Marcel HatzkyUntersuchung und Charakterisierung der Prozess-, Eigenschaftsverhältnisse beim Rührreibschweißen mit Mehrstiftwerkzeugen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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ISBN: | 978-3-8440-8780-2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Series: | Fortschrittsberichte aus der Produktionstechnik Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Stefan Böhm Kassel | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 20 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | Rührreibschweißen; Werkzeugtechnologie; Schweißen; Aluminum | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Type of publication: | Thesis | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Language: | German | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pages: | 170 pages | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Figures: | 68 figures | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Weight: | 251 g | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Format: | 21 x 14,8 cm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Binding: | Paperback | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Price: | 48,80 € / 61,10 SFr | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Published: | October 2022 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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DOI: | 10.2370/9783844087802 (Online document) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Abstract: | Das Rührreibschweißen weist zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Schmelzschweißverfahren auf, jedoch stellen Störgrößen wie u. a. ein Fügespalt, ein seitlicher Versatz des Werkzeugs zum Fügestoß oder Bauteildickenschwankungen eine signifikante Herausforderung, insbesondere bei der industriellen Fertigung, dar. Damit einhergehend steigen die Anforderungen hinsichtlich der Bauteiltoleranzen, die zwangsläufig zu einer Erhöhung der Kosten führen. Insbesondere bei großen Bauteile mit langen Schweißnähten können Toleranzabweichungen der Fügebauteile zu Schweißnahtfehlern führen.
Folglich ist die Prozessrobustheit gegenüber diesen Unwägbarkeiten im Rührreibschweißprozess zu verbessern, um eine Reduktion potenziell auftretender Fehler sowie damit einhergehend eine Verringerung des Bauteilausschusses zu erwirken. Die Erhöhung der Prozessrobustheit ist bei Verwendung eines herkömmlichen Einstiftwerkzeugs nur in einem begrenzten Maße möglich, sodass eine weitere Werkzeugtechnologie zum Einsatz kommen muss. Eine Alternative zu den herkömmlichen Einstiftwerkzeugen bilden Werkzeuge mit mehreren exzentrisch angeordneten Schweißstiften, die sogenannten Mehrstiftwerkzeuge, welche im aktuellen Stand der Technik noch nicht vollständig erforscht sind. In der vorliegenden Arbeit werden die Prozess- sowie Eigenschaftsverhältnisse eines Mehrstiftwerkzeugs im Vergleich mit einem herkömmlichen Einstiftwerkzeug untersucht und gegenübergestellt, um in Zukunft Mehrstiftwerkzeuge zur Erhöhung der Prozessrobustheit einsetzen zu können. Die getätigten Untersuchungen zeigen, dass die Prozesswärme bei dem Mehrstiftwerkzeug größtenteils von der mechanischen Plastifizierungsarbeit ausgeht, wodurch mehr Fügematerial auch unterhalb der Enden der Schweißstifte plastifiziert werden kann. Gleichzeitig wird der horizontale und vertikale Materialfluss signifikant vergrößert, sodass eine feinere Durchmischung erfolgt und damit einhergehend ein feines und homogenes Gefüge entsteht. Ferner haben die Analysen ergeben, dass der vertikale und horizontale Wirkbereich vergrößert wird. Dies ist auf die geometrischen Besonderheiten des Werkzeugs und den damit verbundenen abweichenden Materialfluss zurückzuführen. Die mechanischen sowie technologischen Eigenschaften werden durch die Verwendung des Mehrstiftwerkzeugs verbessert. Anhand der Untersuchungen wird außerdem die signifikante Verbesserung der Prozessrobustheit, gerade hinsichtlich der Fügespalten, einem seitlichen Versatz des Werkzeugs zum Fügestoß sowie Bauteildickenschwankungen nachgewiesen. Zusammenfassend konnte im Rahmen dieser Dissertation bestätigt werden, dass durch die veränderten Prozess- und Eigenschaftsverhältnisse des untersuchten Mehrstiftwerkzeugs die Prozessrobustheit gegenüber den genannten Störgrößen elementar verbessert wird. |