Grenzebach Rührreibschweißen macht Aluteile wirklich dicht

Redakteur: Peter Königsreuther

Aluminium und Aluminium-Legierungen mit absoluter Dichtigkeit zu fügen ist in immer mehr Branchen gefragt, so Grenzebach. Das Rührreibschweißen (Englisch: Friction Stir Welding, kurz FSW) löse dies Aufgabe mit Bravour.

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Über die am Werkzeug Reibstift befindliche Schulter wird das plastifizierte Alu-Material verdichtet, und es entsteht die gewünschte feste, medien- und druckdichte Verbindungsnaht zwischen den Werkstücken.
Über die am Werkzeug Reibstift befindliche Schulter wird das plastifizierte Alu-Material verdichtet, und es entsteht die gewünschte feste, medien- und druckdichte Verbindungsnaht zwischen den Werkstücken.
(Bild: Grenzebach)

Grenzebach mit Hauptsitz im bayerischen Hamlar bietet außerdem ein an diese innovative Fügetechnologie angepasstes Anlagenportfolio an und unterstützt bei der kundenspezifischen Optimierung der Schweißabläufe von der Planung bis zur Serienbegleitung, wie es weiter heißt.

Dichtigkeit, Dichtigkeit, Dichtigkeit lautet eine Forderung aus dem Aluminium verarbeitenden Industriesektor. Diese Eigenschaft ist bei Konstruktionen und Komponenten wie Wärmetauschern, Batteriewannen oder Kühlern unverzichtbar, wie Grenzebach erklärt. Langzeitbeständige, feste, medien- und druckdichte Verbindungen zwischen den Werkstücken sind folglich ein Muss. Wenn es also wirklich dicht sein soll, entschieden sich viele Hersteller für das Rührreibschweißen. Schließlich ist die prozesssichere Herstellung einer anforderungsgerechten Dichtheit eines der dominierenden Attribute, das sich, wie Grenzebach betont, mit dem FSW-Verfahren relativ einfach erreichen lässt. Auch könne diese moderne Fügetechnologie auf Grund des verfahrenstypisch hohen Automatisierungsgrads hervorragend in eine bestehende industrielle Serienproduktion eingebunden werden.

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Aluminium wird immer beliebter

Beim Rührreibschweißen, handelt es sich um ein sogenanntes Festphasen-Schweißverfahren, das ohne Schmelze auskommt, erklären die Experten. Es entstehen dabei keinerlei Poren und Heißrisse, die bei üblichen Fügeprozessen die Qualität der Verbindung bedrohen können. Genau diese Effekte sind es, die etwa beim konventionellen Schmelzschweißen zu Undichtigkeiten führen. Dieser Effekt wird laut Grenzebach verstärkt, wenn Alu-Gussmaterial ins Spiel kommt, was bei vielen Konstruktionen und Komponenten von flüssigkeitsgekühlten Systemen in den Bereichen Automotive, Energieübertragung/Leistungselektronik, Batteriefertigung, Schienenfahrzeugbau, Luft- & Raumfahrt und Consumer Electronics mittlerweile Standard ist. Speziell beim stoffschlüssigen Fügen von Aluminium und Aluminiumkombinationen, wie Blech- und Gusswerkstoffen, spiele das Rührreibschweißverfahren seine Stärken aus und erzeuge qualitativ hochwertige Verbindungen mit einer zusätzlich ausgezeichneten Oberflächenqualität. Aufwändige Nacharbeitsschritte wie das Entgraten der Schweißnaht könnten deshalb entfallen.

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Beim Rührreibschweißen erwärmt ein rotierender, verschleißfester Reibstift den zu fügenden Werkstoff an der Nahtstelle. Das Material wird dann plastisch verformt und entlang der Nahtstelle durch den Reibstift „verrührt“ - ohne dabei den Schmelzpunkt der Werkstoffe zu erreichen! Über die am Werkzeug befindliche Schulter wird das plastifizierte Material verdichtet, und es entsteht die gewünschte feste, medien- und druckdichte Verbindung zwischen den Werkstücken.

Im Vergleich zu konventionellen Schmelzschweißprozessen, wie etwa dem Lichtbogenschweißen, werden beim Rührreibschweißen weder ein Schweißdraht noch Schutzgas oder aufwändige Abluftsysteme benötigt, wie Grenzebach betont. Des Weiteren laufe der Prozess vibrations-, geräusch- und emissionsarm ab und erzeugt natürlich keine optische Strahlung.

Grenzebach merkt an, dass das Schweißen oft der letzte Schritt in der Prozesskette ist. Wenn dann noch Ausschuss entsteht, ist das gesamte Produkt schrottreif. Wer in die FSW-Technologie investiere, setze also auf einen sicheren Abschluss seiner Prozesskette. Ein souveräner Prozessabschluss und die absolute Dichtigkeit des Produktes, die sich einfach und hoch reproduzierbar erreichen läss sind die Folget: Schon allein diese Aspekte machen die Anschaffung eines FSW-Systems schnell bezahlt, heißt es.

Fügen unter minimalen Leerlaufzeiten

Den hohen Produktionsvolumina in zahlreichen Branchen kommen immer kürzere Zykluszeiten der FSW-Technologie entgegen, so Grenzebach. Außer die puren Schweißzeiten zu verkürzen, gilt es dabei auch, alle Nebenzeiten auf ein Minimum zu reduzieren, um wertvolle Taktzeit zu sparen. Zu diesem Zweck laufe das Umpositionieren von Bauteilen, sowie die Be- und Entladung der Maschinen absolut automatisiert ab. Die neue FSW-Maschinengeneration DSM1400 & DSM2400 von Grenzebach, heißt es, ist deshalb modular aufgebaut und um verschiedene Bauteilzuführsysteme erweiterbar. Wegen der beiden verfahrbaren Vorspanneinrichtungen der Anlagen, könne während des Schweißvorgangs die zweite Einrichtung parallel be- und entladen werden. Die Maschinen könnten somit toujours Schweißen und Leerlaufphasen reduzierten sich auf ein Minimum.

Als Systemintegrator und Anbieter von Rührreibschweißanlagen mit langjähriger Erfahrung liefert Grenzebach FSW-Gesamtprozesslösungen für die industrielle Serienproduktion. Zum, wie es heißt, ganzheitlichen Ansatz von Grenzebach gehört neben der Schweißanlage und der Lieferung von Schweißvorrichtungen auch die Prozessentwicklung für die jeweilige Kundenapplikation sowie die Bereitstellung von angepassten Reibwerkzeugen.

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