Das Reibschweißverfahren

Reibschweißen ist eines der außergewöhnlichsten und interessantesten Verfahren, das die Schweißtechnik zu bieten hat. Entdecken sie im folgenden die Faszination "Reibschweißen"!

 

Das Reibschweißen ist ein einfaches Fügeverfahren, das seit über 30 Jahren in den unterschiedlichsten Fertigungen eingesetzt wird. Es handelt sich um ein Preßschweißen, welches zum vollmechanisierten Verbinden von Teilen eingesetzt wird und sich auch sehr gut zur Automation eignet. Aufgrund der Schweißtemperaturen unterhalb der Schmelztemperatur, der kurzen Schweißzeit und dem Fügen unter Kraft bietet das Reibschweißen die Möglichkeit, auch Werkstoffe und Werkstoffkombinationen mit hoher Qualität zu verbinden, die mit Schmelz-Schweißverfahren nicht oder nur mit erheblichen Einschränkungen an die Verbindungsei-genschaften gefügt werden können. Einsatzgebiete ergeben sich aufgrund der Möglichkeit vielfältige Materialien miteinander zu verbinden: Guß- und Sinterwerkstoffe, Keramiken mit Metallen, auch Mischverbindungen oder intermetallische Phasen weisen ein großes Potential auf.

 

 

 

Beim Rotationsreibschweißen werden die stumpf zu fügenden Teile in ein feststehendes und ein rotierendes Futter gespannt und unter Kraft ohne Zusatzwerkstoffe zusammengeführt.

 

 

In der Berührfläche kommt es zu einer Relativbewegung zwischen den Bauteilen und folglich zu Reibungsvorgängen. Diese führen zur Erwärmung der Teile (Reiben).

 

 

 

Nach ausreichender Wärmeeinbringung wird die Relativbewegung aufgehoben und die Teile unter erhöhter Kraft gefügt (Stauchen).

 

Durch die besonders hohen Drehzahlen in den Spindeln der Harms & Wende Reibschweißmaschinen können die Stauchkräfte reduziert werden. Sehr kleine Maschinen mit höchster Leistungsfähigkeit lassen sich verwirklichen.

 

 

Reibschweißen - Das Verfahren

Das Reibschweißen ist ein Pressschweißverfahren, welches zum vollmechanisierten Verbinden von Teilen eingesetzt wird und sich auch sehr gut zur Automation eignet.


Aufgrund der

  • Schweißtemperaturen unterhalb der Schmelztemperatur,
  • kurzen Schweißzeit,
  • dem Fügen unter Kraft

 

bietet das Reibschweißen die Möglichkeit, auch Werkstoffe und Werkstoffkombinationen mit hoher Qualität zu verbinden, die mit Schmelzschweißverfahren nicht oder nur mit erheblichen Einschränkungen an die Verbindungseigenschaften gefügt werden können.

 

 

  • kurze Schweißzeit,
  • kurze Zykluszeiten
  • einfache Bauteilvorbereitung 
  • hervorragende Schweißqualität 
  • keine Zusatzwerkstoffe 
  • keine Spritzer, Rauch oder Strahlung 
  • keine Schutzgase 
  • gute Reproduzierbarkeit und Kontrolle 
  • geringer Materialverlust

 

 

Das Reibschweißen ist besonders geeignet für:

  • Welle-Blech und Welle-Welle Verbindungen 
  • Reibschweißverbindung zwischen Bolzen 1.4301 und Blech St 37-2 
  • Eine Vielzahl von Materialien wie Al, Stahl, Keramik, Messing, Kupfer und das nahezu unabhängig von Leitfähigkeit und Oberflächen wie z.B.: Zink, Lack oder Emaille  

 

Das mobile Reibschweißen bietet Lösungen dort, wo andere Verfahren an ihre Grenzen stoßen. Besondere Stärken sind die hohe Prozesssicherheit und die Flexibilität bei der Materialwahl.

 

 

Der besondere Verbindungsmechanismus

Der besondere Vorteil des Reibschweißens liegt darin, dass die zu fügenden Partner nicht aufgeschmolzen werden. Die Reibungswärme wird zum Verschweißen im festen Zustand genutzt. Dadurch können Werkstoffe miteinander verschweißt werden, die in ihren Schmelzpunkten extrem weit auseinanderliegen. Bei solchen Kombinationen ist ein Verschweißen mit herkömmlichen Schmelzschweißverfahren undenkbar. Eine Reibschweißverbindung hingegen kann durchaus funktionieren.
Da beim Reibschweißen kein Schmelzfluss auftritt, entsteht hier nur ein schmaler Diffusionssaum, der im Normalfall keine Probleme bereitet.

 

 

Grundlegende Unterscheidungsmerkmale einer Reibschweißverbindung sind:

  • Schweißtemperatur unterhalb des Schmelzbereichs.
    Die Verbindungsbildung erfolgt durch Verpressen im
    warmen Zustand.
  • Kein Schmelzfluss
  • Schmale strichförmige Fügezone mit sehr schmalem Diffusionsraum
  • Hohe Aufhärtungen ohne Rissbildung tolerierbar dank
    symmetrischem Wärmeeintrag und günstigem
    Eigenspannungszustand
  • Keine Grobkornbildung durch Rekristallisation

 

 

 

Prozesssicherheit

Ein besonderes Merkmal des Reibschweissens ist die extrem hohe Prozesssicherheit. Teile mit allerhöchsten Anforderungen an die Sicherheit werden durch das Reibschweissen verbunden. Bekannteste Beispiele sind LKW-Achsen, Kardanwellen oder im Falle von Harms + Wende Airbag oder Komponenten von PKW Luftfedern.

 

 

 

  • 95% der mechanischen Energie wird in Wärme umgesetzt
  • Drehzahl und Prozesskraft stehen in engem Zusammenhang zur erzeugten Wärme
  • Die eingesetzte Wärmemenge erzeugt eine reproduzierbare Verkürzung der Bauteile

 

Das bedeutet extrem hohe Prozesssicherheit.

 

 

Hochgeschwindigkeitsreibschweißen

 

Die Reibschweißmaschinen von Harms & Wende arbeiten mit extrem hohen Drehzahlen von bis zu 24000 U/min. Das Reibschweißen erreicht damit eine neue Dimension.

Die Energieeinbringung erfolgt über hohe Drehzahlen bei niedrigen Kräften.
 
Die Entwicklung des Verfahrens erfolgte am Institut für Werkstoffkunde in Hamburg.
 
Diese Entwicklung wurde belohnt mit dem Innovationspreis Stadt Hamburg.