Rotationsreibschweißen


Rotationsreibschweißungen. Courtesy of TWI Ltd.
Rotationsreibschweißungen. Courtesy of TWI Ltd.

(Rotations-)Reibschweißen ist ein Pressschweißverfahren, bei dem die Wärme zum Fügen metallischer Werkstücke durch eine Relativbewegung zweier Komponenten unter Krafteinbringung erzeugt wird. Es wird normalerweise in der festen Phase, das heißt unterhalb des Schmelzpunkts der Fügepartner, durchgeführt. Dadurch können auch Materialkombinationen geschweißt werden, die mit Schmelzschweißverfahren nicht schweißbar sind. Die Schweißzone ist möglichst schmal und zeigt ein feinkörniges Gefüge.


Antriebsarten

Reibschweißen kann auf drei Arten durchgeführt werden:
  • Mit kontinuierlichem Antrieb
  • Mit gespeicherter Energie (Schwungradreibschweißen)
  • Mit einer Mischform der beiden Prinzipien
Im ersten Fall wird die Drehbewegung eines der Bauteile durch einen kontinuierlich laufenden Motor erzeugt. Nach dem Verstreichen der Reibzeit wird die Relativbewegung gestoppt und eine meist höhere Stauchkraft eingebracht. 
   
1996 am TWI mit kontinuierlichem Antrieb hergestellte Rotationsreibschweißung in Edelstahl (AISI 304)

1996 am TWI mit kontinuierlichem Antrieb hergestellte Rotationsreibschweißung in Edelstahl (AISI 304)

© Science Museum, CC BY-NC-SA 4.0

 

 


Beim Schwungkraftschweißen wird eines der Bauteile mit einem Schwungrad verbunden, das von seinem Antrieb abgekuppelt wird, sobald die erforderliche Drehzahl erreicht wird. Beim Kontakt der Werkstücke wirkt die Reibung als Bremse und Wärmequelle.

    

Anwendungsbeispiele

Einspritzventile und Getriebegestänge

Courtesy of TWI Ltd.

Schwungradgeschweißter Airbag-Inflator

Courtesy of TWI Ltd.

Reibbolzenschweißen von Aluminiumrohren

Courtesy of TWI Ltd.


Vorteile des Reibschweißens

Die fünf Hauptvorteile des Reibschweißens sind wie folgt:

  • Verschweißung artgleicher oder unterschiedlicher Metalle ist möglich, z.B. Kupfer und Aluminium oder korrosionsfester Edelstahl mit kostengünstigem Baustahl.
  • Die gesamte Querschnittsfläche wird heliumdicht und ohne Lunker oder Poren verschweißt.
  • Höhere Festigkeit als Schmelzschweißungen wie Laser- oder MIG-Schweißen.
  • Keine Schweißzusatzwerkstoffe, Flussmittel oder Schutzgase.
  • Die Wärmeeinflusszone (WEZ) wird minimiert.

Darüber hinaus ist die Qualitätssicherung einfacher als beim Lichtbogenschweißen, weil es nur wenige, leicht messbare Einflussgrüßen wie Drehzahl, Reibdruck, Stauchdruck, Sauberkeit, Verkürzung und Reibzeit gibt, die einen Einfluss auf die Schweißnahtqualität haben. Das Verfahren wird daher gerne für sicherheitsrelevante Bauteile wie Lenkradsäulen oder Spurstangen eingesetzt, wobei die Parameter aufgezeichnet und computergestützt ausgewertet werden.