrenzen. Die möglichen Einschweißtiefen sind abhängig von der Festigkeit der zu verbindenden Materialien, relativ hohe Prozesskräfte zwischen 1kN und über 20 kN sind erforderlich. Rührreibschweißen wird industriell vorwiegend beim großflächigen Verschweißen, etwa in der Flugzeugindustrie, im Fahrzeug- und Schiffbau, aber auch im Behälterbau oder in der Medizintechnik verwendet.

Foto: © Romsky – Fotolia.com

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