Momentenreduzierter Rotationsreibschweißprozess

Das Reibschweißen ist ein industriell etabliertes Pressschweißverfahren, das aufgrund der diversen Verfahrensvorteile auch umfangreich in der Automobilzulieferindustrie, beispielsweise bei der Fertigung von Achsen und Gelenkwellen, Anwendung findet. Der Einsatz von dünnwandigen Rohren stellt für solche Baugruppen eine Möglichkeit dar, Leichtbau zu realisieren. Obwohl eine weitere Reduktion der Wanddicke hinsichtlich der Festigkeitseigenschaften möglich wäre, ist dies bei der Komponentenfertigung unter Verwendung des Reibschweißens prozessbedingt nicht mehr möglich. Die Ursache liegt im Auftreten von Reibmomentenmaxima im Fertigungsprozess. Diese bewirken, dass beim Anreiben und Bremsen Vorspannkräfte benötigt werden, welche bei geringen Wanddicken zum Verformen der Bauteile führen würden. Gegenstand der vorgestellten Untersuchungen war daher, Drehzahl- und Kraftverlauf dahingehend zu optimieren und so die auftretenden maximalen Reibmomente zu reduzieren, ohne dass signifikante Veränderungen der statischen Festigkeits- und Werkstoffeigenschaften auftreten. Dies würde wiederum eine Reduktion der Vorspannkräfte und somit eine Technologieerweiterung hinsichtlich geringerer Wandstärken ermöglichen. Zur Minimierung des experimentellen Versuchsumfangs wurde eine prädiktive Reibschweißprozesssimulation zur Auslegung momentenreduzierter Prozessverläufe und zur In-situ-Prozessanalyse verwendet. Im Rahmen des Beitrags wird gezeigt, mit welchen Prozessmaßnahmen eine Momentenreduktion bei Vollmaterial experimentell nachgewiesen werden kann. Diese Ergebnisse werden simulativ validiert, auf Rohrbauteilgeometrien extrapoliert und im industriellen Anwendungsfall erprobt.