Modernstes Fügeverfahren für eine Vielzahl von Anwendungen

Friction Stir Welding

Die FSW Technologie

Rührreibschweißen – engl. Friction Stir Welding (FSW) – ist ein sogenanntes Festphasen Fügeverfahren. Wesentlich bei diesem Verfahren ist, dass der Schweißprozess im festen Zustand bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunkts der Legierung stattfindet.

 

Funktionsprinzip
Ein rotierendes, verschleißfestes Werkzeug wird in das Material gepresst, und anschließend zwischen zwei Werkstücken verfahren. Beim Abkühlen bildet sich in Folge eine feste Verbindung zwischen den Bauteilen.

Rührreibschweißen kann grundsätzlich bei allen Werkstoffen eingesetzt werden, welche sich plastifizieren lassen. Insbesondere ist es aber für Aluminium in allen Legierungs- und Herstellungsformen für Dicken von 0,5mm bis über 50mm als Fügeverfahren geeignet. Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren auch das Verbinden von unterschiedlichen Materialien.

Für das Rührreibschweißen von Aluminiumlegierungen gibt es seit 2012 einen weltweit gültigen Standard, und zwar die Norm DIN EN ISO 25239, Teil 1-5.

FSW für Stahl

Grundsätzlich lassen sich die technologischen Vorteile des Rührreibschweißens auch bei Werkstoffen mit hohen Schmelzpunkten realisieren. Speziell bei hochfesten Stählen, welche mit konventionellen Lichtbogenschweißverfahren oftmals schwer bis gar nicht schweißbar sind, ist FSW ein einsetzbares Fügeverfahren.

Die Stirtec-Lösung sind FSW-Werkzeuge für Stahl welche sich insbesonderes durch hohe Prozesssicherheit bei vergleichsweise niedrigen Werkzeugkosten auszeichnen.

Friction Stir Spot Welding

Die RFSSW Technologie

Refillpunkte

Das Refill Friction Stir Spot Welding (RFSSW) stellt eine Sonderform des Friction Stir Spot Welding (FSSW) dar, bei diesem Verfahren wird das Endloch mit dem Material, welches beim Eindringen verdrängt wird am Ende wieder verschlossen. Zurück bleibt eine sauber geschlossene Oberfläche.

Das RFSSW stellt, unter anderem eine gute Alternative zum Befestigungsverfahren, wie z.B. Clinchen oder Nieten dar. Im Gegensatz zum Nieten kann intermetallische Korrosion bei artgleichen Verbindungen ausgeschlossen werden.

Auch bei diesem Verfahren wird das bewährte Stirtec Qualitätsüberwachungstool eingesetzt, um einehundertprozentige Nachvollziehbarkeit zu ermöglichen.

Die FSSW Technologie

Das Rührreibpunktschweißen – engl. Friction Stir Spot Welding (FSSW) – ist eine Sonderform des klassischen Rührreibschweißens. Im Gegensatz zum herkömmlichen Rührreibschweißen wird hier nur punktuell rührreibgeschweißt.

FSSW ist insbesondere das ideale Verfahren für Fügeaufgaben, wo Dicht- oder Klebemedien zwischen den zu fügenden Bauteilen aufgebracht sind, oder für Aluminiumverbindungen, aber auch Mischverbindungen (wie bspw. Aluminium/Stahl, etc.) wo ohne zusätzliches Werkzeughandling bis zu 10.000 Schweißpunkte gesetzt werden können.

Vorteile FSSW & RFSSW

  • hohe Prozessstabilität
  • prozesstolerant in Bezug auf Formabweichungen in der Fügezone
  • einsetzbar auch bei Verwendung von Dicht- bzw. Klebemitteln in der Fügezone oder für beschichtete Bleche
  • umwelt- und arbeitsplatzfreundliches Fügeverfahren
  • niedriger Verzug durch geringe Wärmeeinbringung
  • geringe Beeinflussung der Schweißnahtückseite
  • einfach automatisierbar
  • RFSSW: plane Oberfläche

Friction Stir Processing

Die FSP Technologie

Die immer höheren Anforderungen an die Eigenschaften von gefertigten Bauteilen, führen zu materialtechnischen Optimierungen, um die erforderlichen funktionellen Eigenschaften zu erreichen.
Eine neue Methode ist die Gefüge-Modifizierung mittels Friction Stir Processing, kurz FSP. Das FSP-Verfahren ist eine Variante des Rührreibschweißens (Friction Stir Welding – FSW) und kann zur lokalen Verbesserung der Bauteileigenschaften eingesetzt werden. Dabei kann man eine Veränderung der Mikrostruktur in oberflächennahen Schichten erzielen bzw. lokal eine Modifikation des Gefüges verwirklichen. Gleichzeitig kann auch ein sehr homogenes Gefüge eingestellt werden, was bei Druckgussbauteilen für das Entfernen von Gussporen eingesetzt wird. Durch den Druck werden die Hohlräume (Poren) geschlossen, was speziell im Bereich von Dichtflächen ein wichtiges Merkmal darstellt. Ein drittes Anwendungsgebiet ist das Einrühren von Fremdpartikeln, um in unterschiedlichen Zonen gezielt eine gezielte Änderung der Bauteileigenschaften zu erreichen (z.B. Leitfähigkeit, Härte, Optik, ….).

Vorteile FSP

  • mikrostrukturelle Modifizierung von Gusslegierungen
  • feinkörnigere Struktur
  • Vielzahl von Materialformen und -größen möglich
  • gute Oberflächenstruktur

Publikationen

23.10.2020
Friction Stir Welding of Steel for Pipeline Fabrication
Toguyeni, G.; Pfeiffer, C.; Caliskanoglu, O.; Oppeneiger, L.: Pipeline Technology Journal 4/2020. S. 28-37
29.10.2018
Mit der H-FSWC630 setzt Stirtec neue Maßstäbe für FSW-Maschinen
erschienen im Aluminiumkurier 2018
02.11.2017
Rührreibschweißen im Fahrzeugbau - Neue Möglichkeiten
Kallee, S.; Caliskanoglu, O.: Rührreibpunktschweißen im Fahrzeugbau - Neue Möglichkeiten. Der Praktiker 69 (2017), H. 10; S. 548 - 551.
01.07.2017
Cool, Clever & Clean
Spirit of Styria, Ausgabe 06/2017, S. 54-57. Link: https://spiritofstyria.at/ausgabe-062017/
15.02.2017
A partner for welding the unweldable
Aluminium Times Jan/Feb 2017, S. 45
01.11.2016
Rührreibschweißen (FSW - Friction Stir Welding) verbindet Werkstoffe, bei denen konventionelle Fügeverfahren scheitern
Kallee, S.; Vogrinec, C.: Schweiss- und Prüftechnik 11-12/2016. S. 190-191

Joining for Hydrogen

Applications for Solid State Joining

H2-steel

Due to the excellent gas-tightness, the wide application range is between Aluminum and High Strength Steel.

Market launch/feasibility using the patented Stirtec technology in the following industries started:

SSJ Hydrogen-1

 

Contact us for more information: sales@stirtec.at

Solid State Joining (SSJ)

Stirtec technology fits perfectly in the future hydrogen economy by using Solid State Joining.

Unique features of Solid State Joining:

IconsH2 - mit Text