09.10.2019
Technical Article
Rührreibschweißen von Leichtbau- und Aluminiumdruckgussteilen
Im zweiten Teil unserer Mini-Serie über das Rührreibschweißen erklären wir, warum dieses Verfahren auch beim Schweißen im Leichtbau und bei Aluminiumdruckgussteilen Vorteile mit sich bringt.
Das Rührreibschweißen ermöglicht einerseits die Realisierung von komplizierten Einzelanfertigungen, andererseits perfekt standardisierbare Serienproduktionen von verlässlich und konstant hoher Qualität. Weitere Einsatzbereiche dieses ökonomisch effizienten, minimalinvasiven und emissionsarmen Fügeverfahrens können durch die Weiterentwicklung des Verfahrens erschlossen werden. Trotz seiner ökonomischen und technologischen Vorteile ist das Rührreibschweißen in Deutschland oftmals noch weitgehend unbekannt und findet nur selten Anwendung. Aufgrund dessen gibt es auch nur wenige Spezialisten, die die für das Rührreibschweißen benötigten Anlagen besitzen und die Technik beherrschen.
Christoph Schilling, Geschäftsführer der RRS Schilling GmbH in der Nähe von Hamburg, ist seit zwanzig Jahren dabei, dieses Fügeverfahren durch Anwendung und Weiterentwicklung zu optimieren. Dadurch ist das Unternehmen fachlich inzwischen so gut aufgestellt, dass es kundenorientiert allen Bedürfnissen gerecht werden kann. Dies zeigt sich unter anderem auch im Bereich des Leichtbaus und des Aluminiumdruckgusses.
Der Druckguss ist in der Massenproduktion von Metallbauteilen ein bewährtes und standardisiertes Verfahren. Beim Druckguss wird geschmolzenes Metall unter hohem Druck in eine Form gepresst, der das Werkstück später, nach dem Erkalten, entnommen wird. Viele in der industriellen Konstruktionstechnik verwendete Metalle können so in Form gebracht werden. Außerdem lassen sich Gussformen wegen ihres geringen Verschleißes gut zur seriellen Fertigung verwenden, daher nutzen fast alle industriellen Branchen dieses Verfahren.
Insbesondere dem Aluminiumguss kommt in der Automobilbranche eine wichtige Bedeutung zu. Aluminiumgussteile weisen bei geringerer Masse eine hohe Stabilität auf, sind witterungsbeständig und haben eine hohe Wärmleitfähigkeit. Angewendet wird der Aluminiumdruckguss daher beispielsweise bei der Herstellung von Motorblöcken, Getriebegehäusen oder im Leichtbau des Serienautomobils. Das Realisieren von Gussteilen ist jedoch bei Hohlformen und aufwendigen Geometrien eingeschränkt. Darüber hinaus sind besonders Aluminiumgüsse schwer schweißbar, da beim Füllen des Metalls in die Form häufig Gaseinschlüsse entstehen. Dieses Gas bildet im Gussteil kleine Poren, die sich beim Schweißvorgang durch die Wärme ausdeh-nen und so die Schweißnaht porös werden lassen. An auf diese Weise geschwächten Nähten entstehen leichter Risse und eine Dichtheit kann nicht garantiert werden. Mit dem Rührreibschweißen lassen sich diese Probleme umgehen.
Beim Rührreibschweißen wird der Werkstoff entlang der Fügenaht mit einem verschleißfesten, rotierenden Werkzeug plastifiziert und ineinander verrührt, bei Temperaturen knapp unterhalb des Schmelzpunktes. Wegen der niedrigen Arbeitstemperatur von etwa 550° C wird der Verzug des Materials durch thermische Spannung reduziert. Und weil die Verbindungstechnik ohne eine Metallschmelze auskommt, können keine Heißrisse und Poren entstehen. Daher lassen sich auch komplizierte Objekte realisieren, die nicht in einem Stück gegossen werden können. Mit dem Rührreibschweißverfahren ist zudem das Schweißen bereits teilmontierter Bauteile möglich. Denn da weder ein Funkenflug auftritt noch Schweißrauch entstet, können Schweißarbeiten durchgeführt werden, ohne benachbarte Teile zu beschädigen.
Ein erfolgreiches Beispiel für eine bedarfsgerechte Konstruktion mithilfe des Rührreibschweißens ist auch die Fertigung von Druckluftverteilern, bei denen eine zuverlässig dichte Naht unabdingbar ist. Frühere Verfahren ermöglichten bislang nur die Herstellung uniformer Verteiler. Durch das Rührreibschweißen ergibt sich jedoch eine Flexibilität in der Formgebung, die sich optimal auf die jeweiligen Bedürfnisse abstimmen lässt. Die RRS Schilling GmbH hat für einen Kunden individuell geformte Druckluftverteiler mit dem Rührreibschweißverfahren hergestellt.
(Quelle: RRS Schilling GmbH)
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