FSW von Stahl

Das Rührreibschweißen von Stahl gilt aufgrund des hohen Werkzeug­ver­schleißes als Königsdisziplin der FSW-Anwendungsmöglichkeiten, und bietet aufgrund der niedrigen Schweiß­temperatur vor allem für Bor-haltige Stähle im Kernkraftwerksbau sowie für hochfeste Stähle im Kran- und Pipelinebau enorme Vorteile.

Ein Muster einer der ersten, 1999 am TWI durchgeführten Rührreibschweißungen von 12 % Chromstahl wird heute im Science Museum in London aufbewahrt. 

Mit Zugproben wird die Streckgrenze und Zugfestigkeit von Reibrührschweißnähten untersucht. Es wir angestrebt, dass diese unter möglichst hoher Krafteinwirkung  nicht in der Schweißung sondern neben der Schweißung im Grundmaterial oder in der Wärmeeinflusszone brechen.

Eine Zugprobe von einer von TWIs ersten Rührreib­schweiß­ungen von 12% Chromstahl aus dem Jahr 1999 mit einer Zugfestigkeit von 540 MPa ist heute im Londoner Science Museum eingelagert.

In Sonderfällen, vor allem bei sehr dicken Werkstücken, ist es sinnvoll, durch Heraussägen von Abschnitten quer und längs zur Schweißnaht und durch die anschließende Bearbeitung in einer Drehmaschine zylindrische Zugproben der Schweißnaht herzustellen und diese mit Zugproben vom Grundmaterial zu vergleichen.^[1][2]

Mit Biegeproben wird insbesondere nachgewiesen, dass die Stiftlänge in geeigneter Weise an die Dicke der Werkstücke angepasst wurde, so dass sich keine unverschweißten Fehlstellen unterhalb des Stiftes an der Wurzel der Schweißnaht ausbilden, die umgangssprachlich oft 'kissing bonds' genannt werden, weil sie so fest zusammengepresst sind, dass sie sich durch Röntgen- oder Ultraschallprüfung kaum finden lassen.

Eine Biegeprobe von einer von TWIs ersten Rührreib­schweiß­ungen von 12% Chromstahl von 1999 ist heute im Londoner Science Museum eingelagert.

Biegeproben von Rührreibschweißnähten bis 16 mm Dicke sollten insbesondere mit der Wurzel in Zugrichtung durchgeführt werden. Ergänzend können Biegeproben mit der Oberseite in Zugrichtung sowie Biegeproben des Grundmaterials sinnvoll sein. Wenn die Wandstärke größer als 16 mm ist, kann ein 10-16 mm dicker Abschnitt quer zur Schweißnaht herausgesägt werden und dann quer zur Schweißrichtung gebogen werden.

Für FSW-Nähte ist vor allem die geführte Biegeprobe nach ISO 5173 geeignet, der sogenannte wrap-around bend test.^[3][4]

Durch metallographische Untersuchungen können Reibrührschweißnähte effektiv auf Fehlstellen und unzureichende Durchbrechung der Oxidhäute untersucht werden. Dazu wir ein etwa 10 mm langer Abschnitt aus der Schweißnaht herausgesägt, gelegentlich in Kunstharz eingebettet, mit immer feiner werdendem, wassergekühlten Schleifpapier geschliffen und lichtmikroskopisch untersucht.

Ein metallographischer Schliff von einer von TWIs ersten Rührreib­schweiß­ungen von 12% Chromstahl von 1999 ist heute im Londoner Science Museum eingelagert.