Wie wähle ich das richtige FSW-Werkzeug für meine Anwendung?
Seit der Einführung des Rührreibschweißens gab es zahlreiche Innovationen, die die Qualität der FSW-Werkzeuge verbessert haben. Diese Verbesserungen führen zu besseren, stabileren Schweißnähten und einer zertifizierten Lebensdauer. Viele von Ihnen fragen sich heute, wie Sie Ihr FSW-Werkzeug auswählen sollen und wie sich dies auf die Qualität Ihrer Schweißnaht auswirken wird. Wir möchten Ihnen mit diesem Artikel eine Antwort auf diese berechtigte Frage geben. Zunächst einmal ist es wichtig, die Zusammensetzung eines FSW-Werkzeugs zu erläutern.
Die verschiedenen Komponenten eines FSW-Werkzeugs: Was ist eine Schulter und was ist ein Stift?
Ein FSW-Werkzeug besteht aus drei Teilen: dem Körper, der Schulter und dem Stift.
Die Schulter ist der Teil, der das Material durch Reibung erhitzt, um die Teile zu erweichen und so den Schweißvorgang zu ermöglichen. Das ist seine erste Funktion. Je größer der Durchmesser der Schulter, desto größer ist die Kontaktfläche, was die Reibungskapazität des Werkzeugs erhöht. Eine zu große Schulter führt jedoch zu einer zu starken Erhitzung des Werkstücks und verringert die Festigkeit der Schweißnaht. Die Größe der Schulter hängt also von der Dicke ab, die geschweißt werden soll.
Außerdem sorgt die Schulter mit ihrer antizyklischen Spiralform dafür, dass der Materialfluss in die Mitte gedrückt wird, damit er den zu schweißenden Bereich nicht verlassen kann. Diese zweite Funktion wird die Oberflächenbeschaffenheit sowie die Qualität der Schweißnaht verbessern. Mit dieser Funktion ist es nicht mehr nötig, das Werkzeug während des Schweißvorgangs zu kippen. Denn die Spiralen ziehen das Material zur Achse hin, was ein Abrutschen des Materials verhindert (siehe Infografik unten: „No more tilt angle required on the FSW tool „.
Außerdem verbessert diese Spiralform die Versatztoleranz der Schweißnaht, verringert den Grat und macht Schweißnähte mit unterschiedlicher Dicke möglich.
Zweiter Teil: Der Stift – die Spitze des Werkzeugs
Der Stift ist der Teil des Werkzeugs, der in das Material eindringt und es durch eine Scherwirkung vermischt: das ist das Kneten. Durch seine konische Form und seine Rillen erwärmt der Stift das Material und weicht es auf, sodass sich die Materialien vermischen und die Qualität der Schweißnaht gewährleistet ist. Die flache Spitze des Stifts ermöglicht ein besseres Eindringen des Werkzeugs und verringert somit das Risiko, dass das Werkzeug nicht richtig eindringt. Der Stift und seine Rillen ermöglichen eine Durchmischung in Drehrichtung des Werkzeugs sowie eine vertikale Durchmischung des Materials.
Die Hitze wird durch die Reibung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug erzeugt. Diese erzeugt eine plastische Verformung des Werkstücks und schweißt die beiden Teile zusammen.
Wie trägt die Qualität meines FSW-Werkzeugs zur Qualität meiner Schweißnaht bei?
Die Qualität der Schweißnaht hängt direkt von der Qualität des Werkzeugs und der Wahl des Werkzeugs ab. Im Folgenden wird erläutert, wie Sie das richtige Werkzeug für Ihre spezielle Anwendung auswählen.
Doch zunächst wollen wir uns ansehen, wie sich die Qualität des Werkzeugs auf die Qualität Ihrer FSW-Schweißung auswirkt. Um dies zu verstehen, müssen Sie sich die Funktionsweise eines FSW-Schweißvorgangs vor Augen führen.
Reibrührschweißen in 4 Schritten :
Einspannen der zu schweißenden Teile : nebeneinander in einer Stumpfschweißkonfiguration, übereinander beim Transparenzschweißen. Das Werkzeug ist nicht von der Schweißkonfiguration abhängig. Es wird das gleiche Werkzeug verwendet, unabhängig davon, ob es sich um eine Stumpf- oder Transparenzschweißung handelt.
Das Werkzeug wird in das Material eingetaucht : die Schulter erwärmt das Material durch Reibung und der Stift versiegelt die Teile miteinander
Schweißvorgänge : das Werkzeug fährt entlang der Schweißnaht vor und mischt die Teile miteinander.
Ende des Schweißens : das Werkzeug geht vertikal nach oben und hinterlässt ein Loch.
Sie haben also verstanden, dass das Werkzeug und seine Geometrie die Qualität der Schweißnaht beeinflussen. Das Werkzeug wird direkt zur mechanischen Festigkeit der Schweißnaht beitragen. Wie wirkt es sich aus? Durch die starke Umwälzung des Materials durch den Stift und durch die Wärme, die die Schulter erzeugt. Diese beiden Phänomene führen zu einer Rekristallisation des Aluminiums, die sich in der Ausscheidung von feinen Körnern niederschlägt und somit zur sehr guten mechanischen Festigkeit der FSW-Schweißnähte beiträgt.
Am Ende des Schweißvorgangs wird das Werkzeug jedoch ein Austrittsloch hinterlassen, wie Sie in Schritt 4 der obigen Infografik sehen können. Dies ist kein Qualitätsproblem, aber für bestimmte Anwendungen ist es besser, das Loch zu entfernen: das Werkzeug mit einziehbarem Stift. Wenn ein herkömmliches FSW-Werkzeug am Ende der Schweißung ein Austrittsloch hinterlässt, verschließt ein Werkzeug mit einziehbarem Stift das Loch am Ende der Schweißung direkt und ohne weitere Eingriffe.
Schließlich gibt es noch eine letzte Verbesserung für FSW-Tools: die Temperaturmessung der Schweißnaht in Echtzeit. Wir werden sehen, wie diese Neuerung das Werkzeug intelligent macht. Das Werkzeug mit Temperaturmessung ermöglicht es, Ihre FSW-Schweißnaht in Echtzeit zu kontrollieren: Es ist ein Qualitätswerkzeug.
Das Werkzeug mit Temperaturmessung: Präzision für eine erfolgreiche Schweißung
Zusätzlich zu den Funktionen eines Standardwerkzeugs bietet das Werkzeug mit Temperaturmessung die Möglichkeit, die Temperatur der Schweißnaht genau zu messen, um Ihre Schweißparameter fein abzustimmen und 100% der Teile zu kontrollieren.
Wie funktioniert das Werkzeug mit Temperaturmessung ?
Bei der FSW-Temperaturmessung gibt es zwei Halterungen, eine feste und eine drehbare, die jeweils eine Elektronikkarte enthalten. Diese Elektronikkarten empfangen und senden das Signal des im Werkzeug platzierten Sensors an die Software. Dank dieses Systems ist es möglich, die Temperatur der Schweißnaht zu überwachen, um alle Schweißparameter (Drehgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Kraft in Z) zu optimieren.
Die Vorteile des Stirweld Temperaturmessgeräts sind :
Beispielsweise ist das Werkzeug mit Temperaturmessung sehr nützlich für die Montage von Luft-und Raumfahrtkomponenten gemäß EN 9100.
Wie wähle ich mein FSW-Tool passend zu meiner Anwendung?
Bei der Auswahl Ihres FSW-Tools sollten Sie vier Parameter berücksichtigen :
Stirweld hat eine Reihe von Standardwerkzeugen für verschiedene Märkte und zu schweißende Materialien entwickelt. Konkret: Um sich ein Bild davon zu machen, welches FSW-Werkzeug für Ihre Anwendung am besten geeignet ist, finden Sie hier einige Beispiele für die Auswahl eines FSW-Werkzeugs in Abhängigkeit von der Anwendungsbranche, dem verwendeten Material und der zu schweißenden Dicke.
FSW-Tool entsprechend meiner Anwendung
In der Luftfahrtindustrie beispielsweise wird das FSW-Werkzeug aus einer Legierung mit hohen Streckgrenzen bestehen, um für die Teile geeignet zu sein, die meist aus anspruchsvollem Aluminium bestehen (Serien 2xxx und 7xxx).
Ein weiteres Beispiel ist der Automobilsektor, dessen Teile größtenteils aus Gussaluminium hergestellt werden. Diese Legierungen enthalten Silizium, ein Material, das von Natur aus abrasiv ist. Für diese Art von Aluminium verwenden wir Werkzeuge aus Keramik, einem sehr abriebfesten Material.
Bei Ihren Werkzeugen unterstützt Sie Stirweld mit einem umfassenden Sortiment an hochwertigen FSW-Werkzeugen. Eine unserer wichtigsten Referenzen ist die Firma Ariane, ein führendes Unternehmen in der Luft- und Raumfahrtindustrie.
Wie lang ist die Lebensdauer eines Werkzeugs FSW?
Bei der Lebensdauer eines FSW-Werkzeugs spielen zwei Faktoren eine Rolle :
Stirweld FSW-Werkzeuge haben eine durchschnittliche Standzeit von 2000 Metern Schweißnaht in einer „klassischen“ Al/Al-Schweißkonfiguration mit einer Dicke von weniger als 8 mm. Um die Qualität seiner Werkzeuge zu gewährleisten, verfügt Stirweld über einen Prüfstand.
Stirwelds Rolle bei der Wahl Ihres Werkzeugs
Die Stirweld-Experten stehen Ihnen auf dem Weg zur Auswahl Ihres Werkzeugs entsprechend Ihren Parametern (zu schweißende Entfernung und Tiefe, Geometrie des Werkzeugs und Material der zu schweißenden Teile) zur Seite.
Stirweld bietet Ihnen eine ganze Reihe von Werkzeugen, je nach dem Material Ihrer Teile:
Alle Stirweld-Werkzeuge sind mit festem Stift und mit einziehbarem Stift mit der Möglichkeit, eine Temperaturmessung hinzuzufügen, erhältlich. Zögern Sie nicht, unseren Katalog herunterzuladen, um mehr über unsere FSW-Schweißwerkzeuge zu erfahren.
Dank unserer Entwicklungsabteilung sind wir auch in der Lage, spezielle Werkzeuge für Ihre Anwendungen und Anforderungen zu entwickeln.
Die Vorteile von Stirweld-Werkzeugen :
In großen Mengen hergestellt, um die Stückkosten zu senken.
Qualität mit Kontrolle des Materials, der Wärmebehandlung und der Werkzeuggeometrie –Lieferant von Ariane.
Einfache Handhabung dank der Befestigung Whistle Notch.
Rückverfolgbarkeit durch die eindeutige Identifizierung jedes Werkzeugs.
Lieferung innerhalb 48 Stunden durch unseren Bestand an den gängigsten Werkzeugen.
Leistung mit optimierter Geometrie: Defekte begrenzen und Produktivität und Standzeit maximieren – auf dem Verschleißprüfstand getestet.
Qualifizierung mit einer Vorproduktion, um das Werkzeug und den Prozess für Ihre Anwendung zu qualifizieren.
Fragen zu unseren Tools? Über FSW?
Wir unterstützen Sie bei der Auswahl Ihres Werkzeugs. Kontaktieren Sie uns unverbindlich.
