Kategorie: Werkzeuge zum Rührreibschweißen (FSW)

Reibrührschweißen (FSW) ist ein Festkörperverbindungsverfahren, das 1991 vom Welding Institute (TWI) erfunden wurde. Dabei wird ein nicht verbrauchbares rotierendes Werkzeug mit einem Stift und einer Schulter in die Verbindungslinie zweier Werkstücke gedrückt. Das Werkzeug erzeugt Reibungswärme und erweicht das Material unter seinen Schmelzpunkt (normalerweise 80–90 % seiner Rekristallisationstemperatur). Während sich das Werkzeug entlang der Verbindung bewegt, rührt es das erweichte Material zusammen und erzeugt eine Festkörperschweißnaht mit feinkörniger Mikrostruktur und hoher mechanischer Integrität.

FSW vermeidet häufige Schmelzschweißfehler wie Porosität und Rissbildung. Es wird häufig für Aluminiumlegierungen, Titan und andere Materialien in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Schifffahrt eingesetzt, wobei die NASA bedeutende Fortschritte für Luft- und Raumfahrtanwendungen wie kryogene Treibstofftanks vorangetrieben hat.

MEISTERFABRIK hat das Reibrührschweißgerät FS1 (FSW) an verschiedenen Materialien getestet, darunter kaltgewalzte Kupferlegierung 110 (H02-Härte) , Aluminium 6061 (T6511-Härte) und Aluminium 6082 , um seine Kompatibilität und Leistung zu beurteilen. Obwohl das Gerät bei diesen Legierungen vielversprechende Ergebnisse zeigte, erfordert jedes Material maßgeschneiderte Parameter, um optimale Schweißnähte zu erzielen, was die Bedeutung einer ordnungsgemäßen Einrichtung und Kontrolle unterstreicht.

Materialspezifische Beobachtungen

• Kupfer (110 kaltgewalzte Kupferlegierung, Härtegrad H02):
  Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer führte während des Tests zu einem erheblichen Wärmestau, der ein aktives Wärmemanagement erforderte, um eine Überhitzung der Spannvorrichtung zu vermeiden. Das FS1-Werkzeug konnte das Material erfolgreich verbinden, aber Benutzer sollten sich der möglichen thermischen Probleme bewusst sein und den Prozess sorgfältig überwachen.
• 6061 Aluminium (T6511 Härtegrad):
  Diese Legierung zeigte unter Standardparametern eine gute Leistung mit minimaler Wärmeentwicklung. Das FS1-Werkzeug erzeugte saubere, fehlerfreie Schweißnähte, ohne dass zusätzliche Kühlmaßnahmen erforderlich waren, was darauf hindeutet, dass es bei Verwendung innerhalb der empfohlenen Einstellungen sehr gut mit 6061-Aluminium kompatibel ist.
• 6082 Aluminium:
  Tests mit einfachen (geradlinigen) und komplexen (dreischnürigen) Werkzeugpfaden zeigten stabile Schweißnähte bei Verwendung eines geradlinigen Ansatzes, wobei das Werkzeug FS1 Größe 2 effizient arbeitete. Der dreischnürige Pfad erzeugte jedoch übermäßige Hitze, was die Zykluszeiten verlängerte, ohne die Schweißqualität zu verbessern. Bei 6082-Aluminium können einfachere Schweißstrategien zu besseren Ergebnissen führen.

Wichtige Überlegungen

• Jedes Material weist beim Rührreibschweißen ein einzigartiges thermisches und mechanisches Verhalten auf. Um gleichbleibende Ergebnisse zu gewährleisten, sind eine ordnungsgemäße Kalibrierung und Prozesskontrolle unerlässlich.
• Das FS1-Tool zeigte unter den kontrollierten Testbedingungen gute Ergebnisse, bei realen Anwendungen können jedoch zusätzliche Variablen eine Rolle spielen, wie z. B. unterschiedliche Gerätekonfigurationen, Bedienertechniken oder Materialeigenschaften.
• Bei anspruchsvollen Materialien wie Kupfer sollten Benutzer Wärmemanagementstrategien priorisieren und sicherstellen, dass ihre Werkstückspannvorrichtungen für Szenarien mit hohen Temperaturen geeignet sind.

Obwohl das FS1-Werkzeug für die effektive Verarbeitung einer Reihe von Materialien konzipiert ist, empfiehlt MEISTERFABRIK den Benutzern, eigene Tests und Parameteroptimierungen durchzuführen, um die Eignung für bestimmte Anwendungen zu bestätigen. Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation des FS1-Werkzeugs oder wenden Sie sich an unser Supportteam.

Das Rührreibschweißgerät (FSW) FS1 von MEISTERFABRIK ist als robuste und langlebige Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen konzipiert. Bei konsequenter Verwendung hält das Gerät den Belastungen des FSW-Prozesses stand und behält seine Leistung über einen längeren Zeitraum bei.

Die Standzeit von Reibrührschweißwerkzeugen ist vergleichbar mit der eines Schaftfräsers, einem gängigen Schneidwerkzeug für spanende Bearbeitungen. Während Schaftfräser in der Regel eine begrenzte Standzeit haben und häufig ausgetauscht werden müssen, kann das FS1 von MEISTERFABRIK unter idealen Bedingungen mehrere Kilometer schweißen.

Langanhaltende Leistung

Tatsächlich wird die Standzeit der MEISTERFABRIK FS1 oft in Kilometern und nicht in Stunden oder Zyklen gemessen. Das liegt an der einzigartigen Natur des FSW-Prozesses, bei dem ein rotierendes Werkzeug verwendet wird, um Hitze zu erzeugen und das Material zu plastifizieren, anstatt auf eine verbrauchbare Elektrode oder Füllmetall zurückzugreifen.

Faktoren, die die Werkzeuglebensdauer beeinflussen

Obwohl das MEISTERFABRIK FS1 eine lange Lebensdauer hat, kann seine Leistung dennoch durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden, darunter:

• Materialart und Dicke
• Schweißgeschwindigkeit und Axialkraft
• Werkzeugrotationsgeschwindigkeit und -richtung
• Kühl- und Wärmemanagement

Durch die Optimierung dieser Faktoren und die Einhaltung ordnungsgemäßer Wartungsverfahren kann die Lebensdauer des MEISTERFABRIK FS1 maximiert werden.

Typische Oberflächenrauheit

Bei guten Schweißparametern liegt die Oberflächenrauheit der Schweißnaht typischerweise zwischen:

• 0,8 bis 3,2 μm (Mikrometer)
• 32 bis 126 μin (Mikrozoll)

Optimale Schweißparameter

Um die bestmögliche Oberflächengüte zu erreichen, ist die Optimierung der Schweißparameter unerlässlich. Dazu gehören:

• Schweißgeschwindigkeit
• Werkzeugdrehzahl
• Werkzeugdruck
• Kühl- und Wärmemanagement

Nachbearbeitung

Während die Oberflächenbeschaffenheit von Schweißnähten, die mit der MEISTERFABRIK FS1 hergestellt werden, normalerweise glatt ist, kann eine Nachbearbeitung erforderlich sein, um die Gratbildung zu entfernen. Dazu können gehören:

• Leichtes Feilen, Bearbeiten oder Schleifen, um kleine Grate oder Unvollkommenheiten zu entfernen
• Polieren oder Schleifen für ein Hochglanzfinish

Das Rührreibschweißgerät (FSW) FS1 von MEISTERFABRIK ist als vielseitige und anpassbare Lösung für ein breites Anwendungsspektrum konzipiert. In den meisten Fällen lässt sich das FS1 mit minimalen Änderungen problemlos in Ihre aktuelle Gerätekonfiguration integrieren.

Kompatibilität mit manuellen und motorbetriebenen Fräsmaschinen

Die MEISTERFABRIK FS1 wurde gründlich getestet und ist sowohl mit manuellem als auch mit elektrischem Vorschub kompatibel. Das bedeutet, dass Sie die gleichen Kenntnisse aus dem Metallschneiden problemlos auf das Aluminiumschweißen anwenden können.

Werkzeughalter-Kompatibilität

Die MEISTERFABRIK FS1 kann in verschiedenen Werkzeugaufnahmen eingesetzt werden, unter anderem in:

• R8
• CT40
• SK40
• BT40

Diese Werkzeughalter können mit unterschiedlichen Arten von Spannzangen oder Haltern ausgestattet werden, wie zum Beispiel:

• ER
• 1/2 Zoll Schaftfräserhalter
• Schrumpfpassung

Minimale Ausrüstungsanforderungen

Um eine optimale Leistung zu gewährleisten, benötigt die MEISTERFABRIK FS1 mindestens:

• 2 PS (Pferdestärken) oder 1,5 kW (Kilowatt) Leistung
• 2000 U/min (Umdrehungen pro Minute) Spindeldrehzahl
• 20 Nm (Newtonmeter) oder 14,75 lbf-ft ​​(Pfund-Fuß) Drehmoment
• 1000 N (Newton) oder 225 lbf (Pfund) axiale Belastung

Weitere thermische Überlegungen

Bei anspruchsvollen Schweißarbeiten können zusätzliche Kühl- oder Wärmesenken erforderlich sein, um optimale Leistung zu gewährleisten und eine Überhitzung des Werkstücks und der Werkzeughalterung zu verhindern. Dies kann den Einsatz von Kühlsystemen, Wärmetauschern oder anderen Wärmemanagementlösungen oder Trägern mit hoher Wärmeleitfähigkeit (Aluminium) umfassen.

Wenn Ihre Fräsmaschine diese Anforderungen erfüllt, können Sie das Reibrührschweißverfahren problemlos in Ihre Werkstatt integrieren.

Die Einfachheit des Vorbereitungsprozesses macht FSW zu einer attraktiven Option für eine breite Palette von Anwendungen, von der Luft- und Raumfahrt über die Automobilindustrie bis hin zu Bauwesen und Fertigung. Da der Prozess nur minimale Vorbereitung erfordert, um hochwertige Aluminiumschweißnähte herzustellen. Mit dem FSW-Werkzeug FS1 von MEISTERFABRIK ist der Vorbereitungsprozess unkompliziert und effizient.

Grundlegende Vorbereitungsanforderungen

Um ein erfolgreiches FSW mit der MEISTERFABRIK FS1 sicherzustellen, werden folgende grundlegende Vorbereitungsschritte empfohlen:

• Sichere Fixierung : Fixieren Sie das Grundmaterial ordnungsgemäß und sicher, um Bewegungen während des Schweißvorgangs zu verhindern, genau wie bei jedem typischen bearbeiteten Teil.
• Geräteeinstellungen : Stellen Sie die MEISTERFABRIK FS1 auf den passenden Vorschub und die passende Geschwindigkeit für das zu schweißende Material ein. So gewährleisten Sie eine optimale Schweißqualität und minimieren das Risiko von Defekten.
• Oberflächenreinigung : Obwohl es nicht unbedingt erforderlich ist, wird eine leichte Reinigung der Werkstückoberfläche empfohlen, um die Verunreinigung durch Schmutz und Öl zu minimieren.
• Richtige Wärmeableitung oder Kühlung : Stellen Sie sicher, dass das Werkstück bei Bedarf richtig wärmeabgeleitet oder gekühlt wird, um thermische Schäden an den Werkstückspannwerkzeugen und anderen Geräten zu vermeiden.

Durch Befolgen dieser grundlegenden Vorbereitungsschritte erzielen Sie mit dem FSW-Werkzeug der MEISTERFABRIK FS1 qualitativ hochwertige Schweißnähte.