Die Bedeutung der Spannvorrichtungen
Beherrschung der Kunst des sicheren Schweißens mit optimalen Spanntechniken.
Eine Spannvorrichtung ist speziell konstruiert und gefertigt, um die Teile während des FSW-Schweißvorgangs zu halten. Die Qualität der Schweißnaht hängt von der Leistung dieses Spannwerkzeugs ab. Es hat vier Funktionen:
Es bildet eine Unterlage, die unter dem Werkstück positioniert wird, um den vertikalen Druck, der durch den Schweißvorgang ausgeübt wird, auszugleichen,
Z-Klemmung, um ein Abheben der Werkstücke zu verhindern,
XY-Klemmung, um ein Verrutschen der Werkstücke zu verhindern,
XY-Spannung, damit die Werkstücke nicht auseinanderrutschen.
Wir werden auf diese vier Funktionen eingehen und erklären, warum es wichtig ist, dass Ihr eSpannvorrichtung gut funktioniert.
Wie spannen Sie Ihre Teile während eines Rührreibschweißvorgangs?
Spannunterlage: der erste Teil eines erfolgreichen Spannwerkzeugsystems
Beim Rührreibschweißen wird eine vertikale Kraft auf das Werkstück ausgeübt. Die sogenannte Schmiedekraft, zwischen 1 und 2 kN/mm, die geschweißt werden soll. Das Risiko: Das Werkstück bricht oder wird zerdrückt. Es gibt zwei mögliche Szenarien. Entweder ist das Werkstück selbsttragend und kann durch seine Formgebung der Schmiedekraft standhalten oder die Form des Werkstücks ist nicht passend, um die Schweißkraft aufzunehmen. In diesem Fall muss eine Unterlage unter das Werkstück gelegt werden.
Hinterschweißen eines geschweißten Teils durch FSW
Die Auflagepunkte zwischen der Unterlage und den Werkstücken müssen so groß sein, dass die Unterlage anstelle des Werkstücks die Schweißkraft aufnehmen kann. Je größer die saubere Auflagefläche ist, desto geringer ist der Druck auf das Werkstück.
Auch das Trägermaterial spielt beim FSW-Schweißprozess eine Rolle. Das Trägermaterial muss der beim Schweißen der Teile entstehenden Hitze standhalten können. Die Schmelztemperatur des Trägermaterials muss daher viel höher sein als die Schmelztemperatur der Aluminiumteile, um zu verhindern, dass die Teile am Trägermaterial kleben und sich das Trägermaterial zu stark ausdehnt. Es muss daher auf die Wärmeleitfähigkeit der Unterlage geachtet werden, die die Schweißparameter stark beeinflussen kann. Außerdem muss das gewählte Material steif sein, damit es den Schweißkräften standhalten kann. Beim Schweißen von Aluminiumteilen ist das ideale Material für eine Unterlage Stahl aufgrund seiner Steifigkeit und seines Schmelzpunkts, der etwa doppelt so hoch ist wie der von Aluminium, sowie seines relativ niedrigen Preises.
Wie kann man der Längskraft entgegenwirken?
Beim Rührreibschweißen dringt das Werkzeug in das Material ein und bewegt sich vorwärts. Dies kann zu einem Verrutschen der zu verschweißenden Werkstücke führen. Die Lösung sind Anschläge, die verhindern, dass die Werkstücke verrutschen und von der Bewegung des Werkzeugs mitgerissen werden. Diese Anschläge blockieren die Bewegung der Werkstücke beim Schweißen und wirken so der Längskraft des FSW-Werkzeugs entgegen.
Anschläge eines Spannwerkzeugs
Auseinander bewegen der Werkstücke: eine zu vermeidende Falle während des Schweißvorgangs
Mit der Unterlage können die Werkstücke nicht zerdrückt werden und dank der Anschläge können sie nicht verrutschen. Die Werkstücke können sich jedoch beim Durchfahren des Werkzeugs noch auseinander bewegen. Sie müssen daher seitlich geklemmt werden, um der Querkraft des Schweißvorgangs entgegenzuwirken. Die Lösung: Spannstellen an den Seiten des Werkstücks befestigen. Diese Anschlagpunkte blockieren die Bewegung der Werkstücke während des Schweißvorgangs.
Anschlagpunkte zum Spannen der Werkstücke während des FSW-Schweißprozesses
Klemmen: der letzte Teil eines Hochleistungs-Klemmsystems
Bleibt noch ein Punkt zu beachten: das Anheben der Teile während des Schweißvorgangs. In der Tat wird beim Schweißen eine vertikale Kraft auf die Teile ausgeübt, die ein Anheben der Teile bewirken kann. Es ist daher notwendig, Klemmen hinzuzufügen, die die Teile von oben und immer so nah wie möglich an der Schweißnaht halten, da hier die Kräfte wirken. Der vertikale Druck, der durch die Klammern auf die Teile ausgeübt wird, verhindert, dass die Teile nach oben angehoben werden. Je nach Schweißkonfiguration ist diese letzte Klemmung nicht unbedingt notwendig. Zum Beispiel sind beim Transparenzschweißen keine Zangen vorgeschrieben.
Letzter Schritt eines Spannwerkzeugs: die Klemmen
Was sind die verschiedenen Arten von Spannvorrichtungen?
Es gibt zwei Hauptkategorien von Spannvorrichtungen: manuelle und automatische. Manuelle Spannvorrichtungen werden bevorzugt für Kleinserien oder Prototypen eingesetzt. Sie sind preiswerter als automatische Werkzeuge und daher für Bearbeitungen mit geringerer Geschwindigkeit vorzuziehen. Beim Schweißen größerer Serien ist jedoch die Entwicklung einer automatischen Spannvorrichtungen notwendig und kostengünstiger. Es gibt zwei Arten: pneumatische und hydraulische Werkzeuge. Pneumatische Spannvorrichtungen arbeiten mit Druckluft, die eine Auf- oder Abwärtsbewegung des Kolbens ermöglicht. Bei hydraulischen Werkzeugen ist es das gleiche Prinzip, nur dass die Luft durch Öl ersetzt wird, um die Kolben auf und ab zu bewegen.
Damit Ihr Spannsystem effizient ist, müssen Sie die Spannkraft, die Anzahl der Auflagepunkte, die Geometrie des Werkstücks, den Werkzeugverschleiß und natürlich den Werkzeugweg berücksichtigen. Diese Elemente sind sehr wichtig, da Ihr Spannsystem die Produktionsrate und die Qualität der Schweißnähte beeinflusst.
Das Spannvorrichtung erfüllt also mehrere Funktionen: Sie unterstützt die vertikale Kraft, die beim Eintauchen des FSW-Werkzeugs in die Werkstücke wirkt, sie wirkt der Längs- und Querkraft entgegen und verhindert das Abheben der Werkstücke. Das Aufspannen von Werkstücken mit Unterlage, Anschlägen, Anschlagpunkten und Klemmen garantiert eine optimale Qualität der FSW-Schweißung.
Stirweld expertise
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