Reibschweißen: Verfahren, Arten und Vorteile

Beim Reibschweißen wird, wie der Name schon sagt, Reibung zum Schweißen von Verbindungen eingesetzt. Beim Fügen wird keine Wärme von außen zugeführt.

Das Reibschweißen ist also kein Schmelzschweißverfahren, sondern ein Festkörperschweißverfahren, bei dem die entstandene Verbindung oft genauso fest ist wie das Grundmetall. Diese Schweißtechnik wird in verschiedenen Branchen zum Verbinden von Teilen eingesetzt.

Lassen Sie uns in die Details gehen, wie diese Technik funktioniert und welche Vorteile sie bietet.

VERWEIS: LASERSCHWEISSEN: TYPEN, VORTEILE UND ANWENDUNGEN

Wenn du deine Handflächen aneinander reibst, wirst du feststellen, dass deine Handflächen heiß werden. Wenn Sie den Druck und die Geschwindigkeit weiter erhöhen, werden Sie sich wärmer fühlen.

Das gleiche Prinzip der Wärmeerzeugung durch Reibung wird beim Reibschweißen verwendet, bei dem die Metallteile mit extrem hoher Geschwindigkeit und hohem Druck aneinander gerieben werden.

Durch diese Wechselwirkung zwischen den beiden Oberflächen entsteht eine mechanische Reibung. Auch wenn die beiden zu verschweißenden Materialien mit bloßem Auge glatt erscheinen mögen, gibt es auf mikroskopischer Ebene Unregelmäßigkeiten. Diese Unregelmäßigkeiten reichen aus, um Reibung zwischen ihren Oberflächen zu erzeugen.

Wenn zwei Materialien durch Reibung verschweißt werden, entsteht durch die Relativbewegung zwischen ihnen und den auf sie ausgeübten Druck Wärme an den Kontaktstellen. Je weiter der Prozess fortschreitet, desto größer wird auch die Wärmeentwicklung, und die beiden Materialien beginnen an den Kontaktstellen zähflüssig zu werden.

Die Bewegung zwischen den beiden fördert wiederum die Vermischung der beiden Teile an ihren Kontaktstellen, wodurch eine Verbindung oder eine Schweißnaht entsteht.

Unterschiedliche Arten des Reibschweißens

Jedes Schweißverfahren, bei dem Reibung zur Herstellung der Verbindung eingesetzt wird, kann als Reibschweißen bezeichnet werden. Grundsätzlich werden jedoch vier Arten von Reibschweißverfahren unterschieden.

Lassen Sie uns jedes von ihnen kurz durchgehen, um die feinen Unterschiede zwischen ihnen zu verstehen.

Rotationsreibschweißen: Von den beiden Materialien wird eines über die Oberfläche des anderen gedreht, wo die Schweißnaht erforderlich ist. Das Verfahren nutzt die axiale Druckkraft und die hohen Rotationsgeschwindigkeiten.

Diese Kombination bewirkt die Plastifizierung der beiden Werkstoffe, was schließlich zu einer Verbindung zwischen den beiden führt.

Lineares Reibschweißen: Bei dieser Art des Reibschweißens oszilliert einer der Werkstoffe mit hoher Geschwindigkeit und hohen Druckkräften in einer Hin- und Herbewegung gegen den anderen. Die dabei entstehende Wärme an den Oberflächen bewirkt eine Plastifizierung des Metalls, und die Oxide oder oberflächennahen Verunreinigungen werden verbrannt oder an den Seiten ausgetrieben.

Rührreibschweißen: Beim Rührreibschweißen wird ein spezielles Werkzeug mit einer zylindrischen Schulter und einem profilierten Stift verwendet, um Schweißnähte zu erzeugen. Der Stift fährt an der Naht der beiden Werkstücke entlang, bis die Schulter auf der Naht aufliegt.

Das Werkzeug dreht sich dann, wobei die Reibung zwischen der Schulter und der Naht das Metall erweicht. Der Profilstift wird linear durch die Nahtlinie bewegt und rührt dabei das weiche Metall an, wodurch eine Verbindung entsteht.

Rührreibpunktschweißen: Das Rührreibpunktschweißen ist eine der Arten des Rührreibschweißens mit einem wesentlichen Unterschied.

Beim Rührreibschweißen wird das Werkzeug entlang der Naht der Werkstücke bewegt. Beim Rührreibpunktschweißen hingegen wird das Werkzeug an einem Punkt gedreht und nicht bewegt.

Es dreht sich und erzeugt eine Schweißnaht, und das Werkzeug wird angehoben, wodurch ein Austrittsloch entsteht, in das der Profilstift eingespritzt wurde.

Die Geschwindigkeit, mit der die Relativbewegung erfolgt, und der Druck, der auf die Werkstücke ausgeübt wird, hängen von der Größe der Wärme ab, die zur Erzeugung der Schweißnaht zwischen den beiden Metallteilen erforderlich ist. Bei Stahl entsteht beim Reibschweißen eine Temperatur zwischen 900 und 1300 Celsius.

Schwergutschweißen: ist es dasselbe wie Reibschweißen?

Viele verwenden Schwergutschweißen und Reibschweißen synonym. Das Trägheitsschweißen ist jedoch eine Form des Reibschweißens.

Genauer gesagt, ist das Trägheitsschweißen eine Art Rotationsreibungsschweißen. Den Namen Trägheitsschweißen verdankt es der Art und Weise, wie die Rotation erfolgt.

Bei dieser Fügetechnik wird eines der Werkstücke still gehalten, während das andere auf einer Spindel montiert wird. Die Spindel wird mit hoher Geschwindigkeit in Rotation versetzt, um Reibung zwischen den beiden metallischen Oberflächen zu erzeugen.

Die maximale Drehzahl der Spindel ist dabei festgelegt und richtet sich nach der Art des Materials, das sie hält, und der Temperatur, die sie erreichen muss, um die beiden Teile zusammenzuschweißen.

Wenn die Spindel die Höchstdrehzahl erreicht hat, kuppelt der Antrieb aus und das stehende Werkstück wird in das rotierende Werkstück eingelegt. Das Werkstück dreht sich aufgrund der Trägheitskraft, die aus der kinetischen Energie resultiert, von selbst weiter.

Welche Vorteile hat das Reibschweißen?

Nicht alle Schweißverfahren gewährleisten die gleichen Verbindungsergebnisse. Die Wahl der Schweißart richtet sich daher nach den Eigenschaften, die der Verbindung durch das Schweißverfahren verliehen werden.

Lassen Sie uns einige der Vorteile des Reibschweißens erörtern:

Ermöglicht das Verbinden ungleicher Metalle: Einer der Hauptvorteile des Reibschweißens ist, dass es zum Verbinden unterschiedlicher Metalle verwendet werden kann.

Einige der gebräuchlichen bimetallischen Reibverbindungen sind:

• Aluminium mit Stahl
• Kupfer mit Aluminium
• Titan mit Kupfer
• Nickellegierung mit Stahl

Als allgemeine Regel kann jedes schmiedbare Metall reibgeschweißt werden. Das gibt den Ingenieuren mehr Freiheit, da sie dank des Reibschweißens bimetallische Strukturen schaffen können.

Kupfer-Aluminium-Verbindungen gelten gemeinhin als unlösbar, aber mit dem Reibschweißen ist es möglich.

Es gibt keine externe Zufuhr von Wärme oder Flussmittel: Beim Reibschweißen ist keine externe Hitze oder Flussmittel erforderlich, wodurch der Prozess einfach und weniger unordentlich ist.

Minimale oder keine Fehler: Einer der Vorteile des Festkörperschweißens ist, dass es im Vergleich zum Schmelzschweißen nur minimale oder gar keine Defekte aufweist. Die gleichen Effekte werden auf das Reibschweißen übertragen.

Sehr schnelles Verfahren: Das Reibschweißen gilt als eines der schnellsten Schweißverfahren, das bis zu doppelt oder sogar 100-mal schneller ist als normale Schmelzschweißungen.

Braucht keine große Oberflächenvorbereitung: Bearbeitete, gesägte oder gescherte Oberflächen können durch Reibschweißen verbunden werden. Das Vorhandensein von Schmiermitteln oder Ölen ist jedoch für optimale Schweißbedingungen nicht zulässig.

Reibschweißen ist ein Überbegriff, der mehrere Arten von Schweißverfahren umfasst. In vielen Branchen wird das Reibschweißen eingesetzt, um ansonsten nicht schweißbare Verbindungen herzustellen.

Es ist schnell, effizient und eine der beliebtesten Optionen, wenn es um Festkörperschweißen geht.