TRANSWELD® für Reibschweißen

Was ist Reibschweißen?

Das Reibschweißen ist ein mechanisches Schweißverfahren, bei dem zwei Metallteile im plastischen Zustand miteinander verbunden werden. Diese Technik beinhaltet die Erzeugung von Reibung durch lineare oder rotative Bewegung eines Teils oder Werkzeugs gegen ein oder mehrere andere Teile. Diese Reibung erzeugt intensive Hitze an der Schnittstelle der beiden Teile, die das Metall erweicht und plastisch macht. Durch das Anwenden einer Kraft und das Beibehalten dieses Drucks werden die Teile verformt und passen sich perfekt an, um während des Abkühlens miteinander verschweißt zu werden. Es gibt verschiedene Arten von Reibschweißen.

Das Rotationsreibschweißen (RFW)

Inertia friction welding

Beim Direktantriebsreibschweißen (Direct Drive Friction Welding, DDFW) wird das Teil direkt durch die Maschine in Rotation oder Translation versetzt. Die Variation des Drehmoments und der Motorgeschwindigkeit ermöglicht das Schweißen.

Das Linearschweißen (LFW)

Das erste Teil bleibt fixiert, während das zweite kleine Hin- und Herbewegungen ausführt. Ähnlich wie beim Rotationsreibschweißen erzeugt diese Bewegung Reibung und erhöht so die Materialtemperatur. Durch das Anwenden einer Kraft wird die Schweißnaht geformt. Dieses Verfahren ist auch als LFW (Linear Friction Welding) bekannt und in TRANSWELD® verfügbar.

Reibpunktschweißen

Das Verfahren des Reibpunktschweißens (Friction Stir Spot Welding, FSSW) beinhaltet das Platzieren von zwei Teilen, die aneinander haften und durch eine Klemmvorrichtung fixiert werden. Ein spezielles Werkzeug erzeugt durch Reibung einen Mischpunkt: der Stift (unterer Teil des Werkzeugs) erhöht die Metalltemperatur bis zum plastischen Zustand, sodass es gemischt und geschweißt werden kann, während die Schulter (oberer Teil) das plastische Metall festhält und verhindert, dass es austritt.
Sobald der Mischpunkt erzeugt wurde, wird das Werkzeug angehoben und das Werkstück kann entfernt oder verschoben werden. In derselben Verfahrensfamilie gibt es das Reibschweißen (Friction Stir Welding, FSW). Basierend auf dem Prinzip des Reibpunktschweißens besteht dieses Verfahren darin, das Werkzeug in das Material einzuführen und es entlang der gewünschten Bahn zu bewegen, während die Metalle "geknetet" werden, um die Schweißnaht zu formen.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass es die Verbindung heterogener Materialien ermöglicht. Unsere Lösungen berücksichtigen weder das Mischen noch die Diffusion von Materialien oder ihren Bestandteilen. Unsere Software ermöglicht die Untersuchung des Reibpunktschweißens (FSSW).
Unsere Entwicklerteams arbeiten derzeit an der Implementierung des Reibschweißens (FSW).

Vorteile des Reibschweißens

• Schnelle Montagegeschwindigkeit: Das Reibschweißen ermöglicht die Bildung der Schweißnaht auf einen Schlag, was im Vergleich zu anderen Verfahren schneller ist, die eine allmähliche Fusion erfordern.
• Reproduzierbarkeit und Automatisierung: Dieser Prozess ist leicht reproduzierbar und automatisierbar, wodurch ein konstantes Qualitätsniveau der Schweißnaht gewährleistet wird.
• Rissbeständigkeit: Die thermomechanischen Beanspruchungen, die durch das Reibschweißen entstehen, tragen zur Begrenzung von Rissen und Festigkeitsproblemen in den Verbindungen bei.
• Verbindung verschiedener Materialien: Festphasen-Schweißverfahren wie Reibschweißen ermöglichen die Verbindung von Teilen aus verschiedenen Materialien (z. B. Kupfer + Aluminium, Stahl + Aluminium), da sie weniger metallurgische Einschränkungen haben als Schmelzschweißverfahren.
• Möglichkeit des Schweißens empfindlicher Legierungen: Dieses Verfahren ermöglicht das Schweißen bestimmter Materialien, die nicht durch herkömmliche Schweißverfahren verschweißt werden können.
• Kostenreduktion und bessere Gesundheit: Das Reibschweißen ist in der Regel kostengünstiger und gesünder, da es keinen Materialzusatz erfordert und nur wenig Licht oder Rauch erzeugt.

Aufgrund dieser Vorteile wird das Reibschweißen in verschiedenen Branchen wie Automobil, Luftfahrt, Schiffbau und Raumfahrt immer häufiger eingesetzt, insbesondere bei der Herstellung leichter Komponenten.

Vorteile der prädiktiven

Simulation Die numerische Simulation bietet viele Vorteile für Ihr Schweißverfahren, indem sie das Verhalten und die thermomechanischen Eigenschaften Ihrer Verbindung vorhersagt. Mit unserer Software können Sie:

• Die Metallurgie des Feststoffes in jedem Bereich Ihres Schweißverfahrens untersuchen.
• Die Temperaturentwicklung, die Wärmeeinflusszone (WEZ), die Schmelzzone usw. kontrollieren.
• Deformationen, Eigenspannungen und Schweißfehler wie Grate und Falten vorhersagen, die mit dem Schweißvorgang verbunden sind.
• Die verschiedenen Wärmebehandlungen Ihrer geschweißten Teile numerisch modellieren und einbeziehen, um den Einfluss dieser Operationen auf die Schweißnaht und ihre Eigenschaften zu verstehen (Verringerung der Eigenspannungen, Härte usw.).
• Die ersten mechanischen Tests können numerisch durchgeführt werden, um die Festigkeit Ihrer Verbindung zu bewerten.

Durch den Einsatz prädiktiver Simulation können Sie eine gründliche Vorstellung von Ihrem Schweißverfahren erhalten, die Ergebnisse vorhersagen und die Parameter optimieren, um hochwertige Verbindungen zu erzielen. Dies spart Zeit und reduziert die Kosten für physische Tests und verbessert gleichzeitig die Zuverlässigkeit und Leistung Ihrer Schweißnähte.

Funktionen von TRANSWELD® für das Reibschweißen

• Einfache und schnelle Dateneingabe: Die intuitive, auf die Anwendung ausgerichtete Benutzeroberfläche liefert erste Ergebnisse in wenigen Minuten.
• Präzise Konfiguration der Verfahrensparameter: Sie können die Geometrie der Komponenten, die Kraft, die Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit, die Trägheit, die Temperatur usw. präzise definieren.
• Importieren von Reibungsdateien: Sie können eine Reibungsdatei importieren, um eine Modellierung so nah wie möglich an der Realität zu erhalten.
• 2,5D-Methode für die schnelle Simulation von 3D-Rotationsreibschweißen: Diese Methode eignet sich besonders für die schnelle Modellierung von 3D-Rotationsreibschweißvorgängen.
• Materialdatenbank: TRANSWELD® enthält eine Materialdatenbank mit den Hauptlegierungen, die von Schweißern verwendet werden, wie Stahllegierungen, Edelstähle, Inconel®, TA6V und Aluminiumlegierungen. Sie können für jedes Teil ein spezifisches Material auswählen.
• Adaptive Remeshing: Die Software verwendet adaptive Remeshing, um genaue Ergebnisse im geschweißten Bereich zu erhalten.
• Feines Meshing an der Naht: Sie haben die Möglichkeit, an der Naht nur ein feines Mesh zu verwenden, um genaue und schnelle Ergebnisse zu erzielen.

Mit all diesen Funktionen bietet TRANSWELD® eine umfassende Umgebung für eine präzise und effiziente Simulation des Reibschweißens, um den Prozess zu optimieren und hochwertige Verbindungen zu erhalten.