DE102021126767A1 - friction stir welding device - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist eine Rührreibschweißvorrichtung (1) zum Rührreibschweißen der Enden eines Werkstückes (12) mit einer Ober- und einer Unterseite durch Bildung einer Schweißnaht (10), insbesondere zum Verschweißen der Enden der Überlappungsnaht eines Hohlkörpers, z. B. zur Bildung eines Rohres oder eines Profils, mit einer Innenwandfläche als Unterseite und einer Außenwandfläche als Oberseite, wobei die Rührreibschweißvorrichtung (1) einen Rührstift (4), eine am Rührstift (4) fest angeordnete Reibschulter (8a, 8b) und ein Gegenlager (9, 19, 20 21, 22) aufweist, wobei die Reibschulter (8a, 8b) während der Rotation der Reibschulter (8a, 8b) zum Reibschweißen durch den Rührstift (4) an die Unterseite herangezogen wird, dass das Gegenlager (9, 19, 20, 21, 22) im Bereich der Reibschulter (8a, 8b) auf der Oberseite des Werkstücks (12) aufliegt.The invention relates to a friction stir welding device (1) for friction stir welding the ends of a workpiece (12) to an upper and lower side by forming a weld seam (10), in particular for welding the ends of the overlap seam of a hollow body, e.g. B. to form a tube or a profile, with an inner wall surface as the underside and an outer wall surface as the upper side, the friction stir welding device (1) having a stirring pin (4), a friction shoulder (8a, 8b) fixedly arranged on the stirring pin (4) and a counter bearing (9, 19, 20 21, 22), wherein the friction shoulder (8a, 8b) is pulled towards the underside by the stirring pin (4) during the rotation of the friction shoulder (8a, 8b) for friction welding, that the counter bearing (9, 19, 20, 21, 22) in the area of the friction shoulder (8a, 8b) rests on the upper side of the workpiece (12).
Description
Die Erfindung betrifft eine Rührreibschweißvorrichtung zum Rührreibschweißen der Enden eines Werkstückes mit einer Ober- und einer Unterseite durch Bildung einer Schweißnaht, insbesondere zum Verschweißen der Enden eines vorgeformten Hohlkörpers, z. B. zur Bildung eines Rohres oder eines Profils, mit einer Innenwandfläche als Unterseite und einer Außenwandfläche als Oberseite, wobei die Rührreibschweißvorrichtung einen Rührstift, eine am Rührstift fest angeordnete Reibschulter und ein Gegenlager aufweist.The invention relates to a friction stir welding device for friction stir welding the ends of a workpiece with an upper side and a lower side by forming a weld seam, in particular for welding the ends of a preformed hollow body, e.g. B. to form a tube or a profile, with an inner wall surface as the bottom and an outer wall surface as the top, wherein the friction stir welding device has a stirring pin, a stirring pin firmly arranged friction shoulder and a counter bearing.
Unter dem Begriff „Enden“ werden insofern dann auch die Enden zweier einander überlappender Werkstückenden verstanden, beispielsweise bei einem Rohr als sogenannter Überlappstoß.The term "ends" is then also understood to mean the ends of two overlapping workpiece ends, for example in the case of a pipe as a so-called lap joint.
Das Prinzip des Rührreibschweißens ist bekannt. Beim Rührreibschweißen wird ein rotierendes Werkzeug auf den Beginn einer Fügenaht aufgesetzt. Durch die Reibung plastifiziert das Material, wobei das Werkzeug soweit in oder an das Material gedrückt wird, bis die Reibschulter die Oberfläche berührt. Danach verfährt das rotierende Werkzeug durch das Werkstück entlang der Naht, bis es am Nahtende wieder aus dem Werkstück ausfährt.The principle of friction stir welding is well known. In friction stir welding, a rotating tool is placed at the start of a joint seam. The material is plasticized by the friction, with the tool being pressed into or against the material until the friction shoulder touches the surface. The rotating tool then moves through the workpiece along the seam until it exits the workpiece again at the end of the seam.
Des Weiteren sind Rührreibschweißwerkzeuge mit stehender Reibschulter bekannt. Es handelt sich hierbei um ein sogenanntes zweiteiliges Werkzeug, bei dem der Stift rotiert und die Reibschulter stillsteht, sich also der Stift in der Schulter dreht. Durch den Stift wird hierbei die Energie zur Plastifizierung des Materials des Werkstücks eingebracht.Furthermore, friction stir welding tools with vertical friction shoulders are known. This is a so-called two-part tool in which the pin rotates and the friction shoulder is stationary, i.e. the pin rotates in the shoulder. The energy for plasticizing the material of the workpiece is introduced through the pin.
Darüber hinaus gibt es Werkzeuge ohne Rührstift, wobei bei diesem Reibschweißverfahren von Vorteil ist, dass auch dünne Folien geschweißt werden können.In addition, there are tools without a stirrer pin, whereby the advantage of this friction welding process is that thin foils can also be welded.
Problematisch ist die Anwendung des Rührreibschweißens bei Rohren bzw. Profilen. Insbesondere das Verschweißen von Längsnähten von langen oder Endlosrohren bzw. -profilen ist bislang mittels Rührreibschweißen nicht möglich. Es ist zwar bekannt, kurze Rohrstücke mittels dem herkömmlichen Rührreibschweißen zu verbinden, allerdings sind, wie bereits ausgeführt, der Länge des Rohres bzw. dem Umfang des Rohres Grenzen gesetzt. Dies deshalb, weil es für den Schweißvorgang des Rührreibschweißens erforderlich ist, dass beim Schweißvorgang auf der Innenseite eines geometrisch nicht ausreichend steifen Rohres oder Profiles ein Gegenlager vorgesehen sein muss, da die von außen auf das Rohr einwirkende Druckkraft durch die Reibschulter durch entsprechende Mittel oder Werkzeuge aufgenommen werden muss. In diesem Zusammenhang ist bekannt, in das Innere eines Rohres einen Kern oder eine Vorrichtung einzuschieben, die während des Schweißvorganges mit dem Werkzeug eines Rührreibschweißgerätes das Gegenlager bildet.The use of friction stir welding for pipes and profiles is problematic. In particular, the welding of longitudinal seams of long or endless tubes or profiles has so far not been possible using friction stir welding. Although it is known to connect short pieces of pipe by means of conventional friction stir welding, there are limits to the length of the pipe or the circumference of the pipe, as already stated. This is because the friction stir welding process requires a counter bearing to be provided on the inside of a tube or profile that is not geometrically sufficiently rigid during the welding process, since the compressive force acting on the tube from the outside can be suppressed by the friction shoulder using appropriate means or tools must be included. In this context, it is known to insert a core or a device into the interior of a pipe, which forms the counter bearing during the welding process with the tool of a friction stir welder.
Darüber hinaus ist ein sogenanntes „bobbin tool“ bekannt (
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rührreibschweißvorrichtung bereitzustellen, wobei mit der Rührreibschweißvorrichtung im Wesentlichen fehlerfreie Nähte herstellbar sind, wobei mit der Rührreibschweißvorrichtung insbesondere die Längsnaht langer Profile oder Rohre oder auch die Längsnaht von Endlosrohren zuverlässig und im Wesentlichen fehlerfrei geschweißt werden kann.The invention is therefore based on the object of providing a friction stir welding device, with which essentially flawless seams can be produced with the friction stir welding device, with the longitudinal seam of long profiles or tubes or also the longitudinal seam of endless tubes being able to be welded reliably and essentially flawlessly with the friction stir welding device.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Reibschulter durch den Rührstift an der Unterseite, also bei einem Rohr die Innenmantelfläche, während der Rotation der Reibschulter zum Reibschweißen, unter einer Zugkraft in Richtung auf das Werkstück steht. Die Reibschulter bildet insofern mit dem Rührstift ein Teil.The object is achieved according to the invention in that the friction shoulder is under a tensile force in the direction of the workpiece due to the stirring pin on the underside, ie the inner lateral surface of a tube, during the rotation of the friction shoulder for friction welding. In this respect, the friction shoulder forms one part with the stirring pin.
Des Weiteren ist hier ein Gegenlager vorgesehen, das im Bereich der Reibschulter auf der Oberseite des Werkstückes aufliegt. Das Gegenlager steht hierbei nicht mit dem Rührstift in Verbindung. Es ist vielmehr autarker Bestandteil der Rührreibschweißvorrichtung. Die Reibschulter kann hierbei nach Art einer Scheibe ausgebildet sein, die zentrisch den Rührstift aufweist.Furthermore, a counter bearing is provided here, which rests on the upper side of the workpiece in the area of the friction shoulder. The counter bearing is not connected to the stirring pin. Rather, it is an independent component of the friction stir welding device. The friction shoulder can be designed in the manner of a disk, which has the stirring pin in the center.
Der Kern der Erfindung besteht demzufolge in der Umkehr der Position des Gegenlagers mit der Reibschulter und entsprechend einer Kraftumkehr, die beim Rührreibschweißen nach dem Stand der Technik eine Druckkraft ist, mit der die Reibschulter auf das Werkstück einwirkt, und nach der Erfindung einer von der Reibschulter aufgebrachte Zugkraft.The essence of the invention is therefore the reversal of the position of the counter bearing with the friction shoulder and correspondingly a reversal of force, which in friction stir welding according to the prior art is a compressive force with which the friction shoulder acts on the workpiece, and according to the invention one of the friction shoulder applied traction.
Beim Stand der Technik ist es so, dass die Reibschulter auf die Außenmantelfläche, beispielsweise eines Rohres, gedrückt wird, wohingegen das Gegenlager zur Bildung der Gegenkraft auf die Innenmantelfläche gedrückt wird. Dies mag bei Rohren bis zu einer Länge von ca. 1 m noch funktionsfähig sein, bei längeren Rohren, und insbesondere auch bei Endlosrohren, funktioniert dieses Verfahren nicht. Dadurch nun, dass die Reibschulter von innen gegen die Innenmantelfläche, beispielsweise eines Rohres, gezogen wird, und von außen, also auf die Außenmantelfläche, durch ein dort platziertes Gegenlager eine entsprechende Gegenkraft aufgebracht wird, ist es möglich, die Längsnähte von langen Rohren und auch von Endlosrohren zu schweißen. Das heißt, durch eine inverse Anordnung von Gegenlager und Reibschulter können beliebig lange Schweißnähte in Längsrichtung und in Umfangsrichtung gebildet werden, da Kraft und Gegenkraft immer in einer Längsachse liegen können.In the prior art, it is the case that the friction shoulder is pressed onto the outer lateral surface, for example of a pipe, whereas the counter bearing is pressed onto the inner lateral surface to form the counterforce. This may still work with pipes up to a length of approx. 1 m, but with longer pipes, and especially with endless pipes, this method does not work. Because the friction shoulder is pulled from the inside against the inner lateral surface, for example of a pipe, and a corresponding counterforce is applied from the outside, i.e. on the outer lateral surface, by a counter bearing placed there, it is possible to weld the longitudinal seams of long pipes and also to weld endless tubes. This means that weld seams of any length in the longitudinal and circumferential direction can be formed by an inverse arrangement of counter bearing and friction shoulder, since the force and counterforce can always lie in one longitudinal axis.
Technologisch hat das Rührreibschweißen besondere Vorteile; so unter anderem, dass die stoffschlüssige Verbindung der Fügepartner deutlich unter der Schmelztemperatur erfolgt. Somit treten Heißrisse und Porositätserscheinungen durch Gaseinschlüsse nicht auf, auch Bauteilverzüge werden minimiert. So hat sich auch herausgestellt, dass die mechanischtechnologischen Eigenschaften beispielsweise von durch Rührreibschweißen verbundener Aluminiumbauteile denen schmelzgeschweißter Aluminiumbauteile deutlich überlegen sind. Darüber hinaus werden in der Fügezone mechanische Eigenschaften erzielt, die nahezu denen der Grundwerkstoffe entsprechen und dabei eine deutlich bessere Umformbarkeit gewährleisten.Technologically, friction stir welding has particular advantages; among other things, that the substance-to-substance connection of the joining partners takes place well below the melting temperature. This means that hot cracks and signs of porosity due to gas inclusions do not occur, and component distortions are also minimized. It has also been found that the mechanical-technological properties, for example, of aluminum components connected by friction stir welding are significantly superior to those of fusion-welded aluminum components. In addition, mechanical properties are achieved in the joining zone that almost correspond to those of the base materials and thereby ensure significantly better formability.
Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Rohr nicht nur in der üblichen Stellung von oben (Schweißstellung PA), sondern auch seitlich (Schweißstellung PC), von unten überkopf (Schweißstellung PE) und in Positionen dazwischen geschweißt werden kann.It has been found to be particularly advantageous that the device according to the invention can be used to weld a pipe not only in the usual position from above (welding position PA), but also from the side (welding position PC), overhead from below (welding position PE) and in positions in between.
Vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous features and refinements of the invention result from the dependent claims.
So ist insbesondere vorgesehen, dass das durch die Rührreibschweißvorrichtung gehaltene Gegenlager während des Rührreibschweißvorgangs Druck auf das Werkstück im Bereich der Reibschulter ausübt. Hierbei wird die Schweißnaht durch das Gegenlager geglättet. Die Schweißnaht weist insofern im Wesentlichen keine Risse oder sonstige Fehler auf. Es ergibt sich insofern auch auf der Schweißnaht eine glatte Oberfläche, die sich kaum von der Oberfläche des übrigen Werkstücks unterscheidet.In particular, it is provided that the counter-bearing held by the friction stir welding device exerts pressure on the workpiece in the region of the friction shoulder during the friction stir welding process. The weld seam is smoothed by the counter bearing. In this respect, the weld seam essentially has no cracks or other defects. In this respect, a smooth surface also results on the weld seam, which hardly differs from the surface of the rest of the workpiece.
Nach einer ersten Ausführungsart ist das Gegenlager, das durch die Rührreibschweißvorrichtung gehalten ist, in der Draufsicht nach Art eines klammerartigen Schlittens ausgebildet. Durch die klammerartige oder U-förmige Ausbildung des Schlittens als Gegenlager wird der Rührstift in der U-förmigen Ausnehmung des Schlittens geführt. Im Einzelnen ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass das nach Art eines klammer- oder U-förmigen Schlittens ausgebildete Gegenlager zwei Führungsschienen aufweist, die über einen Teil der Länge des Schlittens in einem Abstand zueinander verlaufen, und endseitig ein Gleitstück aufweisen bzw. in einem Gleitstück enden. Das Gleitstück gleitet auf der frischen noch plastifizierten Schweißnaht und sorgt in Verbindung mit der mit einem Anstellwinkel ausgerichteten Reibschulter für die Kompaktierung der Naht. Dies ist ein weiterer Vorteil gegenüber einem bobbin tool, bei dessen Gebrauch kein Anstellwinkel verwirklicht werden kann, weshalb entsprechend auch keine Kompaktierung des Nahtmaterials stattfindet. Der Abstand der beiden Führungsschienen korreliert mit der Dicke des Rührstiftes, was die bereits angesprochene Führung des Rührstiftes durch den klammerartigen oder U-förmigen Schlitten bewirkt.According to a first embodiment, the counter-bearing, which is held by the friction stir welding device, is designed in the manner of a clamp-like carriage in plan view. Due to the clamp-like or U-shaped design of the carriage as a counter bearing, the stirring pin is guided in the U-shaped recess of the carriage. In detail, it is provided in this connection that the counter bearing designed in the manner of a clamp- or U-shaped carriage has two guide rails which run at a distance from one another over part of the length of the carriage and have a sliding piece at the end or in a sliding piece end up. The sliding piece slides on the fresh, still plasticized weld seam and, in conjunction with the friction shoulder aligned with an angle of attack, ensures that the seam is compacted. This is a further advantage over a bobbin tool, which cannot be used at an angle of attack, which is why the suture material is not compacted. The distance between the two guide rails correlates with the thickness of the stirring pin, which causes the stirring pin to be guided by the clamp-like or U-shaped carriage, as already mentioned.
Um zu verhindern, dass der klammerartige Schlitten in das Material eintaucht, ist der Schlitten in Schweißrichtung über einen Teil seiner Länge, insbesondere im Bereich der Führungsschienen, aufgebogen. Die Aufbiegung setzt sich vorteilhaft fort bis in das Gleitstück, das zumindest ebenfalls partiell aufgebogen sein kann. Ähnliches kann auch erreicht werden, wenn die Breite des Schlittens größer ist als die Breite der Schweißnaht, sodass der Schlitten auf dem nicht plastifizierten Material des Werkstücks, insbesondere des Rohres, gleiten kann, sich also dort abstützt.In order to prevent the clamp-like carriage from dipping into the material, the carriage is bent up in the welding direction over part of its length, in particular in the area of the guide rails. The bending up advantageously continues into the sliding piece, which can also be at least partially bent up. The same can also be achieved if the width of the carriage is greater than the width of the weld seam, so that the carriage can slide on the non-plasticized material of the workpiece, in particular the pipe, ie it is supported there.
Nach einer zweiten Ausführungsart zu dem klammerartigen Schlitten besteht alternativ die Möglichkeit, das Gegenlager nach Art einer Scheibe oder Hülse oder Ring auszubilden. Hierbei kann die dem Werkstück zugewandte Seite der Scheibe zum Rand zu, ausgehend von der Mitte der Scheibe, eine geringere Dicke aufweisen. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die dem Werkstück zugewandte Oberfläche der Scheibe randseitig eine Fase aufweist. Die Fase kann umlaufend ausgebildet sein oder auch nur partiell auf dem Umfang vorhanden sein. Eine solche Ausführungsform verhindert das Eintauchen des Werkzeugs in die Naht unter der Voraussetzung, dass die partielle Fase in Richtung der Schweißnaht ausgerichtet ist.According to a second embodiment of the clamp-like carriage, there is the alternative possibility of designing the counter-bearing in the manner of a disk or sleeve or ring. In this case, the side of the disk facing the workpiece can have a smaller thickness towards the edge, starting from the center of the disk. For this purpose, it can be provided that the surface of the disk facing the workpiece has a chamfer at the edge. The chamfer can be formed circumferentially or only partially present on the circumference. Such an embodiment prevents the immersion of the tool into the seam provided that the partial bevel is aligned in the direction of the weld seam.
Als vorteilhafte andere Möglichkeit zur Kompaktierung der Naht ist die Scheibe auf ihrer dem Werkstück zugewandten Seite zum Zentrum der Scheibe zu, also nach innen, gewölbt ausgebildet. Eine solche als Gegenlager ausgebildete Scheibe hat den Vorteil, dass die dem Werkstück zugewandte Seite der Scheibe als Gegenlager an der Oberseite des Werkstücks eine höhere Flächenpressung bereitstellt. Hierdurch erzielt man eine glatte, nicht fehlerbehaftete Oberfläche, selbst wenn die Plastizität des Materials der Schweißnaht gering ist.As another advantageous option for compacting the seam, the side of the disk facing the workpiece is curved towards the center of the disk, ie inwards. Such a disk designed as a counter bearing has the advantage that the side of the disk facing the workpiece provides a higher surface pressure as a counter bearing on the upper side of the workpiece. This achieves a smooth surface free of defects, even if the plasticity of the weld seam material is low.
Nach einem besonders vorteilhaften Merkmal liegt die Reibschulter mit einem Anstellwinkel an der Unterseite des Werkstücks an, wobei der Anstellwinkel in Schweißrichtung geöffnet ist. Da insbesondere die Reibschulter mit dem Rührstift einteilig verbunden ist, setzt sich der Anstellwinkel in die Position des Rührstiftes fort. Aufgrund des geöffneten Anstellwinkels besteht hierbei nicht die Gefahr, dass sich die Reibschulter, egal wie groß der Anstellwinkel ist, in das plastifizierte Schweißgut eingräbt. Das bedeutet, dass bei einer Richtungsänderung der Schweißnaht die Position der Reibschulter nicht geändert werden muss. Dies ganz im Gegensatz zum als Schlitten ausgebildeten Gegenlager, das bei einem Richtungswechsel entsprechend der geänderten Schweißrichtung ausgerichtet werden muss.According to a particularly advantageous feature, the friction shoulder bears against the underside of the workpiece at an angle of attack, the angle of attack being open in the direction of welding. Since the friction shoulder in particular is connected in one piece to the stirring pin, the angle of attack continues in the position of the stirring pin. Due to the open angle of attack, there is no risk of the friction shoulder digging into the plasticized weld metal, regardless of the angle of attack. This means that if the direction of the weld seam changes, the position of the friction shoulder does not have to be changed. This is in complete contrast to the counter bearing designed as a carriage, which has to be aligned with a change of direction according to the changed welding direction.
Die Reibschulter ist vorteilhaft als Scheibe ausgebildet, die zentrisch den Rührstift aufweist. Die als Scheibe ausgebildete Reibschulter kann herbei auf ihrer dem Werkstück zugewandten Seite gewölbt ausgebildet sein.The friction shoulder is advantageously designed as a disk which has the stirring pin in the center. The friction shoulder designed as a disc can be designed to be arched on its side facing the workpiece.
Vorteilhaft beträgt der Anstellwinkel α der Reibschulter zwischen 2° und 4°, insbesondere 2°. Unter Einhaltung dieser Winkel kann die Schweißnaht derart kompaktiert werden, dass im Wesentlichen keine Risse oder sonstige nicht tolerierbare Fehler entstehen.The setting angle α of the friction shoulder is advantageously between 2° and 4°, in particular 2°. If these angles are observed, the weld seam can be compacted in such a way that essentially no cracks or other intolerable faults occur.
Es wurde bereits zu eingangs erwähnt, dass bei variierender Dicke des Werkstücks die Schweißparameter an die momentane Dicke des Werkstücks durch eine Regelung angepasst werden können. Die Parameter, die an die unterschiedliche Dicke des Werkstücks angepasst werden, sind insbesondere die Anpresskraft undloder die Drehzahl und/oder der Werkzeugvorschub der Reibschulter. Das heißt, dass die Kraft undloder die Drehzahl undloder der Werkzeugvorschub der Reibschulter bei variierender Dicke des Werkstücks bei Anlage der Reibschulter an dem Werkstück regelbar ist. Dies mit dem Ziel, dass der Energieeintrag in die Schweißnaht über die Höhe der Schweißnaht konstant bleibt. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, dass der Werkzeugschaft, der mit dem Rührstift in kraftübertragender Verbindung steht, in Richtung zum Werkstück oder vom Werkstück verschiebbar ist, oder beispielsweise die Drehzahl und/oder der Werkzeugvorschub der Reibschulter erhöht oder vermindert wird. Der Energieeintrag kann somit nicht nur durch die Anpresskraft, sondern auch durch die Drehzahl und/oder den Werkzeugvorschub der Reibschulter beeinflusst werden. It was already mentioned at the outset that if the thickness of the workpiece varies, the welding parameters can be adapted to the instantaneous thickness of the workpiece by means of regulation. The parameters that are adapted to the different thicknesses of the workpiece are, in particular, the contact pressure and/or the speed and/or the tool feed of the friction shoulder. This means that the force and/or the speed and/or the tool feed of the friction shoulder can be regulated with varying thickness of the workpiece when the friction shoulder is in contact with the workpiece. The aim is that the energy input into the weld seam remains constant over the height of the weld seam. This can be accomplished by displacing the tool shank, which is in force-transmitting connection with the stirring pin, in the direction of the workpiece or away from the workpiece, or by increasing or decreasing the speed and/or the tool feed of the friction shoulder, for example. The energy input can thus be influenced not only by the contact pressure, but also by the speed and/or the tool feed of the friction shoulder.
Auch ist vorgesehen, dass bei variierender Dicke des Werkstücks auch die Position des Gegenlagers an die momentane Dicke des Werkstücks durch eine Regelung anpassbar ist (Doppelpfeil 7).It is also provided that when the thickness of the workpiece varies, the position of the counter bearing can also be adapted to the current thickness of the workpiece by means of a regulation (double arrow 7).
Anhang der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft erläutert.
-
1 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung der Rührreibschweißvorrichtung mit einem Schlitten als Gegenlager; -
2 zeigt eines Seitenansicht gemäß1 ; -
3 zeigt eine Ansicht von oben auf die Rührreibschweißvorrichtung; -
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Rührreibschweißvorrichtung in perspektivischer Darstellung mit einem als Scheibe ausgebildeten Gegenlager; -
5 zeigt eine Seitenansicht gemäß4 ; -
6 zeigt eine Ansicht von oben auf dieRührreibschweißvorrichtung gemäß 4 ; -
7a ,7b zeigen zwei Ausführungsformen einer Reibschulter mit zentrisch an der Reibschulter angeordnetem Rührstift; -
8a ,8b zeigen eine Draufsicht auf die Darstellungen der Reibschulter gemäß den7a ,7b ; -
9a -9d zeigen unterschiedliche Ausführungsformen eines Gegenlagers schematisch in perspektivischer Darstellung; -
10a -10 dzeigen die entsprechenden Schnittdarstellungen der inden 9a-9d perspektivisch dargestellten Gegenlagern.
-
1 shows a schematic, perspective view of the friction stir welding device with a carriage as a counter bearing; -
2 shows a side view according to FIG1 ; -
3 shows a view from above of the friction stir welding device; -
4 shows a further embodiment of the friction stir welding device in a perspective view with a counter bearing designed as a disk; -
5 shows a side view according to FIG4 ; -
6 shows a view from above of the friction stir welding device according to FIG4 ; -
7a ,7b show two embodiments of a friction shoulder with a stirring pin arranged centrally on the friction shoulder; -
8a ,8b show a top view of the illustrations of the friction shoulder according to FIGS7a ,7b ; -
9a -9d show different embodiments of a counter bearing schematically in a perspective view; -
10a -10 dshow the corresponding sectional views of the9a-9d counter bearings shown in perspective.
Gemäß
In Flucht zu der Reibschulter 8 befindet sich als Teil der Reibschweißvorrichtung 1 auf der Oberseite des Werkstückes 12 der Schlitten 9 als Gegenlager. Der Schlitten 9 umfasst das Gleitstück 9a sowie die beiden Führungsschienen 9b und 9c, die unter Bildung eines Abstandes 9d parallel zueinander verlaufen und endseitig das besagte Gleitstück 9a aufweisen, das auf der Schweißnaht 10 aufliegt. Die Herstellung der Schweißnaht 10 durch die Rührreibschweißvorrichtung 1 erfolgt in Richtung des Pfeiles 16 (Schweißrichtung).In alignment with the
Die
Das Gegenlager wird hierbei durch eine Scheibe 19 gebildet. Je nach den Größenverhältnissen des Gegenlagers, insbesondere hinsichtlich der Höhe, spricht man auch von einer Hülse oder auch von einem Ring. Das Gegenlager ist entsprechend dem Doppelpfeil 7 verstellbar, um bei variierender Dicke des Werkstücks für einen konstanten Energieeintrag in das Werkstück zu sorgen. Hierfür kann eine Regelung vorgesehen sein.The counter bearing is formed here by a
Die
Denkbar ist allerdings auch die Ausbildung der als Scheibe ausgebildeten Reibschulter nicht nur mit einer konvexen Wölbung, sondern auch mit einer konkaven Wölbung, wobei bei Verwendung einer konkaven Wölbung die Flächenpressung etwas höher ist, was der Kompaktierung zugute kommt.However, it is also conceivable for the friction shoulder designed as a disc not only to have a convex curvature, but also to have a concave curvature, with the surface pressure being somewhat higher when a concave curvature is used, which benefits compaction.
Schließlich besteht auch die Möglichkeit auf der Oberseite der Reibschulter einen Gewindegang vorzusehen, was ein Verrühren des plastifizierten Nahtmaterials begünstigt.Finally, there is also the possibility of providing a thread on the upper side of the friction shoulder, which promotes stirring of the plasticized suture material.
Bei der Darstellung gemäß der
Die in den
Bei der Darstellung gemäß
Das als Scheibe 20 ausgebildete Gegenlager gemäß
Die in den
Das als Scheibe 22 ausgebildete Gegenlager weist auf seiner dem Werkstück zugewandten Seite eine ebene Fläche 22b auf, wobei zentrisch auch hier eine konische Öffnung 22c erkennbar ist.The abutment designed as a
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Rührreibschweißvorrichtungfriction stir welding device
- 22
- Werkzeugschafttool shank
- 44
- Rührstiftstir stick
- 66
- Doppelpfeil des WerkzeugschaftsTool shank double arrow
- 77
- Doppelpfeil des GegenlagersDouble arrow of the counter bearing
- 8a8a
- Reibschulterfriction shoulder
- 8b8b
- Reibschulterfriction shoulder
- 8c8c
- Wölbung der Reibschultercurvature of the friction shoulder
- 99
- Schlitten als Gegenlagerslide as a counter bearing
- 9a9a
- Gleitstückslider
- 9b9b
- Führungsschiene (Schlitten)guide rail (carriage)
- 9c9c
- Führungsschiene (Schlitten)guide rail (carriage)
- 9d9d
- Abstand zwischen den FührungsschienenDistance between the guide rails
- 1010
- SchweißnahtWeld
- 1212
- Werkstückworkpiece
- 1313
- Blechsheet
- 1414
- Blechsheet
- 1616
- Pfeil (Schweißrichtung) arrow (welding direction)
- 1919
- Scheibe als Gegenlagerdisc as a counter bearing
- 19a19a
- konkave Wölbungconcave curvature
- 19b19b
- Randedge
- 19c19c
- zentrische, durchgehende und konische Öffnung centric, through and conical opening
- 2020
- Scheibe als Gegenlagerdisc as a counter bearing
- 20a20a
- ebene Unterseiteflat underside
- 20b20b
- partiell, sich über einen Teil des Umfangs erstreckende Fasepartial chamfer extending over part of the circumference
- 20c20c
- zentrische, durchgehende und konische Öffnung centric, through and conical opening
- 2121
- Scheibe als Gegenlagerdisc as a counter bearing
- 21a21a
- umlaufende Fasecircumferential chamfer
- 21b21b
- ebener Bodenlevel ground
- 21c21c
- zentrische, durchgehende und konische Öffnung centric, through and conical opening
- 2222
- Scheibe als Gegenlagerdisc as a counter bearing
- 22b22b
- ebene Flächeflat surface
- 22c22c
- zentrische, durchgehende und konische Öffnung centric, through and conical opening
- αa
- Anstellwinkel (Reibschulter)angle of attack (friction shoulder)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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