Heller: Umweltfreundlich schweissen Rührreibschweissen auf Bearbeitungszentren

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Bauteile aus Aluminium lassen sich mit dem Verfahren Rührreibschweissen zuverlässig bei minimalem Energieaufwand und ohne Gefahren für Personen und Umgebung verbinden. Deshalb hat der Maschinenhersteller Heller jetzt das Verfahren in sämtliche Bearbeitungszentren integriert.

Rührreibschweissen erzeugt hochwertige, lunkerfreie und dichte Schweissverbindungen. Sie sind beständig bei dynamischen Beanspruchungen und ermüden kaum. Deshalb nutzen Branchen wie der Behälter- und der Schiffsbau sowie die Luft- und Raumfahrt diese Fügetechnik. Darüber hinaus etabliert sich das Verfahren zunehmend in der Elektroindustrie und – wegen der E-Mobilität – im Automobilbau. Beispielsweise lassen sich Batteriegehäuse sicher und wirtschaftlich schweissen.

Bewährtes Fügeverfahren

Beim Rührreibschweissen taucht ein stiftähnliches, rotierendes Werkzeug bei hoher axialer Kraft in den Spalt zwischen zu verbindenden Bauteilen ein, bis die Werkzeugschulter auf der Oberfläche der Bauteile aufliegt. Die dabei entstehende Reibung erwärmt und plastifiziert die Werkstoffe der zu verbindenden Bauteile. Diese werden durch die Rotation des Werkzeugs vermischt. Das verbindet die Bauteile im Fügespalt. Um längere Schweissnähte zu erzeugen, wird das weiterhin rotierende Werkzeug bei gleichbleibendem Anpressdruck entlang des Fügespalts bewegt. Am Ende der vorgesehenen Schweissnaht wird das Werkzeug aus der Fügezone gehoben.

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Dicht und belastbar

Rührreibschweissen generiert hochwertige Schweissnähte, ohne die umliegenden Bereiche in den gefügten Bauteilen zu schädigen. Es entsteht kaum Wärme. Deshalb ist das um die Schweissnaht liegende Werkstoffgefüge feinkörnig und ohne Poren oder Risse. Auch verziehen sich die Bauteile nur minimal. Somit erfüllen die Schweissnähte strenge Forderungen hinsichtlich Dichtigkeit und Verformbarkeit. Letzteres ist entscheidend beispielsweise bei einem Unfall eines Elektrofahrzeugs. Rührreibschweissen gilt allgemein als «grüne Verbindungstechnologie». Anders als bei klassischen Schweissverfahren entfallen Lichtblitze und Rauchgase. Somit erübrigen sich Schutzeinrichtungen, um eine Gefährdung des Personals zu vermeiden und auszuschliessen. Zudem erfordert das Verfahren nur wenig Energie, erweist sich also als wirtschaftlich und schont Ressourcen.

Wirtschaftlich dank Integration

Zusätzlich zur Wirtschaftlichkeit trägt bei, dass Rührreibschweissen ohne zusätzliche Werkstoffe arbeitet, wie Fülldraht und Schutzgas. Das minimiert die Kosten beim Schweissen. Besonders lohnend erweist sich das Schweissverfahren für zahlreiche Fertigungsbetriebe durch die Integration in aktuelle Werkzeugmaschinen von Heller. Dadurch entfällt zusätzliches Aufspannen auf unterschiedlichen Vorrichtungen und Maschinen. Man benötigt lediglich einige (wirtschaftliche) Werkzeuge, ein Freischalten des von Heller programmierten Technologie-Zyklus und die Funktion adaptive control der CNC-Steuerung Sinumerik 840D sl .

Einfach programmiert

Die Schweissbahn kann der Maschinenbedienende einfach am CNC-Bedienpult via G-Code programmieren. Auch CAD/CAM-Daten können dafür übernommen werden. Um den Schweissprozess zu starten, müssen zudem die wichtigen Parameter Druck und Drehzahl bestimmt werden.

Diese hängen von mehreren Faktoren ab, unter anderem vom Werkstoff sowie von der benötigten Art und Tiefe der Schweissnaht. Dabei unterstützen die Spezialisten des Maschinenherstellers Fertigungsbetriebe. Erste Erfahrungen zeigen allerdings, dass nach einigen Versuchen Fertigungstechniker rasch die geeigneten Parameter wählen. Einmal festgelegt, lassen sich Druck und Drehzahl über einen Zyklus aufrufen. Ist der Schweissprozess gestartet, protokolliert die CNC-Steuerung den kompletten Ablauf. Sie steuert zuverlässig die Parameter und überwacht deren Einhalten. Eine Vielfalt an Schweissnähten lässt sich verwirklichen. Dazu gehören Stumpf-, Eck- und T-Nähte sowie einfach, mehrfach und T-förmig überlappende Verbindungen. - kmu - SMM

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