TWI: Bobbin FSW

Rührreibschweißen mit einem Doppelschulterwerkzeug, das wie eine Zwirnrolle aussieht


Bobbin-FSW

TWI Yorkshire zeigt hier ein nicht-verschiebliches

Doppekschulterwerk­zeug zum Rührreib­schweißen von zwei C-Profilen zur Herstellung eines Hohlprofils. Das Verschweißen von C-Profilen ist gegenüber der Verwendung von vollstranggepressten Hohlprofilen vorteilhaft, weil aus wenigen C-Profilen unterschiedli­che Hohlprofile herge­stellt werden können.

         

Rührreibschweißen mit nicht-verschieblichem Bobbin-Doppelschulter-Werkzeug, das wie eine Zwirnrolle aussieht

1:29 min, © TWI Ltd, 23. November 2016

   


Das sogenannte Bobbin-Werkzeug hat zwei Schultern, die über einen Stift miteinander verbunden sind. Eine Schulter des sich drehenden Werkzeugs wird auf die Oberseite der Werkstücke gepresst und die andere auf die Unterseite der Werkstücke. Der Stift erweicht und verrührt das Material der zu fügenden Werkstücke, während die Schultern dafür sorgen, dass das plastizierte Material nicht aus der Fügezone herausgepresst wird, sondern um den Stift herum von vorne nach hinten gepresst wird, um die Werkstücke dauerhaft miteinander zu verbinden.  

 

Es kommt zu einem Kraftausgleich, weil die von der oberen Schulter aufgebrachte Kraft genauso groß wie die von der unteren Schulter aufgebrachte Kraft ist. Daher wird das Verfahren auch "self reacting friction stir welding genannt" (Rührreibschweißen mit Kraftausgleich).

 

Es gibt drei Hauptvarianten:

  • Fixed Bobbin FSW: Das Werkzeug mit einem festen Abstand zwischen oberer und unterer Schulter wird fest in mit der Werkzeugspindel verbunden. Dadurch ist das Werkzeug statisch überbestimmt, was zu Problemen führen kann, wenn die Werkstücke nicht sehr genau ausgerichtet werden.

  • Floating Bobbin FSW: Das Werkzeug mit einem festen Abstand zwischen oberer und unterer Schulter wird zum Toleranzausgleich verschieblich in der Werkzeugspindel gelagert. Dadurch zentriert es sich selbst entlang der möglicherweise etwas gewölbten Werkstücke.

  • Position and force controlled Bobbin FSW: Positionssteuerung der oberen Schulter und Kraftregelung der unteren Schulter mit einer vorgegebenen Anpresskraft.

FSW mit verschieblichem Doppelschulterwerkzeug

TWI hatte 2013 das Bobbin-FSW mit Kraft­aus­gleich bereits erfolg­reich für Aluminium­bleche mit einer Dicke von 2,5 bis 25 mm Dicke vorgeführt. Dafür wurde ein verschiebliches Dop­pel­schulterwerkzeug eingesetzt. Es dringt durch die Stirnseite in die Fügezone ein, ent­we­der ohne Vorberei­tung oder wie hier mit einer vorbereiteten Nut.

    

Rührreibschweißen mit einem verschieblichen Bobbin-Doppelschulterwerkzeug

3:12 min, © TWI Ltd, 13. Febtuar 2013

   


Roboter-Rührreibschweißen mit Bobbin-Werkzeug

TWI Yorkshire zeigt hier das dreidimen­sionale Knickarm-Roboter-Rührreib­schweißen eines 3 mm dicken Rohrsegments aus AA6082-T6. Am Anfang und Ende der Schweiß­naht verbleiben hierbei nicht miteinander verbundene Fehlstellen.

    

Rührreibschweißen mit verschieblicher Schulter: 3 mm dicke Naht in gewölbten Aluminiumblechen aus AA6082-T6

1:33 min, © TWI Ltd, 12. September 2013

   


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