Grenzebach Friction Stir Welding Rührreibschweißen

Was ist Rührreibschweißen? Einfach erklärt.

Beim Rührreibschweißen (englisch: Friction Stir Welding, kurz: FSW) werden Metalle gerührt, nicht geschmolzen. Besonders geeignet ist das Reibschweißverfahren FSW zum Fügen von Nichteisenmetallen mit niedriger Schmelztemperatur sowie Mischverbindungen.

Definition: Was ist Rührreibschweißen?

Das Rührreibschweißen gehört zu den Pressschweißverfahren. Bei diesem innovativen Schweißverfahren werden Metalle mithilfe eines rotierenden Werkzeugs an der Nahtstelle gerührt und – im Vergleich zum Lichtbogen- und Laserstrahlschweißverfahren – nicht geschmolzen. Die Nahtstelle wird erhitzt, jedoch im festen Zustand verbunden. Daher eignet sich Rührreibschweißen besonders zum Fügen von Aluminiumlegierungen, Mischverbindungen und technisch reinen Metallen.

Prozess: Wie funktioniert Rührreibschweißen?

Der klassische Friction Stir Welding-Prozess lässt sich in vier einfachen Schritten erklären:

Rührreibschweißen Schritt 1: Rotierendes Schweißwerkzeug

1. Rotierendes Schweißwerkzeug

Ein verschleißbeständiges Werkzeug ist in einer Spindel gefasst und rotiert dabei.

Rührreibschweißen Schritt 2: Eintauchen

2. Eintauchen

Das rotierende Werkzeug taucht unter Axialkraft in das zu fügende Material ein.

Rührreibschweißen Schritt 3: Vorschub

3. Vorschub

Durch die Rotation und den Anpressdruck entsteht Reibungswärme. Das Metall wird dadurch plastisch verformbar und durch die Vorwärtsbewegung des Werkzeugs entlang der Nahtstelle verrührt und verdichtet, ohne dass der Schmelzpunkt des Materials erreicht wird.

Rührreibschweißen Schritt 4: Austauchen

4. Austauchen

Das Werkzeug verlässt die Nahtstelle. Eine feste, medien- und druckdichte Verbindung zwischen den Werkstücken ist entstanden.

Anwendung: Was kann geschweißt werden?

FSW ist für das Fügen von Nichteisenmetallen und Legierungen mit niedriger Schmelztemperatur und metallische Mischverbindungen geeignet:

  • Aluminium
  • Kupfer
  • Magnesium

 

    Speziell bei Aluminium punktet Rührreibschweißen

    Es ermöglicht das Verbinden von Aluminiumlegierungen, zum Beispiel die Serien 3000, 5000 und 6000, die als nicht oder nur schwer schmelzschweißbar gelten. Darüber hinaus ist das Schweißverfahren FSW auch ideal für Mischverbindungen, wie beispielsweise beim Fügen von Aluminiumblechen oder Strangpressprofilen mit Aluminiumdruckguss. Gegenüber Materialfehlern, wie Poren, Lunkern und Brandrissen ist FSW robuster als beispielsweise das Schmelzschweißverfahren.

    Rührreibschweißen wird in unterschiedlichsten Branchen angewendet:

    • Automotive, vor allem für die E-Mobilität: Batteriewannen in Guss- und Strangpressbauweise für Hybrid- und BEV-Modelle (Battery Electric Vehicle), Wärmetauscher und Leistungselektronik
    • Energieübertragung/ Leistungselektronik
    • Batteriefertigung
    • Schienenfahrzeugbau
    • Luft- & Raumfahrt
    • Consumer Electronics

    Nutzen: Was sind die Vorteile des Rührreibschweißens?

    Qualität: Hervorragende Schweißgüte

    • Beständige, medien- und druckdichte Schweißnähte
    • Hohe, reproduzierbare Nahtqualität
    • Robust, belastbar und äußerst tragfähig
    • Verzugsarme Verbindungen
    • Keine Poren oder Heißrisse, da der Werkstoff keine flüssige oder dampfförmige Phase hat

    Wirtschaftlichkeit: Schont Ressourcen

    • Einkauf und Lagerhaltung von Betriebsmitteln entfallen weitgehend, da Hilfsstoffe wie Schutzgas, Pulver oder Schweißdraht nicht erforderlich sind
    • Geringerer Energiebedarf im Vergleich zu klassischen Schweißverfahren
    • Geringe Ausschussrate dank hoher Prozessrobustheit
    • Weniger Nahtvor- und nachbereitung nötig

    Umwelt- und Gesundheitsschutz: Schont Umwelt und Beschäftigte

    • Emissionsfrei
    • Leiser als herkömmliche Schweißverfahren
    • Keine Belastung durch Staub, Gase, Rauch, Strahlung
    • Keine Hilfsstoffe wie Schutzgas, Pulver oder Schweißdraht nötig
    • Essenzieller Produktionsschritt in der Herstellung von Bauteilen für die E-Mobilität (Wärmetauscher und Batteriewannen)
    Hochqualitative Schweißnaht mit Rührreibschweißen

    Grenzebach – Anbieter für schlüsselfertige Anlagen

    Grenzebach entwickelt und liefert schlüsselfertige FSW-Anlagen – von Portalmaschinen mit kundenspezifischen Arbeitsbereichen bis hin zu Robotern, die 3D-Geometrien schweißen – und denkt für Kundinnen und Kunden weiter. Neben der Anlagentechnik wird daher auch einen Blick auf die richtige Werkzeug-Technologie geworfen. Basierend auf den Kundenanforderungen wird das passende Reibwerkzeug gewählt: ein einteiliges (konventionelles) oder mehrteiliges Werkzeug (DynaSTIR), mit rotierendem Reibstift und feststehender Schulter.

    Kontakt

    Ihr Ansprechpartner: Sahin Sünger

    Sie haben Fragen zum Rührreibschweißen? Sie möchten wissen, ob eine neue Idee mit FSW umgesetzt werden kann? Oder Sie brauchen Unterstützung bei der Anlagen-Auswahl? Kommen Sie auf uns zu. Wir beraten Sie gerne!

    Sahin Sünger Grenzebach