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
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
Joining for Hydrogen
Applications for Solid State Joining
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:
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:
E-Mobility
FSW-Anwendungen für E-Mobilität
Vorteile von Rührreibschweißen
- Serientauglich
- Schweißen von Aluminiumdruckguss
- Gasdicht bis 20 bar
- Hohe Reproduzierbarkeit
Beispiele für unsere FSW-Anwendungen im Bereich E-Mobilität
- Elektromotorgehäuse
- Große Batteriewannen für BEV
- Batteriegehäuse für PHEV
- Elektronikboxen (Umrichter, DCDC-Wandler, Booster…)
- Sicherheitsrelevante Strukturteile
- Kabelbäume
RÜHRREIBSCHWEIßEN