Ausgangssituation

Ausgehend von den momentan noch vorhandenen Restriktionen beim Fügen von Druckgussteilen erscheint es zweckmäßig, ein Schweißverfahren zum Fügen von Aluminium-Druckguss-Komponenten anzuwenden, das die Nachteile der gängigen Schmelzschweißverfahren umgeht. Als viel versprechende Möglichkeit bietet sich das Rührreibschweißen an. Einer prozesssicheren Anwendung des Verfahrens stehen jedoch derzeit noch folgende Probleme entgegen:

• Momentan wird nur duch eine kostenintensive Optimierung der gesamten Prozesskette eine sichere Fertigung garantiert. Dazu gehört auch die spanende Bearbeitung der Fügekanten.
• Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten besteht der Anspruch, das FSW ohne spanende Bearbeitung durchzuführen.
• Aufgrund der Gusshaut, die nach dem Gießprozess auf den Bauteiloberflächen verbleibt, können beim Rührreibschweißen Bindefehler entstehen. Diese machen sich in vielen Fällen erst bei einer dynamischen Prüfung des geschweißten Bauteils bemerkbar.
• Beim Fügen von Hohlstrukturen ist normalerweise keine Innenabstützung zum Aufnehmen der Prozesskräfte vorhanden. Durch eine FSW-gerechte Konstruktion der Bauteile muss dieser Mangel ausgeglichen werden.
• Kritisch sind die Änderungen der Bauteilgeometrie durch den Formenverschleiß.
  

Ziel des Projektes

Ziel des Projektes ist es, mit dem Rührreibschweißen ein prozesssicheres Fügeverfahren für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Verbindungen von Aluminium-Druckgussteilen bereitzustellen. Im Fokus der Betrachtung soll die Anwendung in kleinen und mittelständischen Unternehmen stehen, bei denen das FSW mit Anlagen durchgeführt werden soll, die in den Betrieben meist schon vorhanden sind oder einen vergleichsweise geringen Investitionsaufwand erfordern. Als Anlagen können Fräsbearbeitungszentren oder entsprechend ausgerüstete Roboter eingesetzt werden. Durch diesen Ansatz soll die Integration des FSW in bereits bestehende Fertigungsketten ermöglicht und es sollen wirtschaftliche Vorteile erreicht werden.

Vorgehensweise

Das Forschungsprojekt wird in intensiver Zusammenarbeit mit dem Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs) der TU Braunschweig durchgeführt und gliedert sich in folgende Arbeitspakete:

• Gießen von Platten aus unterschiedlichen Legierungen.
  
• Variation der Trennmittelart und -zusammensetzung
  
• FSW-Parameteridentifikation anhand der gegossenen Platten mit dem Ziel, für die untersuchten Legierungen möglichst robuste Schweißparameter zu finden
• Metallkundlich-technologische Untersuchungen der FSW-Nähte zur Beurteilung der Interaktion von Gieß- und FSW-Prozess auf die Nahtqualität
• Einfluss von Spalten und Kantenversatz auf den Schweißprozess und die resultierenden Schweißnahteigenschaften
• Einfluss der Gussqualität (Porositätsgrad) des Ausgangswerkstoffes auf die Schweißnaht
• Schweißnahteigenschaften in Abhängigkeit der Wärmebehandlung der Gussbauteile
• Vergleich der erreichten Schweißnahteigenschaften mit denen herkömmlicher Schmelzschweißprozesse (MIG, Elektronenstrahl)
• Fertigungstechnische Umsetzung an Realbauteilen
• Erarbeitung von Richtlinien und Qualitätsstandards, um eine FSW-gerechte Kontruktion zukünftiger Bauteile gewährleisten zu können
  

Ergebnisse

Status: Für die 4 mm dicke Platten der Legierungen AC-AlSi9Cu3(Fe), AC-AlSi10MnMg und AC-AlSi9Mn wurden die Prozessparameterfenster bei optomaler Nahtvorbereitung, d.h. das Trennmittel wurde entfernt, ermittelt. Zur Zeit läuft die Parametersuche für 2 und 6 mm dicke Platten.

Die mechanischen Nahteigenschaften trennmittelbehafteter Probeplatten wurden werkstofftechnisch untersucht. Dabei wurden der Werkstoff und die Trennmittelzusammensetzung variiert. Im weiteren Projektverlauf werden als nächstes der Einfluss der Plattendicke untersucht sowie Temperaturmessungen an der Nahtober- und Nahtunterseite durchgeführt.

Status

laufend

Laufzeit

01/2010-12/2011

Letzte Aktualisierung

10.12.2010

Partner

ifs (TU Braunschweig)
alu-druckguss GmbH & Co. Brandenburg
G. A. Röders GmbH & Co. KG
Schött Druckguss GmbH
Schweizer Group Plattenhardt KG
H&B Omega Europa GmbH
RIFTEC GmbH
HONSEL AG
TRIMET ALUMINIIUM AG
Kolbenschmidt Pierburg GmbH
KSM Castings GmbH

Förderer

AiF
Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS
BDG - Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie

Veranstaltungen

Downloads

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