Stirweld: Tanks

Webinar: Revolution der Herstellung von Aluminiumtanks durch Friction Stir Welding

10:00 min, © Stirweld, 13. November 2024

In diesem englisch­sprachi­gen Video stellen Ihnen Dr. Laurent Dubourg und Tiphaine Louis von der Firma Stirweld die kostengünstige FSW-Herstellung von gas- und flüssigkeitsdichten Tanks vor:

Nehmen Sie an dem von FSW-Experten durchgeführten Webinar teil und tauchen Sie ein in die innovative Welt des Reibrührschweißens (Friction Stir Welding, FSW). Dieses Webinar richtet sich an Fachleute, die ihre Fertigungsprozesse durch die Effizienz und Präzision, die FSW bietet, verbessern möchten.

Für den Schnelleinstieg können Sie an folgenden Stellen starten:

00:00 – Einführung

00:25 – Inhaltsangabe

09:33 – Zusammenfassung  

Dieses Video ist ein exklusiver Auszug aus unserem FSW-Webinar "Revolutionizing Aluminium Tank Manufacturing" (Revolution der Herstellung von Aluminiumtanks durch Friction Stir Welding).

Wenn Sie wollen, können Sie sich den kompletten Mitschnitt kostenlos anschauen, indem Sie sich über folgenden Link anmelden, als ob Sie an einem der kommenden Webinare teilnehmen wollen:

Sehen Sie sich die vollständige Aufzeichnung des Webinars KOSTENLOS an:

🎥 https://bit.ly/4hIHqsl

Tiphaine Louis: Hallo zusammen und willkommen zum Webinar über das Rührreibstahlschweißen von Tanks. Wir freuen uns sehr, dass Sie teilnehmen, und ich sehe dass sich heute viele Teilnehmer angemeldet haben. Das heutige Webinar wird von Laurent Dubourg moderiert der CEO ist und Mitbegründer der Firma Stirweld ist. Er hat mehr als 20 Jahre Erfahrung im Rührreibschweißen und wird darüber referieren, wie man die Herstellung von Aluminiumtanks revolutioniert.

Laurent Dubourg: Guten Morgen und guten Tag, sowie ganz herzlichen Dank für die Teilnahme an diesem Webinar, in dem wir darüber berichten werden, wie man Aluminiumtanks mit dem Friction Stir Welding herstellt.

Zuerst zeigen wir ein kurzes Video für Anfänger:

• Was ist Friction Stir Welding?

Wenn Sie mehr erfahren möchten, können Sie Stirweld's deutschsprachige Website oder Stirweld's YouTube-Kanal besuchen. Dort finden Sie eine sehr dedizierte deutschsprachige Verfahrensbeschreibung. In diesem Webinar können wir uns daher auf folgendes fokussieren:

• Warum sollten Sie FSW für die Herstellung von Aluminiumtanks wählen?
• Wie konstruiert man rührreibgeschweißte Aluminiumtanks?
• Fallbeispiel: Alu-Tanks mit weniger als ø 300 mm Durchmesser.
• Qualitätssicherung 

Es gibt vier Hauptgründe, warum man Friction Stir Welding für den Tank wählen sollte:

1. Kein Risiko von Leckagen
   Während des Schweißprozesses erreichen wir nie die Schmelztemperatur von Aluminium, also gibt keine flüssige Phase, keine Porosität, keine Spritzer, kein Anhaften. Also vermeiden wir beim Pressschweißen im Grunde alle klassischen Probleme, die beim Schmelzschweißen auftreten, wenn Aluminium mit klassischen Verfahren wie Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen, WIG oder MIG-Schweißen. Es gibt keine Defekte, das heißt kein Leckagen. Das ist beim konventionellen Schweißen sehr schwierig, aber beim FSW geht das problemlos.
   
2. Die Kosten werden halbiert
   Weil wir keine Defekte erzeugen, reduzieren wir die Kosten für die zerstörungsfreie Prüfung /ZfP) und die potenzielle Reparatur Ihrer Schweißung gegenüber klassischen Schweißtechniken. Wenn Sie bereits Tanks aus Aluminium herstellen, wissen Sie, dass die Hauptkosten Ihres Herstellungsprozesses für die ZfP und die Reparatur entstehen. Wenn Sie einen defekten Tank defekt finden, müssen Sie diesen Tank reparieren. Das sind also die beiden Hauptgründe, warum die Herstellungskosten beim Einsatz von FSW von Aluminiumtanks durch mindestens zwei geteilt werden.
   
3. Gewichtsreduzierung um bis zu 50 % Prozent
   Das Rührreibschweißen können wir für jede Art von Aluminiumlegierung verwenden. Bei diesem Tank ist beispielsweise der Mantel aus 6061 und die Kappen aus 2017. Es ist mit FSW möglich, zwei verschiedene Aluminiumlegierungen ohne Probleme zu verschweißen. Dadurch ist es möglich, Tanks aus den hochfesten Aluminiumlegierungen 2.000er- oder 7.000er-Serie herzustellen, die nur mit Sonderverfahren und größten Schwierigkeiten schmelzschweißbar sind. Sie haben durch FSW jetzt Zugriff auf hochfeste Aluminiumlegierungen, die normalerweise nur in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt wurden. 
   
4. Hohe mechanische Festigkeit
   Die Festigkeit von Rührreibschweißungen ist sehr hoch. Es ist daher möglich, einen Tank zu konstruieren und herzustellen, der einem sehr hohen Druck von bis zu 280 bar (oder 4.000 psi) standhält - und das ohne nachträgliche Wärmebehandlung. Das ist sehr wichtig, um Ihre Fertigungskosten zu senken. Es ist nicht erforderlich, eine nachträgliche Wärmebehandlung nach dem Rührreibschweißen durchzuführen.

Die Tanks werden anhand der Größe in mehrere Gruppen aufteilt: Deshalb widmet sich ein Teil der Präsentation zwei Tanks mit einem Durchmesser von unter ø 300 mm, also unter eine Fuß. Das ist wichtig, weil wir mit einem Strangpressprofil beginnen, das wir im Video sehen können. Wir zeigen hier ein Beispiel für einen kleinen Tank, wie er in U-Booten verwendet wird, also sprechen wir von einem 200 mm hohen Tank, bei dem das Strangpressprofil beidseitig mit jeweils einer Kappe abgedichtet wird.

Die erste Möglichkeit, wie man einen Tank mit FSW herstellt, ist, mit der Extrusion zu beginnen. Die Herausforderung bei der Verwendung von Strangpressprofilen ist, dass der maximale Durchmesser des Strangpressprofils normalerweise ø 300 mm beträgt.

Deshalb gibt es tatsächlich zwei Gruppen von Tanks, mit Durchmessern unter ø 300 mm und über ø 300 mm. Daher verwenden wir die beiden Kappen und und eine kleine Spannvorrichtung, um den Tank zu einzuspannen und zu schweißen. Im Video wird der Tank nach dem Schweißen und nach der Fräsnachbearbeitung gezeigt, bei der der entstandene Wulst abgearbeitet wurde

In einer andren Abbildung können Sie den Tank direkt nach dem Schweißen sehen: Sie sehen die Kappe im Querschnitt, und sehen, wo das FSW-Werkzeug eintaucht ist und das Material der Kappe mit dem Material des Strangpressprofils vermischt hat. Zuvor wurde in die Kappe eine Nut gefräst, um von der Stirnseite, d.h. von der Kappenoberfläche aus rührreibschweißen zu können.

Es ist nicht zwingend erforderlich, aber für diesen, für diesen Tank verwendeten wir eine 10 mm dicke Aluminiumplatte. Um die vertikale Anpresskraft zu verringern, haben wir beschlossen, hier eine Nut zu fräsen und das Strangpressprofil in diese diese Nut zu schieben.

Die Kappen wurden aus 6061-T651 und der Strangpressprofil-Mantel aus 6060-T6, einer ähnlichen Legierung wie 6061 hergestellt. Wir verwendeten das FSW-Werkzeug FAA-1, also ein kleines Werkzeug. Es ist unser FSW-Werkzeug Nummer eins in Stirweld's Werkzeugkatalog, den Sie sich kostenlos herunterladen können. Sie werden dort sehen, dass wir unterschiedliche Werkzeuggrößen haben, in Abhängigkeit von der Einschweißtiefe. In diesem Fall haben wir uns, um die vertikale Kraft zu reduzieren, und um diese Kraft durch diese kleine Wand aufnehmen zu können, dazu entschieden, unser Werkzeug FAA-1 zu verwenden.

Zur Beurteilung der Schweißnahtfestigkeit haben wir den Tank einem Bersttest unterzogen und haben diesen Tank durch eine Flüssigkeit unter hohem Druck zum Bersten gebracht. Dieser Tank hat einen Berstdruck von 45 bar, entsprechend 653 psi ausgehalten. Die Fertigungsmethode für das Herstellen von kleinen Tanks mit geringer Wandstärke sehr gut geeignet.

Das zweite Beispiel eines Tanks unter  ø 300 mm Durchmesser ist diese Anwendung, auf die ich im letzten, d.h. im nächsten Teil meiner Präsentation tiefer darauf eingehen werde. Die Idee dabei ist ist ein Tank, der für CNES, das französische Zentrum für Weltraumforschung (Centre national d’études spatiales) entwickelt wurde, das in Frankreich gleichwertige Aufgaben wie die NASA in den USA hat, also für eine Raumfahrtanwendung. Der Tank ist 500 mm lang und hat einen Durchmesser von ø 100 mm.

Es gibt noch weitere 30 Minuten im vollständigen Mitschnitt des Webinars, den sie  Sie sich über folgenden Link kostenlos herunterladen können: 

🎥 https://bit.ly/4hIHqsl

Außerdem gibt es einen 10-minütigen Erfolgsbericht zum Thema FSW-Druckbehälter:

🎥 FSW-Druckbehälter