UCL: Friction Melt Bonding

Reibschmelzfügen wurde an der Université catholique de Louvain erfunden und patentiert

Das sich drehende, verschleissfeste Werkzeug erwärmt ein Stahlblech und presst es ein Aluminiumblech

Friction Melt Bonding (Reibschmelzfügen) ist ein an der Université catholique de Louvain erfundener Prozess zum Fügen von Stahl auf Aluminium

© Aude Simar, Camille van der Rest und Pascal J. Jacques, CC BY 2.0

Beim Friction Melt Bonding (Reibschmelzfügen) erwärmt ein sich mit einer geeigneten Drehzahl drehendes, verschleissfestes Werkzeug ein Stahlblech und presst dieses mit einer hohen Anpresskraft auf ein Aluminiumblech, während es mit einer bei ähnlichen Schweißprozessen üblichen Vorschubgeschwindigkeit verfährt.

Beim Friction Melt Bonding schwankt die Dicke der der intermetallischen Schicht je nach Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs zwischen einigen Mikrometern und mehreren zehn Mikrometern — Einfluss der Vorschubgeschwindigkeit auf die Dicke der intermetallischen Schicht (leicht retuschiert). © A. Simar, C. van der Rest and P.J. Jacques, CC BY 2.0

Dieses neue Fügeverfahren wurde als Variante des Rührreibschweißens entwickelt, um unterschiedliche Metalle, insbesondere Stahl und Aluminium, in einer Überlappungskonfiguration zu schweißen. Beim Friction Melt Bonding-Verfahren wird durch die Reibungswärme, die durch das rotierende Werkzeug erzeugte Reibungswärme ein lokales und vorübergehendes Schmelzen hervorruft. Die Verschweißung erfolgt dann aufgrund der kontrollierten Reaktivität und Erstarrung an der Grenzfläche zwischen den beiden Werkstücken.

Bei geeigneter Wahl der Schweißparameter können niedrig legierter Stahl und Aluminium erfolgreich geschweißt werden. Die Charakterisierung des Mikrogefüges wurde systematisch durchgeführt um den Einfluss der Prozessparameter, insbesondere des Temperaturzyklus, auf die Stahl-Al-Grenzfläche aufzuzeigen. Die Dicke der der intermetallischen Schicht schwankt je nach Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs zwischen einigen Mikrometern und mehreren zehn Mikrometern.

Die Scherfestigkeit der Verbindungen wurden untersucht und auf der Grundlage der Morphologie der intermetallischen Schicht analysiert. Bei geeigneter Parameterwahl reißt Bauteil wie gewünscht im Stahlblech.