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Rotationsreibschweißen - die besondere Art der Fügung

Mit anderen Worten: im Gegensatz zu anderen Fügeverfahren, werden Werkstücke beim Reibschweißen also nur durch Reibung gegeneinander und Pressdruck verbunden. Um zwei Teile gleicher oder auch unterschiedlicher Materialien fest zusammenfügen zu können, muss eines fest stehen und das zweite in Bewegung gebracht werden. Beim besonderen Rotationsreibschweißen muss jedoch eines der Fügeteile eine drehsymmetrische Rotationsebene haben. Außerdem müssen Drehzahl und einwirkende Kraft vorher definiert werden, wie Raiser erklärt.

Sobald sich die beiden Teile unter den zuvor definierten Bedingungen berühren, verschwinden zunächst oberflächliche Rauheiten. Das führt zu einer Vergrößerung der Berührungsfläche. Der „Energielieferant“ für das Fügen ist die Reibbewegung, die für eine stetig steigene Wärme in der Kontaktzone sorgt. Raiser: „Je intensiver die Reibung dabei ist, desto höher steigt natürlich die Temperatur. Dadurch entstehen Mikroreibschweißungen, die man sich als kleine Brücken zwischen den beiden Materialien vorstellen kann, sodass ein Austausch der beiden jetzt weichen Werkstoffzonen stattfinden kann.“ Die Temperatur ist hoch genug, um die beiden Materialien – trotz unterschiedlicher Schmelzpunkte – sicher miteinander zu verbinden. Obwohl es dabei nicht über die schmelzflüssige Phase hinaus geht, bewirkt der intensive Kontakt ein Quasi-Verschmelzen der Werkstoffe. Genau dieser Effekt macht ein Verschweißen unterschiedlicher Materialien wie beispielsweise Kupfer mit Stahl oder Aluminium mit Stahl möglich.

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Wenn sich eine ausreichend starke Kontaktzone und die verfahrenstypische Materialwulst um die Schweißfläche gebildet haben, kann die Rotationsbewegung gestoppt werden. Danach wird der Druck zwischen den Komponenten soweit erhöht, bis sie sich vollständig miteinander verbunden haben. Das Resultat ist eine prozesssichere Verbindung.

Auch große Stückzahlen günstig und reproduzierbar schweißen

Insbesondere die technischen Vorteile, die das Reibschweißen mit sich bringe, bestärkten viele Unternehmen, sich an Raiser zu wenden. Raiser kommentiert: „Anwender, die ihre Bauteile mithilfe des Reibschweißens fertigen lassen, bemerken schnell, wie wirtschaftlich sich das in ihrer Produktion auswirkt.“ Denn statt etwa eine gewünschte Geometrie mit großem Materialverlust aus dem Vollen heraus zu fräsen, ist es einfacher und damit viel günstiger, zwei fertig bearbeitete Bauteile per Reibschweißen zusammenzufügen, betont Raiser. Das lohne sich besonders für Halbzeuge.

Das Reibschweißen ist außerdem ein gut reproduzierbares Verfahren, bei dem hohe Qualitätsstandards einfach eingehalten werden können, wie Raiser weiter ausführt. Durch strukturierte Arbeitsabläufe und kurze Prozesszeiten lassen sich außerdem auch Bauteile in größeren Stückzahlen relativ leicht fertigen. Ein Beispiel ist die Herstellung von Kolbenstangen. Denn bisher wurden die Rohteile aufwendig aus Schmiedeteilrohlingen gefertigt und anschließend gedreht, geschliffen und auch noch einzeln verchromt. Beim Reibschweißen wird bereits verchromtes Stangenmaterial eingesetzt, das auf die benötigte Länge zugeschnitten ist. Das nicht zu verschweißende Ende wird fertig bearbeitet, sodass das Kopfteil oder Auge mit der Stange verschweißt werden kann.

Außer den kurzen Taktzeiten sei es nicht zuletzt die einfache Prozessüberwachung, die für die hohe Produktivität dieses Verfahrens verantwortlich ist. Denn die nötigen Werte wie Druck, Zeit und Drehzahl sind für den Anwender leicht kontrollier- und steuerbar, konkretisiert Raiser. Ein weiterer positiver Nebeneffekt ist, dass die reibgeschweißten Bauteile zum Beispiel keine anschließende Dreh- oder kostspielige Wärmenachbehandlung erfordern. Das verkürzt die Prozesszeiten zusätzlich.

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