EP2720824A1 - Welding tool comprising a shoulder, welding method and workpiece - Google Patents

Welding tool comprising a shoulder, welding method and workpiece

Info

Publication number
EP2720824A1
EP2720824A1 EP12742786.2A EP12742786A EP2720824A1 EP 2720824 A1 EP2720824 A1 EP 2720824A1 EP 12742786 A EP12742786 A EP 12742786A EP 2720824 A1 EP2720824 A1 EP 2720824A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shoulder
welding
welding tool
workpieces
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12742786.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen Silvanus
Erich Forster
Eric TAUSCHER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
EADS Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EADS Deutschland GmbH filed Critical EADS Deutschland GmbH
Publication of EP2720824A1 publication Critical patent/EP2720824A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1245—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding characterised by the apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1265—Non-butt welded joints, e.g. overlap-joints, T-joints or spot welds

Definitions

  • the invention relates to a welding tool for connecting at least two workpieces to a connecting region by means of friction stir welding.
  • friction stir welding in contrast to friction welding, the friction energy is not generated by rotating one of the two workpieces to be joined relative to the other workpiece, but instead uses a wear-resistant welding tool that applies rotational energy to the two workpieces. The following steps are performed:
  • the welding tool is pressed with a rotating probe with high force in a connection region between the two workpieces to be joined until a contactlessly enclosing the probe shoulder of the welding tool comes to rest on the surface of the workpieces.
  • the rotating probe remains for a short time at the welding parts, wherein the connection area between the shoulder of the welding tool and the workpieces heats up to just below the melting point of the material of the workpieces.
  • the materials become soft and plasticized, so that a mixing between the materials of the workpieces to be joined in the connection area is possible.
  • the welding tool is moved in the feed direction, such that the probe and the shoulder continue to be pressed with great force onto the workpiece surface.
  • a pressure difference arises between the front region of the welding tool and its rear side due to the rotational movement of the probe, so that plasticized material is transported around the probe, mixes and thus contributes to weld formation.
  • the welding tool thus has the probe and the substantially perpendicular thereto arranged shoulder with a larger diameter than the probe itself.
  • the shoulder serves to isolate the ambient air from the weld, while the probe is responsible for the swirling of the material. Since the material is used by the turbulence for weld formation, additional materials are not necessary.
  • Next can also be dispensed with a protective gas atmosphere.
  • the object of the invention is to provide a welding tool with which the mentioned problems can be overcome.
  • a welding method for friction stir welding as well as a workpiece produced with the welding tool and / or the welding method are the subject of the subsidiary claims.
  • a welding tool for connecting at least two workpieces to a connecting region by friction stir welding has a shoulder for abrading. disconnect the connection area from the environment.
  • the shoulder is designed as a mold.
  • the shoulder can be adapted to the respective welding situation and connections can be made that were hitherto not possible by friction stir welding. Because the accessibility of the probe to be welded to the connection area is improved by the customized shoulder.
  • the shoulder is designed and configured to form the connection area.
  • connection region is preferably that region of the at least two workpieces which is heated by the frictional energy during the friction stir welding process. That is, it is preferably not only the plasticized joining zone, but also an adjoining area that is at least so far heated that it can be shaped or deformed.
  • the shoulder preferably has a projection on and / or adjacent to a shoulder surface which is to be arranged on the connection region during the friction stir welding.
  • a projection on and / or adjacent to a shoulder surface which is to be arranged on the connection region during the friction stir welding.
  • the projection can then be mitgeformt and, for example, a rounding, a chamfer or a groove are formed.
  • the protrusion is stepped on a protrusion surface to be arranged at the connecting portion during the friction stir welding.
  • the steps of the projecting surface can be connected to one another, for example, vertically or over a slope or via a curve.
  • a plurality of projections are formed on and / or next to the shoulder surface.
  • a multi-sided molding in the connection region of two workpieces to be joined is possible.
  • the projection for forming a chamfer and / or a rounding and / or a groove is formed on the connection region, in particular on a connection region edge.
  • the projection surface, together with the shoulder surface has a negative form of the chamfer or rounding or groove, which are then guided in the feed direction along the workpieces to be joined in the connection region. A reworking of the formed by the connection of the two workpieces Endwerk Kunststoffes can be advantageously avoided.
  • the shoulder has a convexly and / or concavely curved shoulder surface area.
  • the shoulder is designed to form the connection region and / or the at least one workpiece. Due to the applied friction energy softens the workpiece material and is therefore malleable. Therefore, it is easy to form smooth transitions between the two workpieces to be joined by the shoulder pressed onto the connection surface, which is designed as a molding tool, without having to use additional material. Further advantageously, the shoulder is designed to form a weld formed during the friction stir welding at the connection region. Thus, a reworking of the weld can be omitted preferably.
  • a welding process for joining at least two workpieces to a connecting region by means of friction stir welding comprises the following steps:
  • connection region with simultaneous shaping of the connection region and / or of the at least one workpiece and / or a resulting weld seam.
  • a workpiece is produced with the described welding tool and / or with the described welding method.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a welding tool.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a second embodiment of a welding tool.
  • FIG 3 shows a longitudinal section through a third embodiment of a welding tool for welding a U-profile.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a fourth embodiment of a welding tool for producing a hemming seam
  • FIG. 5 shows a cross section through the welding tool from FIG. 4 along the
  • Line V - V; 6 shows two workpieces to be joined with different thicknesses
  • FIG. 7 shows a longitudinal section through a fifth embodiment of the welding tool for connecting the two workpieces from FIG. 6;
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a welding tool 10 with a shoulder 12 and a probe 14 for connecting two workpieces 18, 20 by means of friction stir welding.
  • the workpieces 18, 20 are secured by holding devices 22 against displacement during processing with the welding tool 10.
  • the probe 14 rotates about an axis A. To connect the workpieces 18, 20, the probe 14 of the welding tool 10 introduces frictional heat into a connecting region 24 of the workpieces 18, 20 through the first workpiece 18.
  • the material of the workpieces 18, 20 softens, is swirled in the region of the joint zone by the rotation of the probe 14 and the workpieces 18, 20 connect with each other.
  • the shoulder 12 surrounds the probe 14 without contact and rests with a shoulder surface 26 in the region of the connection region 24 on the workpieces 18, 20 so as to separate the connection region 24 and a friction stir welding (not shown) from an environment 28 and thus preventing contact with air.
  • the shoulder 12 has a projection 30 arranged on the shoulder surface 26, which extends substantially perpendicular to the shoulder surface 26 along the extension direction of the second workpiece 20.
  • the first workpiece 18 after connection to the second workpiece 20 should have a rounding 31 on a workpiece edge 32 of an end workpiece 33. This is achieved in that between the shoulder surface 26 and the projection 30, a rounded edge 33a is formed, so that the shoulder 12 acts as a mold 34. If now the welding tool 10 is moved in a direction of advancement in the direction perpendicular to the plane of the drawing, the shoulder 12 forms the rounding 31 on the workpiece edge 32 due to the rounded edge 33a.
  • Fig. 2 shows a longitudinal section of a second embodiment of the welding tool 10 with the shoulder 12 and the probe 14.
  • the shoulder here also has the projection 30, which is not disposed on, but adjacent to the shoulder surface 26.
  • a weld seam can be produced at a greater distance from the workpiece edge 32 and at the same time the workpiece edge 32 can be formed.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the welding tool 10, in which the shoulder 12 comprises a convexly curved shoulder surface region 36.
  • the shoulder surface region 36 With the curved shoulder surface region 36, it is possible to weld workpieces 18, 20 together at rounded end regions 38 to form a concave surface 40.
  • the shoulder surface portion 36 may also be concavely curved to form a convex connection portion 24.
  • FIG. 4 and 5 show the connection of the workpieces 18, 20 for forming a hemming seam 42 with the welding tool 10 in a fourth embodiment.
  • 4 is a longitudinal section through the welding tool 10 and
  • FIG. 5 is a cross-section along the line V - V in FIG. 4.
  • two projections 30 are formed on the shoulder surface 26 so as to enclose the end portions 38 of the workpieces 18, 20 to be joined.
  • the probe 14 projects into a gap between the end regions 38 and adds frictional heat to plastify the end portions 38 onto the bonding area 24.
  • the projections 30, the heated and / or plasticized end portions 38 are compressed and it forms the hemming 42nd
  • FIG. 5 shows that the projections 30 are formed with steps 47 on projection surfaces 46 which face the end regions 38.
  • the feed direction is indicated by the arrow.
  • the projections 30 have in the feed direction an inlet region 48, a compression region 50 and an outlet region 52 as the steps 47.
  • the steps 47 are connected to each other via slopes 56.
  • the end regions 38 come into contact with the inlet region 48 during friction stir welding and are plasticized by the rotational movement of the probe 14. In the plasticized state they are contacted by the compression region 50, which compresses the end regions 38 and thus crimps.
  • the outlet region 52 of the projections 30 after being bunged does not make any contact with the end regions 38, so that the hemming seam 42 can solidify without further deformation.
  • the outlet region 52 avoids accumulation of material on the hemming seam 42 so that it remains smooth and burr-free.
  • the shoulder 12 of the welding tool 10 shown in longitudinal section in this fifth embodiment has the projection 30 which is connected to the shoulder surface 26 via a chamfer 60 , With this embodiment, it is possible to produce the chamfer 60 between the workpieces 18, 20 to be joined.
  • the chamfer 60 is produced by the friction stir welding with the welding tool 10 shown in FIG. 7 at a connecting area edge 62 between the workpieces 18, 20.
  • the end workpiece 33 shown in FIG. 8 results.
  • the shoulder 12 of the welding tool 10 is shaped for specific tasks. Thus, compounds can be represented that were previously not possible.
  • the workpiece edge 32 can be shaped, for example, as a rounding 31, as a chamfer 60 or as a groove. Further, for example, an inner corner of the workpieces 18, 20 are integrally formed on an inner clamping block as a holding device 22. In comparison with, for example, a fillet weld, the use of the welding tool 10 in the embodiments shown is simpler and more reliable, and in addition, the workpieces 18, 20 can be welded out to the corners.
  • the trained as a molding tool 34 shoulder 12 can their shape, mass and shape are adapted to the requirements, such as the heat that prevails in the welded area, and the desired seam shape.
  • gap-free flanged seams 42 defined transitions of different sheet thicknesses and small radii can be welded in the friction stir welding process in a simple manner.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

The invention relates to a welding tool (10) for connecting at least two workpieces (28, 30) in a connection region (32) by means of friction stir welding. The welding tool (10) comprises a shoulder (12) for separating the connection region (32) from the surroundings (22), and the shoulder (12) is embodied as a form tool (34). The invention also relates to a welding method using said welding tool (10) and to a workpiece (33) that has been produced using the welding tool (10) or the welding method.

Description

SCHWEIßWERKZEUG MIT SCHULTER, SCHWEIßVERFAHREN SOWIE  WELDING TOOL WITH SHOULDER, WELDING METHOD AND AS WELL
WERKSTÜCK  WORKPIECE
Die Erfindung betrifft ein Schweißwerkzeug zum Verbinden von wenigstens zwei Werkstücken an einem Verbindungsbereich mittels Rührreibschweißen. The invention relates to a welding tool for connecting at least two workpieces to a connecting region by means of friction stir welding.
Beim Rührreibschweißen wird im Gegensatz zum Reibschweißen die Reibenergie nicht durch Rotation eines der beiden zu verbindenden Werkstücke relativ zu dem anderen Werkstück erzeugt, sondern es wird ein verschleißfestes Schweißwerkzeug verwendet, das Rotationsenergie auf die beiden Werkstücke aufbringt. Dabei laufen die folgenden Schritte ab: In friction stir welding, in contrast to friction welding, the friction energy is not generated by rotating one of the two workpieces to be joined relative to the other workpiece, but instead uses a wear-resistant welding tool that applies rotational energy to the two workpieces. The following steps are performed:
Im ersten Schritt wird das Schweißwerkzeug mit einer rotierenden Sonde mit hoher Kraft in einen Verbindungsbereich zwischen die beiden zu verbindenden Werkstücke gedrückt, bis eine die Sonde berührungslos umschließende Schulter des Schweißwerkzeuges auf der Oberfläche der Werkstücke zur Anlage kommt. In the first step, the welding tool is pressed with a rotating probe with high force in a connection region between the two workpieces to be joined until a contactlessly enclosing the probe shoulder of the welding tool comes to rest on the surface of the workpieces.
Im zweiten Schritt verbleibt die sich drehende Sonde kurze Zeit an der Einschweißsteile, wobei sich der Verbindungsbereich zwischen der Schulter des Schweißwerkzeuges und den Werkstücken bis kurz unter den Schmelzpunkt des Werkstoffes der Werkstücke erwärmt. Dabei werden die Werkstoffe weich und plastifizieren, so dass eine Vermischung zwischen den Werkstoffen der zu verbindenden Werkstücke in dem Verbindungsbereich möglich wird. In the second step, the rotating probe remains for a short time at the welding parts, wherein the connection area between the shoulder of the welding tool and the workpieces heats up to just below the melting point of the material of the workpieces. The materials become soft and plasticized, so that a mixing between the materials of the workpieces to be joined in the connection area is possible.
Im dritten Schritt wird das Schweißwerkzeug in Vorschubrichtung bewegt, derart, dass die Sonde und die Schulter weiterhin mit großer Kraft auf die Werkstückoberfläche gepresst werden. Es entsteht bei der Vorschubbewegung ein Druckunterschied zwischen dem Vorderbereich des Schweißwerkzeuges und seiner Rückseite durch die Drehbewegung der Sonde, so dass plastifizierter Werkstoff um die Sonde herum transportiert wird, sich vermischt und somit zur Schweißnahtbildung beiträgt. In the third step, the welding tool is moved in the feed direction, such that the probe and the shoulder continue to be pressed with great force onto the workpiece surface. During the advancing movement, a pressure difference arises between the front region of the welding tool and its rear side due to the rotational movement of the probe, so that plasticized material is transported around the probe, mixes and thus contributes to weld formation.
|Bestätigungskopie| Am Ende der Schweißnaht wird das Schweißwerkzeug aus dem Verbindungsbereich herausgezogen. | Confirmation copy | At the end of the weld, the welding tool is pulled out of the connection area.
Das Schweißwerkzeug weist somit die Sonde und die im Wesentlichen senkrecht dazu angeordnete Schulter mit einem größeren Durchmesser als die Sonde selbst auf. Die Schulter dient dazu, die Umgebungsluft von der Schweißnaht zu isolieren, während die Sonde für die Verwirbelung des Werkstoffes zuständig ist. Da der Werkstoff durch die Verwirbelung zur Schweißnahtbildung herangezogen wird, sind Zusatzwerkstoffe nicht nötig. Weiter kann auch auf eine Schutzgasatmosphäre verzichtet werden. The welding tool thus has the probe and the substantially perpendicular thereto arranged shoulder with a larger diameter than the probe itself. The shoulder serves to isolate the ambient air from the weld, while the probe is responsible for the swirling of the material. Since the material is used by the turbulence for weld formation, additional materials are not necessary. Next can also be dispensed with a protective gas atmosphere.
Nachteilig beim Rührreibschweißen ist, das die Schulter mit den zu verschweißenden Werkstücken permanent in Kontakt sein muss und dadurch die dreidimensionale Bewegungsfreiheit des Schweißwerkzeuges eingeschränkt ist. Beispielsweise können Behälter nicht bis in die Ecken ausgeschweißt werden, ein Schweißen von Kantenstößen und Bördelnahten ist nicht möglich und es entstehen Materialüberstände, die durch Nacharbeiten entfernt werden müssen. The disadvantage of friction stir welding is that the shoulder must be permanently in contact with the workpieces to be welded, thereby limiting the three-dimensional freedom of movement of the welding tool. For example, containers can not be welded out to the corners, welding of edge joints and flanged seams is not possible and material overhangs that have to be removed by reworking arise.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schweißwerkzeug zur Verfügung zu stellen, mit dem die genannten Probleme überwunden werden können. The object of the invention is to provide a welding tool with which the mentioned problems can be overcome.
Diese Aufgabe wird mit einem Schweißwerkzeug mit der Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst. This object is achieved with a welding tool with the combination of features of claim 1.
Ein Schweißverfahren zum Rührreibschweißen sowie ein mit dem Schweißwerkzeug und/oder dem Schweißverfahren hergestelltes Werkstück sind Gegenstand der Nebenansprüche. A welding method for friction stir welding as well as a workpiece produced with the welding tool and / or the welding method are the subject of the subsidiary claims.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein Schweißwerkzeug zum Verbinden von wenigstens zwei Werkstücken an einem Verbindungsbereich mittels Rührreibschweißen weist eine Schulter zum Ab- trennen des Verbindungsbereiches von der Umgebung auf. Die Schulter ist als Formwerkzeug ausgebildet. A welding tool for connecting at least two workpieces to a connecting region by friction stir welding has a shoulder for abrading. disconnect the connection area from the environment. The shoulder is designed as a mold.
Somit kann die Schulter an die jeweilige Schweißsituation angepasst werden und es können Verbindungen hergestellt werden, die bislang mittels Rührreibschweißen nicht möglich waren. Denn die Zugänglichkeit der Sonde zu dem zu verschweißenden Verbindungsbereich wird durch die angepasste Schulter verbessert. Thus, the shoulder can be adapted to the respective welding situation and connections can be made that were hitherto not possible by friction stir welding. Because the accessibility of the probe to be welded to the connection area is improved by the customized shoulder.
Vorzugsweise ist die Schulter zum Formen des Verbindungsbereiches ausgebildet und eingerichtet. Preferably, the shoulder is designed and configured to form the connection area.
Bei dem Verbindungsbereich handelt es sich vorzugsweise um denjenigen Bereich der wenigstens zwei Werkstücke, der während des Rührreibschweißprozes- ses durch die Reibungsenergie erwärmt wird. Das heißt, es handelt sich vorzugsweise nicht nur um die plastifizierte Fügezone, sondern auch um einen daran angrenzenden Bereich, der zumindest soweit erwärmt ist, dass er geformt oder verformt werden kann. The connection region is preferably that region of the at least two workpieces which is heated by the frictional energy during the friction stir welding process. That is, it is preferably not only the plasticized joining zone, but also an adjoining area that is at least so far heated that it can be shaped or deformed.
Vorzugsweise weist die Schulter an und/oder neben einer Schulterfläche, die während des Rührreibschweißens an dem Verbindungsbereich anzuordnen ist, einen Vorsprung auf. So ist es beispielsweise möglich, den Vorsprung an einer Seite einer Werkstückkante anzulegen, während sich die Schulterfläche auf der anderen Seite der Werkstückkante befindet. Je nach Ausbildung des Bereiches zwischen Schulterfläche und Vorsprung kann die Werkstückkante dann mitgeformt werden und beispielsweise eine Rundung, eine Fase bzw. eine Hohlkehle gebildet werden. The shoulder preferably has a projection on and / or adjacent to a shoulder surface which is to be arranged on the connection region during the friction stir welding. For example, it is possible to apply the projection on one side of a workpiece edge while the shoulder surface is on the other side of the workpiece edge. Depending on the design of the area between the shoulder surface and the projection, the workpiece edge can then be mitgeformt and, for example, a rounding, a chamfer or a groove are formed.
Weiter vorzugsweise ist der Vorsprung an einer Vorsprungsfläche, die während des Rührreibschweißens an dem Verbindungsbereich anzuordnen ist, gestuft ausgebildet. Somit ist es dann auch möglich, beispielsweise in Vorschubrichtung durch die Stufung der Vorsprungsfläche die zu verbindenden Werkstücke eng zu- sammen zu pressen und somit beispielsweise zwei Bleche miteinander zu verbör- deln. More preferably, the protrusion is stepped on a protrusion surface to be arranged at the connecting portion during the friction stir welding. Thus, it is then also possible, for example in the feed direction, to narrow the workpieces to be joined by the stepping of the projecting surface. To press together and thus, for example, two sheets to verbör- with each other.
Die Stufen der Vorsprungsfläche können dabei beispielsweise senkrecht oder über ein Gefälle oder über eine Rundung miteinander verbunden sein. The steps of the projecting surface can be connected to one another, for example, vertically or over a slope or via a curve.
Vorteilhaft sind an und/oder neben der Schulterfläche mehrere Vorsprünge gebildet. So ist vorteilhaft auch ein mehrseitiges Formen in dem Verbindungsbereich zweier zu verbindender Werkstücke möglich. Advantageously, a plurality of projections are formed on and / or next to the shoulder surface. Thus, advantageously, a multi-sided molding in the connection region of two workpieces to be joined is possible.
Besonders bevorzugt ist der Vorsprung zum Formen einer Fase und/oder einer Rundung und/oder einer Hohlkehle an dem Verbindungsbereich, insbesondere an einer Verbindungsbereichkante, ausgebildet. Dabei weist beispielsweise die Vorsprungsfläche zusammen mit der Schulterfläche eine Negativform der Fase bzw. Rundung bzw. Hohlkehle auf, die dann in Vorschubsrichtung entlang der zu ver- bindenen Werkstücken in dem Verbindungsbereich geführt werden. Ein Nacharbeiten des durch die Verbindung der beiden Werkstücke gebildeten Endwerkstückes kann dabei vorteilhaft vermieden werden. Particularly preferably, the projection for forming a chamfer and / or a rounding and / or a groove is formed on the connection region, in particular on a connection region edge. In this case, for example, the projection surface, together with the shoulder surface, has a negative form of the chamfer or rounding or groove, which are then guided in the feed direction along the workpieces to be joined in the connection region. A reworking of the formed by the connection of the two workpieces Endwerkstückes can be advantageously avoided.
Weiter vorteilhaft weist die Schulter einen konvex und/oder konkav gekrümmten Schulterflächenbereich auf. So ist es vorteilhaft auch möglich, zwei Werkstücke mit kleinen konvexen und/oder konkaven Radien vorteilhaft einfach miteinander zu verschweißen. Further advantageously, the shoulder has a convexly and / or concavely curved shoulder surface area. Thus, it is advantageously also possible to advantageously simply weld two workpieces with small convex and / or concave radii together.
Besonders bevorzugt ist die Schulter zum Formen des Verbindungsbereiches und/oder des wenigstens einen Werkstückes ausgebildet. Durch die aufgebrachte Reibungsenergie erweicht das Werkstückmaterial und ist dadurch formbar. Es können daher einfach durch die an die Verbindungsoberfläche angepresste Schulter, die als Formwerkzeug ausgebildet ist, fließende Übergänge zwischen den beiden zu verbindenden Werkstücken gebildet werden, ohne zusätzliches Material verwenden zu müssen. Weiter vorteilhaft ist die Schulter zum Formen einer während des Rührreibschweißens an dem Verbindungsbereich entstehenden Schweißnaht ausgebildet. Somit kann ein Nacharbeiten der Schweißnaht vorzugsweise entfallen. Particularly preferably, the shoulder is designed to form the connection region and / or the at least one workpiece. Due to the applied friction energy softens the workpiece material and is therefore malleable. Therefore, it is easy to form smooth transitions between the two workpieces to be joined by the shoulder pressed onto the connection surface, which is designed as a molding tool, without having to use additional material. Further advantageously, the shoulder is designed to form a weld formed during the friction stir welding at the connection region. Thus, a reworking of the weld can be omitted preferably.
Ein Schweißverfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Werkstücken an einem Verbindungsbereich mittels Rührreibschweißen weist die folgenden Schritte auf: A welding process for joining at least two workpieces to a connecting region by means of friction stir welding comprises the following steps:
a) Bereitstellen des beschriebenen Schweißwerkzeuges; a) providing the described welding tool;
b) Rührreibschweißen an dem Verbindungsbereich unter gleichzeitigem Formen des Verbindungsbereiches und/oder des wenigstens einen Werkstücks und/oder einer entstehenden Schweißnaht. b) friction stir welding at the connection region with simultaneous shaping of the connection region and / or of the at least one workpiece and / or a resulting weld seam.
Besonders bevorzugt wird ein Werkstück mit dem beschriebenen Schweißwerkzeug und/oder mit dem beschriebenen Schweißverfahren hergestellt. Particularly preferably, a workpiece is produced with the described welding tool and / or with the described welding method.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Schweißwerkzeuges; 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a welding tool.
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Schweißwerkzeuges; 2 shows a longitudinal section through a second embodiment of a welding tool.
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Schweißwerkzeuges zum Schweißen eines U-Profils; 3 shows a longitudinal section through a third embodiment of a welding tool for welding a U-profile.
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines Schweißwerkzeuges zum Erzeugen einer Bördelnaht; 4 shows a longitudinal section through a fourth embodiment of a welding tool for producing a hemming seam;
Fig. 5 einen Querschnitt durch das Schweißwerkzeug aus Fig. 4 entlang der 5 shows a cross section through the welding tool from FIG. 4 along the
Linie V - V; Fig. 6 zwei zu verbindende Werkstücke mit unterschiedlicher Stärke; Line V - V; 6 shows two workpieces to be joined with different thicknesses;
Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform des Schweißwerkzeuges zum Verbinden der beiden Werkstücke aus Fig. 6; 7 shows a longitudinal section through a fifth embodiment of the welding tool for connecting the two workpieces from FIG. 6;
Fig. 8 das nach Verbindung der beiden Werkstücke aus Fig. 6 resultierende Fig. 8 after connecting the two workpieces of FIG. 6 resulting
Endwerkstück.  Endwerkstück.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Schweißwerkzeugs 10 mit einer Schulter 12 und einer Sonde 14 zum Verbinden von zwei Werkstücken 18, 20 mittels Rührreibschweißen. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a welding tool 10 with a shoulder 12 and a probe 14 for connecting two workpieces 18, 20 by means of friction stir welding.
Die Werkstücke 18, 20 werden durch Halteeinrichtungen 22 gegen Verschieben beim Bearbeiten mit dem Schweißwerkzeug 10 gesichert. The workpieces 18, 20 are secured by holding devices 22 against displacement during processing with the welding tool 10.
Die Sonde 14 rotiert um eine Achse A. Zum Verbinden der Werkstücke 18, 20 bringt die Sonde 14 des Schweißwerkzeuges 10 durch das erste Werkstück 18 Reibungswärme in einen Verbindungsbereich 24 der Werkstücke 18, 20 ein. The probe 14 rotates about an axis A. To connect the workpieces 18, 20, the probe 14 of the welding tool 10 introduces frictional heat into a connecting region 24 of the workpieces 18, 20 through the first workpiece 18.
Dadurch erweicht der Werkstoff der Werkstücke 18, 20, wird im Bereich der Fügezone durch die Rotation der Sonde 14 verwirbelt und die Werkstücke 18, 20 verbinden sich miteinander. As a result, the material of the workpieces 18, 20 softens, is swirled in the region of the joint zone by the rotation of the probe 14 and the workpieces 18, 20 connect with each other.
Die Schulter 12 umschließt die Sonde 14 berührungsfrei und liegt mit einer Schulterfläche 26 im Bereich des Verbindungsbereiches 24 auf den Werkstücken 18, 20 auf, um so den Verbindungsbereich 24 sowie eine durch das Rührreibschweißen entstehende Schweißnaht (nicht gezeigt) von einer Umgebung 28 zu trennen und somit den Kontakt mit Luft zu verhindern. Die Schulter 12 weist einen an der Schulterfläche 26 angeordneten Vorsprung 30 auf, der sich im Wesentlichen senkrecht zu der Schulterfläche 26 entlang der Erstreckungsrichtung des zweiten Werkstückes 20 erstreckt. In der eingekreisten, vergrößerten Darstellung in Fig. 1 ist zu erkennen, dass das erste Werkstück 18 nach Verbindung mit dem zweiten Werkstück 20 eine Rundung 31 an einer Werkstückkante 32 eines Endwerkstückes 33 aufweisen soll. Dies wird dadurch erreicht, dass zwischen der Schulterfläche 26 und dem Vorsprung 30 eine abgerundete Kante 33a ausgebildet ist, so dass die Schulter 12 als Formwerkzeug 34 wirkt. Wird nun das Schweißwerkzeug 10 in eine Vorschubrichtung in Richtung senkrecht zur Zeichenebene bewegt, formt die Schulter 12 aufgrund der abgerundeten Kante 33a die Rundung 31 an der Werkstückkante 32. The shoulder 12 surrounds the probe 14 without contact and rests with a shoulder surface 26 in the region of the connection region 24 on the workpieces 18, 20 so as to separate the connection region 24 and a friction stir welding (not shown) from an environment 28 and thus preventing contact with air. The shoulder 12 has a projection 30 arranged on the shoulder surface 26, which extends substantially perpendicular to the shoulder surface 26 along the extension direction of the second workpiece 20. In the circled, enlarged representation in FIG. 1 it can be seen that the first workpiece 18 after connection to the second workpiece 20 should have a rounding 31 on a workpiece edge 32 of an end workpiece 33. This is achieved in that between the shoulder surface 26 and the projection 30, a rounded edge 33a is formed, so that the shoulder 12 acts as a mold 34. If now the welding tool 10 is moved in a direction of advancement in the direction perpendicular to the plane of the drawing, the shoulder 12 forms the rounding 31 on the workpiece edge 32 due to the rounded edge 33a.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform des Schweißwerkzeuges 10 mit der Schulter 12 und der Sonde 14. Die Schulter weist hier ebenfalls den Vorsprung 30 auf, der allerdings nicht an, sondern neben der Schulterfläche 26 angeordnet ist. Somit kann eine Schweißnaht in größerem Abstand zu der Werkstückkante 32 erzeugt und gleichzeitig die Werkstückkante 32 geformt werden. Fig. 2 shows a longitudinal section of a second embodiment of the welding tool 10 with the shoulder 12 and the probe 14. The shoulder here also has the projection 30, which is not disposed on, but adjacent to the shoulder surface 26. Thus, a weld seam can be produced at a greater distance from the workpiece edge 32 and at the same time the workpiece edge 32 can be formed.
Der Längsschnitt in Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Schweißwerkzeugs 10, bei dem die Schulter 12 einen konvex gekrümmten Schulterflächenbereich 36 umfasst. Mit dem gekrümmten Schulterflächenbereich 36 ist es möglich, Werkstücke 18, 20 an gerundeten Endbereichen 38 unter Ausbildung einer konkaven Fläche 40 miteinander zu verschweißen. Alternativ kann der Schulterflächenbereich 36 auch konkav gekrümmt sein, um einen konvexen Verbindungsbereich 24 zu formen. The longitudinal section in FIG. 3 shows a third embodiment of the welding tool 10, in which the shoulder 12 comprises a convexly curved shoulder surface region 36. With the curved shoulder surface region 36, it is possible to weld workpieces 18, 20 together at rounded end regions 38 to form a concave surface 40. Alternatively, the shoulder surface portion 36 may also be concavely curved to form a convex connection portion 24.
Fig. 4 und 5 zeigen die Verbindung der Werkstücke 18, 20 zum Bilden einer Bördelnaht 42 mit dem Schweißwerkzeug 10 in einer vierten Ausführungsform. Fig. 4 ist dabei ein Längsschnitt durch das Schweißwerkzeug 10 und Fig. 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie V - V in Fig. 4. 4 and 5 show the connection of the workpieces 18, 20 for forming a hemming seam 42 with the welding tool 10 in a fourth embodiment. 4 is a longitudinal section through the welding tool 10 and FIG. 5 is a cross-section along the line V - V in FIG. 4.
In der gezeigten Ausführungsform sind an der Schulterfläche 26 zwei Vorsprünge 30 ausgebildet, um so die zu verbindenen Endbereiche 38 der Werkstücke 18, 20 zu umschließen. Die Sonde 14 ragt in einen Spalt zwischen den Endbereichen 38 und bringt Reibungswärme zum Plastifizieren der Endbereiche 38 auf den Verbindungsbereich 24 auf. Durch die Vorsprünge 30 werden die erwärmten und/oder plastifizierten Endbereiche 38 zusammengedrückt und es bildet sich die Bördelnaht 42. In the embodiment shown, two projections 30 are formed on the shoulder surface 26 so as to enclose the end portions 38 of the workpieces 18, 20 to be joined. The probe 14 projects into a gap between the end regions 38 and adds frictional heat to plastify the end portions 38 onto the bonding area 24. By the projections 30, the heated and / or plasticized end portions 38 are compressed and it forms the hemming 42nd
Fig. 5 zeigt, dass die Vorsprünge 30 an Vorsprungsflächen 46, die den Endbereichen 38 zugewandt sind, mit Stufen 47 ausgebildet sind. Die Vorschubrichtung ist durch den Pfeil angedeutet. Die Vorsprünge 30 weisen in Vorschubrichtung einen Einlaufbereich 48, einen Verdichtungsbereich 50 sowie einen Auslaufbereich 52 als die Stufen 47 auf. Die Stufen 47 sind über Gefälle 56 miteinander verbunden. FIG. 5 shows that the projections 30 are formed with steps 47 on projection surfaces 46 which face the end regions 38. The feed direction is indicated by the arrow. The projections 30 have in the feed direction an inlet region 48, a compression region 50 and an outlet region 52 as the steps 47. The steps 47 are connected to each other via slopes 56.
Entlang der Vorschubrichtung kommen die Endbereiche 38 beim Rührreibschweißen zunächst mit dem Einlaufbereich 48 in Kontakt und werden durch die Drehbewegung der Sonde 14 plastifiziert. In plastifiziertem Zustand werden sie von dem Verdichtungsbereich 50 kontaktiert, der die Endbereiche 38 zusammendrückt und somit verbördelt. Der Auslaufbereich 52 der Vorsprünge 30 hat nach Verbör- delung keinerlei Kontakt mit den Endbereichen 38, sodass die Bördelnaht 42 sich ohne weitere Verformung verfestigen kann. Der Auslaufbereich 52 vermeidet eine Akkumulation von Werkstoff auf der Bördelnaht 42, so dass diese glatt und gratfrei verbleibt. Along the feed direction, the end regions 38 come into contact with the inlet region 48 during friction stir welding and are plasticized by the rotational movement of the probe 14. In the plasticized state they are contacted by the compression region 50, which compresses the end regions 38 and thus crimps. The outlet region 52 of the projections 30 after being bunged does not make any contact with the end regions 38, so that the hemming seam 42 can solidify without further deformation. The outlet region 52 avoids accumulation of material on the hemming seam 42 so that it remains smooth and burr-free.
Fig. 6 bis 8 zeigen die Verbindung zweier unterschiedlich starker Werkstücke 18, 20 zu einem Endwerkstück 33. Die Schulter 12 des in dieser fünften Ausführungsform im Längsschnitt gezeigten Schweißwerkzeuges 10 weist den Vorsprung 30 auf, der über eine Fase 60 mit der Schulterfläche 26 verbunden ist. Mit dieser Ausführungsform ist es möglich, auch zwischen den zu verbindenen Werkstücken 18, 20 die Fase 60 zu erzeugen. Die Fase 60 entsteht durch das Rührreibschweißen mit dem in Fig. 7 gezeigten Schweißwerkzeug 10 an einer Verbindungsbereichskante 62 zwischen den Werkstücken 18, 20. Es resultiert das in Fig. 8 gezeigte Endwerkstück 33. In den gezeigten Ausführungsformen ist die Schulter 12 des Schweißwerkzeuges 10 für spezifische Aufgaben geformt. Somit lassen sich Verbindungen darstellen, die bislang nicht möglich waren. 6 to 8 show the connection of two differently sized workpieces 18, 20 to an end workpiece 33. The shoulder 12 of the welding tool 10 shown in longitudinal section in this fifth embodiment has the projection 30 which is connected to the shoulder surface 26 via a chamfer 60 , With this embodiment, it is possible to produce the chamfer 60 between the workpieces 18, 20 to be joined. The chamfer 60 is produced by the friction stir welding with the welding tool 10 shown in FIG. 7 at a connecting area edge 62 between the workpieces 18, 20. The end workpiece 33 shown in FIG. 8 results. In the illustrated embodiments, the shoulder 12 of the welding tool 10 is shaped for specific tasks. Thus, compounds can be represented that were previously not possible.
Die bevorzugte Fügetechnik im Flugzeugbau ist zur Zeit immer noch das Nieten. Von dieser ausgereiften Technologie sind jedoch kaum weitere Kostenreduktionsmöglichkeiten oder Gewichtseinsparungen zu erwarten. Neue Technologien, wie beispielsweise die Verwendung faserverstärkter Kunststoffe, treten zu den etablierten Methoden und Werkstoffen in Konkurrenz. Im Bereich der metallischen Werkstoffe können nur weiterentwickelte, neue Werkstoffe und weiterentwickelte Fügeverfahren in Kombination zu Fortschritten bei den Produkteigenschaften und zu einer Kostenreduzierung beitragen. The preferred joining technique in aircraft is currently still riveting. Of this mature technology, however, little further cost reduction or weight savings are expected. New technologies, such as the use of fiber-reinforced plastics, are competing with the established methods and materials. In the field of metallic materials, only advanced, new materials and advanced joining techniques combined can contribute to advances in product properties and cost reduction.
Mit dem in den Ausführungsformen gezeigte Schweißwerkzeug 10 ist ein neues Fügeverfahren möglich. Es können Verbindungen erzeugt werden, die bislang nicht oder nur schwer darstellbar waren, beispielsweise ist nun das Verschweißen von Kantenstößen und von Behältern bis in die Ecken bzw. von Bördelnahten mittels Rührreibschweißen möglich. Weiter kann ein Materialüberstand vermieden bzw. automatisch über die Schulter 12 ein Materialüberstand nachgearbeitet und somit entfernt werden. Zusätzlich können Schweißnahtoberflächen geformt und wichtige Übergänge definiert werden. Unter Verwendung von Rührreibschweiß- werkzeugen war dies bislang nicht möglich. With the welding tool 10 shown in the embodiments, a new joining method is possible. It can be produced compounds that were previously difficult or impossible, for example, now the welding of edge joints and containers to the corners or of flanged seams by means of friction stir welding is possible. Further, a material supernatant can be avoided or automatically reworked over the shoulder 12, a material projection and thus removed. In addition, weld surfaces can be formed and important transitions defined. Until now, this has not been possible using friction stir welding tools.
Durch die besondere Form der Schulter 12 ist die Zugänglichkeit besser, das Schweißverfahren wird einfacher und die Werkstücke 18, 20 sind sicherer einspannbar. Die Werkstückkante 32 kann beispielsweise als Rundung 31 , als Fase 60 oder als Hohlkehle geformt werden. Weiter kann beispielsweise eine innere Ecke der Werkstücke 18, 20 an einen inneren Spannklotz als Halteeinrichtung 22 angeformt werden. Im Vergleich zu beispielsweise einer Kehlnaht ist die Verwendung des Schweißwerkzeuges 10 in den gezeigten Ausführungsformen einfacher und prozesssicherer, zusätzlich können die Werkstücke 18, 20 bis in die Ecken ausgeschweißt werden. Die als Formwerkzeug 34 ausgebildete Schulter 12 kann in ihrer Form, Masse und Gestalt den Erfordernissen angepasst werden, wie beispielsweise an die Wärme, die in dem geschweißten Bereich herrscht, und die gewünschte Nahtform. Due to the special shape of the shoulder 12, the accessibility is better, the welding process is easier and the workpieces 18, 20 are safer clamped. The workpiece edge 32 can be shaped, for example, as a rounding 31, as a chamfer 60 or as a groove. Further, for example, an inner corner of the workpieces 18, 20 are integrally formed on an inner clamping block as a holding device 22. In comparison with, for example, a fillet weld, the use of the welding tool 10 in the embodiments shown is simpler and more reliable, and in addition, the workpieces 18, 20 can be welded out to the corners. The trained as a molding tool 34 shoulder 12 can their shape, mass and shape are adapted to the requirements, such as the heat that prevails in the welded area, and the desired seam shape.
Mit dem Schweißwerkzeug 10 können auf einfache Weise Stumpfstöße, spaltfreie Bördelnahten 42, definierte Übergänge unterschiedlicher Blechdicken sowie kleine Radien im Rührreibschweißverfahren geschweißt werden. With the welding tool 10 butt joints, gap-free flanged seams 42, defined transitions of different sheet thicknesses and small radii can be welded in the friction stir welding process in a simple manner.
Bezugszeichenliste: Schweißwerkzeug List of Reference Numerals: Welding tool
Schulter  shoulder
Sonde  probe
Kehlnaht  fillet
erstes Werkstück  first workpiece
zweites Werkstück  second workpiece
Halteeinrichtung  holder
Verbindungsbereich  connecting area
Schulterfläche  shoulder surface
Umgebung  Surroundings
Vorsprung  head Start
Rundung  curve
Werkstückkante  Workpiece edge
Endwerkstück Endwerkstück
a Kante a edge
Formwerkzeug  mold
Schulterflächenbereich  Shoulder area
Endbereich  end
konkave Fläche  concave surface
Bördelnaht  flanged seam
Vorsprungsfläche  projection face
Stufe  step
Einlaufbereich  intake area
Verdichtungsbereich  compression region
Auslaufbereich  discharge area
Gefälle  gradient
Fase  chamfer
Verbindungsbereichkante  Connecting area edge
Achse  axis

Claims

Patentansprüche claims
1. Schweißwerkzeug (10) zum Verbinden von wenigstens zwei Werkstücken (18, 20) an einem Verbindungsbereich (24) mittels Rührreibschweißen, Welding tool (10) for connecting at least two workpieces (18, 20) to a connecting region (24) by friction stir welding,
das eine Schulter (12) zum Abtrennen des Verbindungsbereichs (24) von der Umgebung (28) aufweist, which has a shoulder (12) for separating the connection region (24) from the environment (28),
dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (12) als Formwerkzeug (34) ausgebildet ist. characterized in that the shoulder (12) is designed as a molding tool (34).
2. Schweißwerkzeug (10) nach Anspruch 1 , 2. welding tool (10) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (12) an und/oder neben einer Schulterfläche (26), die während des Rührreibschweißens an dem Verbindungsbereich (24) anzuordnen ist, einen Vorsprung (30) aufweist. characterized in that the shoulder (12) has a projection (30) on and / or adjacent to a shoulder surface (26) to be disposed on the connecting portion (24) during the friction stir welding.
3. Schweißwerkzeug (10) nach Anspruch 2, 3. welding tool (10) according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (30) an einer Vorsprungsfläche (46), die während des Rührreibschweißens an dem Verbindungsbereich (24) anzuordnen ist, gestuft ausgebildet ist. characterized in that the protrusion (30) is stepped on a protrusion surface (46) to be arranged at the connecting portion (24) during the friction stir welding.
4. Schweißwerkzeug (10) nach Anspruch 3, 4. welding tool (10) according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass Stufen (47) der Vorsprungsfläche (46) senkrecht oder über ein Gefälle (56) oder über eine Rundung miteinander verbunden sind. characterized in that steps (47) of the projection surface (46) are connected to each other vertically or over a slope (56) or via a curve.
5. Schweißwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, 5. welding tool (10) according to any one of claims 2 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass an und/oder neben der Schulterfläche (26) mehrere Vorsprünge (30) gebildet sind. characterized in that on and / or next to the shoulder surface (26) a plurality of projections (30) are formed.
6. Schweißwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 6. welding tool (10) according to any one of claims 2 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (30) zum Formen einer Fase (60) und/oder einer Rundung (31) und/oder einer Hohlkehle an dem Verbindungsbereich (24), insbesondere an einer Verbindungsbereichkante (62), ausgebildet ist. characterized in that the projection (30) for forming a chamfer (60) and / or a rounding (31) and / or a groove on the connection region (24), in particular at a connection area edge (62) is formed.
7. Schweißwerkzeug (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (12) einen konvex und/oder konkav gekrümmten Schulterflächenbereich (36) aufweist. 7. welding tool (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the shoulder (12) has a convex and / or concave curved shoulder surface region (36).
8. Schweißwerkzeug (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (12) zum Formen des Verbindungsbereichs (24) und/oder des wenigstens einen Werkstücks (18, 20) ausgebildet ist. 8. Welding tool (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the shoulder (12) for forming the connecting region (24) and / or the at least one workpiece (18, 20) is formed.
9. Schweißwerkzeug (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (12) zum Formen einer während des Rührreibschweißens an dem Verbindungsbereich (24) entstehenden Schweißnaht ausgebildet ist. 9. welding tool (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the shoulder (12) is formed for forming a during the friction stir welding at the connecting region (24) resulting weld.
10. Schweißverfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Werkstücken (18, 20) an einem Verbindungsbereich (24) mittels Rührreibschweißen mit den Schritten: a) Bereitstellen eines Schweißwerkzeugs (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche; Welding method for joining at least two workpieces (18, 20) to a connecting region (24) by means of friction stir welding, comprising the steps of: a) providing a welding tool (10) according to one of the preceding claims;
b) Rührreibschweißen an dem Verbindungsbereich (24) unter gleichzeitigem Formen des Verbindungsbereichs (24) und/oder des wenigstens einen Werkstücks (18, 20) und/oder einer entstehenden Schweißnaht. b) friction stir welding at the connection region (24) with simultaneous shaping of the connection region (24) and / or the at least one workpiece (18, 20) and / or a resulting weld seam.
11. Werkstück (33), hergestellt mit einem Schweißwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder einem Schweißverfahren nach Anspruch 10. 11. workpiece (33), manufactured with a welding tool (10) according to any one of claims 1 to 9 and / or a welding method according to claim 10.
EP12742786.2A 2011-06-15 2012-06-01 Welding tool comprising a shoulder, welding method and workpiece Withdrawn EP2720824A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011106505A DE102011106505A1 (en) 2011-06-15 2011-06-15 Welding tool for connecting at least two workpieces, welding process and workpiece
PCT/DE2012/000576 WO2012171522A1 (en) 2011-06-15 2012-06-01 Welding tool comprising a shoulder, welding method and workpiece

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2720824A1 true EP2720824A1 (en) 2014-04-23

Family

ID=46603462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12742786.2A Withdrawn EP2720824A1 (en) 2011-06-15 2012-06-01 Welding tool comprising a shoulder, welding method and workpiece

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9919378B2 (en)
EP (1) EP2720824A1 (en)
DE (1) DE102011106505A1 (en)
WO (1) WO2012171522A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8857696B1 (en) * 2014-04-01 2014-10-14 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Method and tool for friction stir welding
CN108372360A (en) * 2016-12-22 2018-08-07 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 A kind of friction stir spot welding method for sheet with rib manufacture
JP6928011B2 (en) * 2017-02-17 2021-09-01 三菱電機株式会社 Friction stir welding method and manufacturing method of joint structure
DE102018113680A1 (en) * 2018-06-08 2019-12-12 Kuka Deutschland Gmbh Headpiece, welding tool and welding process
US11117213B2 (en) * 2018-12-14 2021-09-14 The Boeing Company Friction stir additive manufacturing systems
CN110567372A (en) * 2019-09-16 2019-12-13 立讯智造(浙江)有限公司 Auxiliary measuring tool
DE102019220326A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Robert Bosch Gmbh Method for producing a hydraulic housing, hydraulic housing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030209588A1 (en) * 2002-05-07 2003-11-13 Kevin Colligan Tapered friction stir welding tool
JP2007245175A (en) * 2006-03-15 2007-09-27 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd Tool for friction stir welding
US20090152328A1 (en) * 2007-12-13 2009-06-18 Hitachi, Ltd. Apparatus for friction stir and friction stir processing
EP2266745A1 (en) * 2008-03-03 2010-12-29 Fundacion Fatronik Tool for the friction stir welding of two metal items with an angled joint having a pin and a wedge-shaped shoulder

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5794835A (en) * 1996-05-31 1998-08-18 The Boeing Company Friction stir welding
AU733140B2 (en) * 1998-09-29 2001-05-10 Hitachi Limited A friction stir welding method
JP3859559B2 (en) 2002-07-08 2006-12-20 本田技研工業株式会社 Manufacturing method of bonded joint, bonded joint, friction stir welding method, bonding apparatus and cutting tool
DE102005030800B4 (en) 2005-06-29 2012-08-30 Eads Deutschland Gmbh Friction stir tool and method and apparatus for friction stir
US20070057015A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-15 Kevin Colligan Tapered friction stir welding and processing tool
DE102005060178B4 (en) * 2005-12-14 2010-04-15 Eads Deutschland Gmbh Friction stir tool with conformable shoulder and its use
US7581665B2 (en) * 2006-01-04 2009-09-01 The Boeing Company Methods and apparatus for retractable pin friction stir welding and spot welding
DK2026929T3 (en) * 2006-06-13 2012-04-23 Sii Megadiamond Inc Joining three elements using agitation friction machining techniques
FR2921575B1 (en) * 2007-09-27 2009-11-13 Eads Europ Aeronautic Defence DOUBLE - SHAPING WELDING DEVICE FOR WELDING FRICTION - MIXED PIECES AND METHOD FOR WELDING.
JP2009190040A (en) 2008-02-12 2009-08-27 Calsonic Kansei Corp Welding apparatus
US7857191B2 (en) * 2008-06-16 2010-12-28 Embraer-Empresa Brasileira De Aeronautica S.A. Friction stir welding (FSW) methods and systems and friction stir welded components made thereby
JP2012530608A (en) * 2009-06-26 2012-12-06 イーエスエービー エービー Method and apparatus for friction stir spot welding using a number of shoulders suitable for the thickness of the spot welded plate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030209588A1 (en) * 2002-05-07 2003-11-13 Kevin Colligan Tapered friction stir welding tool
JP2007245175A (en) * 2006-03-15 2007-09-27 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd Tool for friction stir welding
US20090152328A1 (en) * 2007-12-13 2009-06-18 Hitachi, Ltd. Apparatus for friction stir and friction stir processing
EP2266745A1 (en) * 2008-03-03 2010-12-29 Fundacion Fatronik Tool for the friction stir welding of two metal items with an angled joint having a pin and a wedge-shaped shoulder

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2012171522A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US10183356B2 (en) 2019-01-22
US20180133832A1 (en) 2018-05-17
DE102011106505A1 (en) 2012-12-20
US20140203067A1 (en) 2014-07-24
WO2012171522A1 (en) 2012-12-20
US9919378B2 (en) 2018-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012171522A1 (en) Welding tool comprising a shoulder, welding method and workpiece
WO2017167964A1 (en) Friction stir welding method, pin, and machining device for connecting components made of different materials, and corresponding welded connection
EP3611001B1 (en) Method and device for coating workpieces
DE10303623B4 (en) Method and device for connecting at least two adjoining workpieces by the method of friction stir welding
DE102005037134B4 (en) Friction welding-based method for joining two flat joining partners
WO2017137467A1 (en) Device for connecting profile pieces
EP3124162B1 (en) Method for producing overlapping weld joints and overlapping weld joint
WO2016033627A1 (en) Welding material and method for producing an assembly by means of a bonded connection
EP2813314B1 (en) Friction stir welding tool and method for a coated workpiece
DE102010026667A1 (en) Welding process comprises providing a first component to be welded, pressing a welding pin extending along a first direction against the first component along the first direction and rotating the welding pin around the first direction
EP2790866B1 (en) Method of joining two essentially metal sheet-type workpieces by means of friction squeeze welding using a filler material
EP2564969B1 (en) Friction stir welding method for connecting two panel-shaped workpieces
DE102015213633B3 (en) Method for joining at least two components by means of friction spot welding and a friction element designed as a joining element and joining device
DE102011051301A1 (en) Method for producing metal-plastic connection between two components, involves carrying out coupling of ultrasonic vibrations in region, which encircles punch from direction of punch or from direction of die
WO2015078794A2 (en) Welding auxiliary joining part, matrixes for placing the welding auxiliary joining part, a connection method for the welding auxiliary joining part, and production method for the welding auxiliary joining part and the matrixes
WO2017137466A1 (en) Method and device for connecting profiled parts
DE102009021850A1 (en) Method for joining workpieces comprises holding a rotating tool in an axially fixed position during melting of one of the workpieces
DE102016119062A1 (en) Friction friction welding technology for joining components made of different materials
DE102005010269A1 (en) Method of producing a component from two elements having a curved and flat surface respectively as in motor vehicle production directs laser beam at the contact region between the two surfaces
DE19501780C2 (en) Pipe-flange connection
EP2913138B1 (en) Method of producing and method of manufacturing a support for guiding a motion unit of a machine tool
WO2019038144A1 (en) Method and device for connecting profiled parts
EP1818128B1 (en) Method and device for pressure welding workpieces having a minimum upstanding flange, in particular sheets or profiles
DE102011109812B4 (en) Machining device for producing a component connection
DE102019107814A1 (en) Method for connecting components that have a fiber-reinforced thermoplastic material

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20131209

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: SILVANUS, JUERGEN

Inventor name: FORSTER, ERICH

Inventor name: TAUSCHER, ERIC

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: AIRBUS DEFENCE AND SPACE GMBH

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20160216

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20201208