WO2015180926A1 - Tool system for friction stir welding - Google Patents

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WO2015180926A1
WO2015180926A1 PCT/EP2015/059684 EP2015059684W WO2015180926A1 WO 2015180926 A1 WO2015180926 A1 WO 2015180926A1 EP 2015059684 W EP2015059684 W EP 2015059684W WO 2015180926 A1 WO2015180926 A1 WO 2015180926A1
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double shoulder
tool
tools
workpieces
arrangement according
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PCT/EP2015/059684
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German (de)
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Inventor
Gunther Goebel
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • 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
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    • 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
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    • 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
    • B23K20/126—Workpiece support, i.e. backing or clamping

Definitions

  • the invention relates to a tool assembly for friction stir welding according to the preamble of claim 1.
  • friction stir welding workpieces are welded together by the required temperatures for welding by friction of a rotating tool shoulder on the workpiece surface and an introduced i.d.R. can be achieved centrally to the shoulder positioned pin (pin) and mixed by intensive deformation in the thermally softened state.
  • This relatively high processing forces are required.
  • It can be formed as heavy-duty line-shaped welds.
  • the problem is errors that may occur during welding at the weld. These are in particular binding defects in the weld root area (Lack of Penetration).
  • a positionally adapted guide the tool (Adjustable Pin Tool).
  • the contour of the weld seam to be formed is traveled with a measuring device before welding and the distance between the tool and the bearing surface of the clamping system used for the respective workpieces to be joined along the weld seam to be formed is determined.
  • a locally adapted positioning of the tool and the web length can be achieved with an optimal distance between the support surface and the underside of the web.
  • such a design requires complex trained drive spindles with independently controllable tool bar length and significantly more expensive tools.
  • the insert is only on both sides
  • double shoulder tools are used in which two shoulders are arranged with their faces facing each other, both shoulders are respectively connected by the web and the workpiece is located between the end faces of the shoulders.
  • the web must transmit all forces and moments, which leads to a high load, which is additionally increased in its effect by the maximum temperatures occurring in this area.
  • At least two double shoulder tools are provided on the tool arrangement according to the invention for friction stir welding, which are arranged at a distance from one another, preferably in the feed axis direction.
  • at least one double shoulder tool with a rotating drive spindle is driven from one side of workpieces to be welded together.
  • the shoulders of the double shoulder tools are each in touching contact with a surface of the workpieces to be joined together.
  • the shoulders of the double shoulder tools, which are arranged on the at least one drive spindle opposite side of the workpieces are connected at their remote from the workpieces faces with a connecting element.
  • a connecting element may be a traverse (bar, metal profile) in which the shoulders of the double shoulder tools are rotatably mounted, which are arranged on this side of the double shoulder tools.
  • Each double shoulder tool should be driven individually or at least connected to its own drive spindle.
  • the connecting element can also be designed in the form of a transmission or with a transmission.
  • the drive can be done with a single drive spindle, which acts on one of the tools.
  • the torque can then be transmitted for one or more double shoulder tool (s) via the gearbox. It can by a
  • a connecting element may advantageously be designed such that surface areas adjacent to the workpiece-facing end faces of the shoulders of the double-shoulder tools lie against the corresponding surface of the workpieces and form a support for the workpieces. This can be dispensed with an additional support and it can be better compensated for vibrations that occur during machining. In addition, this can be reduced by the lateral forces and moments acting on the tools.
  • Cooling may be present in and / or on a connecting element. With a correspondingly dimensioned connecting element, cooling can be integrated into the connecting element. It can be used a cost-effective water cooling.
  • At least one guide element may be present on a connecting element, which is at least partially in touching contact with the surface of at least one of the workpieces to be joined together. This can reduce unwanted movements and vibrations.
  • the webs between the shoulders of the double shoulder tools can each have a different outer diameter. This results in different speeds, the rotating webs and it change the friction conditions and achievable temperatures in the processed by the webs of the double shoulder tools areas in the Fu- gespalt.
  • the web of a double shoulder tool which is arranged in Vorschubachscardi behind another double shoulder tool, have a smaller outer diameter, as arranged on a front
  • Double shoulder tool With a double shoulder tool whose web has a larger outer diameter, higher degrees of deformation and temperatures can be achieved. Accordingly, a heating by friction and with a subsequently arranged double shoulder tool a higher strain hardening of the material can be achieved by means of a double shoulder tool arranged at the front in the feed axis direction.
  • the forces and moments acting on the tools in particular the circumferential bending of the webs, can be evened out or reduced.
  • additional elements may be formed or attached to a connecting element, which may be carried along with the tool assembly.
  • FIG. 1 shows an example of a tool arrangement according to the invention for two flat workpieces to be joined. For better visibility, the arrangement is shown cut along the joining zone in the area of engagement of the tools.
  • two double shoulder tools 1 and 2 are each connected to a drive spindle 3 and 4 whose direction of rotation is opposite.
  • the upper shoulders of the double shoulder tools 1 and 2 pointing in the direction of the drive spindles 3 and 4 are in touching contact with the surface pointing in this direction.
  • the lower shoulders of the double shoulder tools 1 and 2 are in touching contact with the opposite surface of the workpieces 5 and 6 to be joined.
  • the two double shoulder tools 1 and 2 are connected to the connecting element 7, which in this case is a traverse.
  • These shoulders are rotatably mounted in the connecting element 7, which can be achieved with a sliding but also with a rolling bearing.
  • pin-shaped elevations which are arranged on the facing in the direction of connecting element 7 end face of these shoulders in each case in the axis of rotation, be inserted into correspondingly complementary recordings in the connecting element 7.
  • the storage forms an at least almost play-free recording, which counteracts a bend about the axis of rotation of the double shoulder tools 1 and 2.
  • the connecting element 7 in this case is a simple beam with sufficient resistance moment, which prevents deformation. But it can also be used differently shaped metal profiles, which can also meet this requirement.
  • cooling, guide elements or other additional elements may be present on the connecting element 7.
  • the connecting element 7 can also be designed so that certain areas abut against the lower surface of the workpieces 5 and 6. These may be, for example, the areas which are arranged in Vorschubachsraum front and rear.
  • a transmission or the connecting element 7 may be formed as a transmission. In this case, can be dispensed with a drive spindle 3 or 4.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a tool system for friction stir welding, comprising at least two double shoulder tools (1, 2) arranged at a distance to each other. At least one double shoulder tool (1, 2) is driven by a rotating drive spindle (3, 4) from one side of the tools (5, 6) to be welded to each other. Each shoulder of the double shoulder tools (1, 2) is in physical contact with a surface of the workpieces to be joined. The shoulders of the double shoulder tools (1, 2) which are arranged on the side of the workpieces (5, 6) opposite the at least one drive spindle (3, 4) are connected to each other by a connecting element (7).

Description

Werkzeuganordnung zum Rührreibschweißen  Tool arrangement for friction stir welding
Die Erfindung betrifft eine Werkzeuganordnung zum Rührreibschweißen nach dem Oberbegriff des Anspruch 1. Beim Rührreibschweißen werden Werkstücke miteinander verschweißt, indem die zum Schweißen erforderlichen Temperaturen durch Reibung einer rotierenden Werkzeugschulter an der Werkstückoberfläche und eines in das Material eingeführten i.d.R. zentrisch zur Schulter positionierten Stegs (Pin) erreicht werden und durch intensive Umformung im thermisch erweichten Zustand vermischt werden. Dazu sind relativ hohe Bearbeitungskräfte erforderlich. Es können so hochbelastbare linien- förmige Schweißnähte ausgebildet werden. Problematisch sind dabei Fehler, die beim Schweißen an der Schweißnaht auftreten können. Dies sind insbesondere Bindefehler im Schweißnahtwurzelbereich (Lack of Penetration). The invention relates to a tool assembly for friction stir welding according to the preamble of claim 1. When friction stir welding workpieces are welded together by the required temperatures for welding by friction of a rotating tool shoulder on the workpiece surface and an introduced i.d.R. can be achieved centrally to the shoulder positioned pin (pin) and mixed by intensive deformation in the thermally softened state. This relatively high processing forces are required. It can be formed as heavy-duty line-shaped welds. The problem is errors that may occur during welding at the weld. These are in particular binding defects in the weld root area (Lack of Penetration).
Zur Lösung dieses Problems sind verschiedene Lösungsansätze bekannt. To solve this problem, various approaches are known.
So wird beim klassischen Rührreibschweißen ein positionsangepasstes Nach- führen des Werkzeugs (Adjustable Pin Tool) eingesetzt. Dabei wird vor dem Schweißen die Kontur der auszubildenden Schweißnaht mit einer Messeinrichtung abgefahren und die Entfernung zwischen Werkzeug und Auflagefläche des eingesetzten Spannsystems für die jeweiligen zu fügenden Werkstü- cke entlang der auszubildenden Schweißnaht bestimmt. Damit kann eine lokal angepasste Positionierung des Werkzeugs und der Steglänge mit einem optimalen Abstand zwischen der Auflagefläche und der Unterseite des Stegs erreicht werden. Eine solche Ausführung erfordert aber komplex ausgebildete Antriebsspindeln mit unabhängig davon steuerbarer Werkzeugsteglänge und erheblich kostenintensivere Werkzeuge. Der Einsatz ist nur bei beidseitigerThus, in traditional friction stir welding, a positionally adapted guide the tool (Adjustable Pin Tool). In this case, the contour of the weld seam to be formed is traveled with a measuring device before welding and the distance between the tool and the bearing surface of the clamping system used for the respective workpieces to be joined along the weld seam to be formed is determined. Thus, a locally adapted positioning of the tool and the web length can be achieved with an optimal distance between the support surface and the underside of the web. However, such a design requires complex trained drive spindles with independently controllable tool bar length and significantly more expensive tools. The insert is only on both sides
Zugänglichkeit der Werkstücke möglich, da eine Abstützung der Werkstücke an den der Antriebsspindel gegenüberliegend angeordneten Oberflächen der Werkstücke erforderlich ist. Accessibility of the workpieces possible, since a support of the workpieces on the drive spindle opposite arranged surfaces of the workpieces is required.
Bei einer anderen bekannten Möglichkeit werden Doppelschulterwerkzeuge eingesetzt, bei denen zwei Schultern mit ihren Stirnflächen gegenüberstehend angeordnet sind, beide Schultern jeweils durch den Steg verbunden sind und sich das Werkstück zwischen den Stirnflächen der Schultern befindet. An der der Antriebspindel gegenüberliegenden Stirnfläche, also an der Rückseite der Werkstücke kann so ein Wegfließen des Werkstoffs vermieden werden. Der Steg muss bei einer solchen Ausführung aber alle Kräfte und Momente übertragen, was zu einer hohen Belastung führt, die zusätzlich durch die in diesem Bereich auftretenden maximalen Temperaturen in ihrer Wirkung noch gesteigert wird. In another known possibility double shoulder tools are used in which two shoulders are arranged with their faces facing each other, both shoulders are respectively connected by the web and the workpiece is located between the end faces of the shoulders. At the opposite end of the drive spindle, so at the back of the workpieces so a flow of the material can be avoided. However, in such an embodiment, the web must transmit all forces and moments, which leads to a high load, which is additionally increased in its effect by the maximum temperatures occurring in this area.
Es sind auch Werkzeuge bekannt, bei denen auf der Rück- oder Unterseite der zu fügenden Werkstücke ein Werkzeug in Form eines Behältnisses eingesetzt wird, das keinen Kontakt zu dem Werkzeug hat, das mit der Antriebsspindel verbunden ist und das um den Steg ausgetriebenen Werkstoff auffängt und in den Prozess zurückpresst . Vorteil dieser Anordnung ist, dass der Steg vollständig durch das Werkstück durchdringen kann, was somit ein Lack of Penetration verhindert. Auch bei dieser Ausführung muss der Steg des Werkzeuges alle Kräfte und Momente übertragen. Es ist ein hoher Aufwand für die Führung der Werkzeuge erforderlich. There are also known tools in which on the back or bottom of the workpieces to be joined a tool in the form of a container is used, which has no contact with the tool, which is connected to the drive spindle and the material expelled around the web material and presses back into the process. Advantage of this arrangement is that the web can penetrate completely through the workpiece, thus preventing a Lack of Penetration. In this version too, the web of the tool must transfer all forces and moments. It takes a lot of effort to guide the tools.
Außerdem werden Werkzeuge in einer Tandemanordnung eingesetzt, die sich axial gegenüberstehen und unabhängig voneinander betrieben werden, s. [Thomas, W.M., Inalco 98, 7th. Intl. Conf. Cambridge UK, April 1998]. Dadurch kann das Werkstück von Ober- und Unterseite gleichzeitig geschweißt werden, Bindefehler können dabei lediglich in der Mitte der Werkstücke auftreten. Es sind aber generell zwei voneinander unabhängig betriebene Antriebsspindeln erforderlich und es werden hohe Anforderungen an die Führung der Werkzeuge gestellt. In addition, tools are used in a tandem arrangement, which axially opposed and operated independently, s. [Thomas, WM, Inalco 98, 7th. Intl. Conf. Cambridge UK, April 1998]. As a result, the workpiece can be welded simultaneously from the top and bottom, while binding errors can only occur in the middle of the workpieces. But there are generally two independently operated drive spindles required and there are high demands on the leadership of the tools.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten zur Vermeidung von Bindefehlern an den Schweißnähten beim Rührreibschweißen anzugeben, mit denen auch eine vereinfachte Führung der Werkzeuge und eine Reduzierung der auf die Werkzeuge wirkenden Kräfte und Momente erreicht werden können. It is therefore an object of the invention to provide ways to avoid binding defects at the welds in friction stir welding, with which also a simplified guidance of the tools and a reduction of the forces acting on the tools and moments can be achieved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Werkzeuganordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden. According to the invention, this object is achieved with a tool arrangement having the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be achieved with features described in the subordinate claims.
An der erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung zum Rührreibschweißen sind mindestens zwei Doppelschulterwerkzeuge vorhanden, die in einem Abstand zueinander, bevorzugt in Vorschubachsrichtung, angeordnet sind. Dabei ist mindestens ein Doppelschulterwerkzeug mit einer rotierenden Antriebsspindel von einer Seite von miteinander zu verschweißenden Werkstücken angetrieben. Die Schultern der Doppelschulterwerkzeuge stehen jeweils in berührendem Kontakt mit einer Oberfläche der miteinander zu fügenden Werkstücke. Die Schultern der Doppelschulterwerkzeuge, die an der der mindestens einen Antriebspindel gegenüberliegenden Seite der Werkstücke angeordnet sind, sind an ihren von den Werkstücken abgewandten Stirnflächen mit einem Verbindungselement verbunden. At least two double shoulder tools are provided on the tool arrangement according to the invention for friction stir welding, which are arranged at a distance from one another, preferably in the feed axis direction. In this case, at least one double shoulder tool with a rotating drive spindle is driven from one side of workpieces to be welded together. The shoulders of the double shoulder tools are each in touching contact with a surface of the workpieces to be joined together. The shoulders of the double shoulder tools, which are arranged on the at least one drive spindle opposite side of the workpieces are connected at their remote from the workpieces faces with a connecting element.
In einer einfachen Ausführung kann ein Verbindungselement eine Traverse (Balken, Metallprofil) sein, in der die Schultern der Doppelschulterwerkzeuge drehbar gelagert sind, die an dieser Seite der Doppelschulterwerkzeuge angeordnet sind. Dabei sollte jedes Doppelschulterwerkzeug einzeln angetrieben oder zumindest mit einer eigenen Antriebsspindel verbunden sein. Das Verbindungselement kann aber auch in Form eines Getriebes oder mit einem Getriebe ausgebildet sein. Bei einer solchen Ausführung kann der Antrieb mit einer einzigen Antriebsspindel erfolgen, die an einem der Werkzeuge angreift. Das Drehmoment kann dann für das eine oder weitere Doppelschul- terwerkzeug(e) über das Getriebe übertragen werden. Dabei kann durch eineIn a simple embodiment, a connecting element may be a traverse (bar, metal profile) in which the shoulders of the double shoulder tools are rotatably mounted, which are arranged on this side of the double shoulder tools. Each double shoulder tool should be driven individually or at least connected to its own drive spindle. The connecting element can also be designed in the form of a transmission or with a transmission. In such an embodiment, the drive can be done with a single drive spindle, which acts on one of the tools. The torque can then be transmitted for one or more double shoulder tool (s) via the gearbox. It can by a
Übersetzung eine Drehzahldifferenz an den Doppelschulterwerkzeugen oder es können unterschiedliche Drehrichtungen realisiert werden, was sich vorteilhaft auf die Qualität der auszubildenden Schweißnaht auswirken kann. Als Getriebe können reine Zahnradgetriebe aber auch Kombinationen mit Kette oder Zahnriemen eingesetzt werden. Translation a speed difference on the double shoulder tools or it can be realized different directions of rotation, which can advantageously affect the quality of the weld to be formed. As a gear pure gear transmission but also combinations with chain or toothed belt can be used.
Ein Verbindungselement kann vorteilhaft so ausgebildet sein, dass Oberflächenbereiche neben den werkstück-zugewandten Stirnflächen der Schultern der Doppelschulterwerkzeuge an der entsprechenden Oberfläche der Werk- stücke anliegen und eine Auflage für die Werkstücke bilden. Dadurch kann auf eine zusätzliche Abstützung verzichtet werden und es können Schwingungen, die bei der Bearbeitung auftreten, besser kompensiert werden. Außerdem können dadurch die auf die Werkzeuge wirkenden Querkräfte und Momente reduziert werden. A connecting element may advantageously be designed such that surface areas adjacent to the workpiece-facing end faces of the shoulders of the double-shoulder tools lie against the corresponding surface of the workpieces and form a support for the workpieces. This can be dispensed with an additional support and it can be better compensated for vibrations that occur during machining. In addition, this can be reduced by the lateral forces and moments acting on the tools.
In und/oder an einem Verbindungselement kann eine Kühlung vorhanden sein. Bei entsprechend dimensioniertem Verbindungselement kann eine Kühlung in das Verbindungselement integriert sein. Es kann eine kostengünstige Wasserkühlung eingesetzt werden. Cooling may be present in and / or on a connecting element. With a correspondingly dimensioned connecting element, cooling can be integrated into the connecting element. It can be used a cost-effective water cooling.
An einem Verbindungselement kann mindestens ein Führungselement vorhanden sein, das zumindest teilweise in berührendem Kontakt mit der Oberfläche mindestens eines der miteinander zu fügenden Werkstücke steht. Dadurch können unerwünschte Bewegungen und Schwingungen reduziert wer- den. At least one guide element may be present on a connecting element, which is at least partially in touching contact with the surface of at least one of the workpieces to be joined together. This can reduce unwanted movements and vibrations.
Die Stege zwischen den Schultern der Doppelschulterwerkzeuge können jeweils einen unterschiedlichen Außendurchmesser aufweisen. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Geschwindigkeiten, der sich drehenden Stege und es verändern sich die Reibverhältnisse und erreichbaren Temperaturen in den von den Stegen der Doppelschulterwerkzeuge bearbeiteten Bereichen im Fü- gespalt. The webs between the shoulders of the double shoulder tools can each have a different outer diameter. This results in different speeds, the rotating webs and it change the friction conditions and achievable temperatures in the processed by the webs of the double shoulder tools areas in the Fu- gespalt.
So kann der Steg eines Doppelschulterwerkzeugs, das in Vorschubachsrichtung hinter einem anderen Doppelschulterwerkzeug angeordnet ist, einen kleineren Außendurchmesser aufweisen, als an einem davor angeordnetenThus, the web of a double shoulder tool, which is arranged in Vorschubachsrichtung behind another double shoulder tool, have a smaller outer diameter, as arranged on a front
Doppelschulterwerkzeug. Mit einem Doppelschulterwerkzeug dessen Steg einen größeren Außendurchmesser aufweist, können höhere Umformgrade und Temperaturen erreicht werden. Dementsprechend kann mit einem in Vorschubachsrichtung vorn angeordneten Doppelschulterwerkzeug eine Er- wärmung durch Reibung und mit einem nachfolgend angeordneten Doppelschulterwerkzeug eine höhere Verformungsverfestigung des Werkstoffs erreicht werden. Double shoulder tool. With a double shoulder tool whose web has a larger outer diameter, higher degrees of deformation and temperatures can be achieved. Accordingly, a heating by friction and with a subsequently arranged double shoulder tool a higher strain hardening of the material can be achieved by means of a double shoulder tool arranged at the front in the feed axis direction.
Mit der Erfindung können die auf die Werkzeuge wirkenden Kräfte und Mo- mente, insbesondere die Umlaufbiegung der Stege vergleichmäßigt bzw. reduziert werden. With the invention, the forces and moments acting on the tools, in particular the circumferential bending of the webs, can be evened out or reduced.
Außerdem können weitere Zusatzelemente an einem Verbindungselement ausgebildet oder angebracht sein, die mit der Werkzeuganordnung mitgeführt werden können. In addition, other additional elements may be formed or attached to a connecting element, which may be carried along with the tool assembly.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Showing:
Figur 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung für zwei zu fügende ebene Werkstücke. Zur besseren Sichtbarkeit ist die Anordnung entlang der Fügezone im Bereich des Eingriffs der Werkzeuge geschnit- ten dargestellt. 1 shows an example of a tool arrangement according to the invention for two flat workpieces to be joined. For better visibility, the arrangement is shown cut along the joining zone in the area of engagement of the tools.
Bei der in der Figur 1 gezeigten Werkzeuganordnung sind zwei Doppelschulterwerkzeuge 1 und 2 jeweils mit einer Antriebsspindel 3 und 4 verbunden, deren Drehrichtung entgegengesetzt ist. Die oberen in Richtung der Antriebs- spindein 3 und 4 weisenden Schultern der Doppelschulterwerkzeuge 1 und 2 stehen in berührendem Kontakt mit der in diese Richtung weisenden Oberflä- chen der zu fügenden Werkstücke 5 und 6. Die unteren Schultern der Doppelschulterwerkzeuge 1 und 2 stehen in berührendem Kontakt mit der gegenüberliegenden Oberfläche der zu fügenden Werkstücke 5 und 6. An diesen beiden Schultern sind die beiden Doppelschulterwerkzeuge 1 und 2 mit dem Verbindungselement 7 verbunden, das in diesem Fall eine Traverse ist. Diese Schultern sind im Verbindungselement 7 drehbar gelagert, was mit einer Gleit- aber auch mit einer Wälzlagerung erreicht werden kann. Dazu können stiftförmige Erhebungen, die an der in Richtung Verbindungselement 7 weisenden Stirnfläche dieser Schultern jeweils in der Drehachse angeordnet sind, in entsprechend komplementär ausgebildete Aufnahmen im Verbindungselement 7 eingeführt sein. Die Lagerung bildet dabei eine zumindest nahezu spielfreie Aufnahme, die einer Biegung um die Drehachse der Doppelschulterwerkzeuge 1 und 2 entgegenwirkt. In the tool arrangement shown in FIG. 1, two double shoulder tools 1 and 2 are each connected to a drive spindle 3 and 4 whose direction of rotation is opposite. The upper shoulders of the double shoulder tools 1 and 2 pointing in the direction of the drive spindles 3 and 4 are in touching contact with the surface pointing in this direction. The lower shoulders of the double shoulder tools 1 and 2 are in touching contact with the opposite surface of the workpieces 5 and 6 to be joined. At these two shoulders, the two double shoulder tools 1 and 2 are connected to the connecting element 7, which in this case is a traverse. These shoulders are rotatably mounted in the connecting element 7, which can be achieved with a sliding but also with a rolling bearing. For this purpose, pin-shaped elevations, which are arranged on the facing in the direction of connecting element 7 end face of these shoulders in each case in the axis of rotation, be inserted into correspondingly complementary recordings in the connecting element 7. The storage forms an at least almost play-free recording, which counteracts a bend about the axis of rotation of the double shoulder tools 1 and 2.
Das Verbindungselement 7 ist in diesem Fall ein einfacher Balken mit ausreichendem Widerstandsmoment, das eine Verformung verhindert. Es können aber auch anders gestaltete Metallprofile eingesetzt werden, die ebenfalls diese Anforderung erfüllen können. The connecting element 7 in this case is a simple beam with sufficient resistance moment, which prevents deformation. But it can also be used differently shaped metal profiles, which can also meet this requirement.
In nicht dargestellter Form können am Verbindungselement 7 eine Kühlung, Führungselemente oder andere Zusatzelemente, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert, vorhanden sein. In an unillustrated form, cooling, guide elements or other additional elements, as explained in the general part of the description, may be present on the connecting element 7.
Das Verbindungselement 7 kann auch so ausgebildet sein, dass bestimmte Bereiche an der unteren Oberfläche der Werkstücke 5 und 6 anliegen. Dies können beispielsweise die Bereiche sein, die in Vorschubachsrichtung vorn und hinten angeordnet sind. The connecting element 7 can also be designed so that certain areas abut against the lower surface of the workpieces 5 and 6. These may be, for example, the areas which are arranged in Vorschubachsrichtung front and rear.
In ebenfalls nicht dargestellter Form kann in das Verbindungselement 7 auch ein Getriebe integriert oder das Verbindungselement 7 als Getriebe ausgebildet sein. In diesem Fall kann auf eine Antriebspindel 3 oder 4 verzichtet werden. In also not shown form may be integrated into the connecting element 7, a transmission or the connecting element 7 may be formed as a transmission. In this case, can be dispensed with a drive spindle 3 or 4.

Claims

Patentansprüche claims
1. Werkzeuganordnung zum Rührreibschweißen mit mindestens zwei Doppelschulterwerkzeugen, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind und bei der mindestens ein Doppelschulterwerkzeug (1, 2) mit einer rotierenden Antriebsspindel (3, 4) von einer Seite der von miteinander zu verschweißenden Werkstücken(5,6) angetrieben ist, und die Schultern der Doppelschulterwerkzeuge (1, 2) jeweils in berührendem Kontakt mit einer Oberfläche der miteinander zu fügenden Werkstücke stehen, 1. tool assembly for friction stir welding with at least two double shoulder tools, which are arranged at a distance to each other and in the at least one double shoulder tool (1, 2) with a rotating drive spindle (3, 4) from one side of the workpieces to be welded together (5,6 ), and the shoulders of the double shoulder tools (1, 2) are each in touching contact with a surface of the workpieces to be joined together,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Schultern der Doppelschulterwerkzeuge (1, 2), die an der der mindestens einen Antriebsspindel (3, 4) gegenüberliegenden Seite der Werkstücke (5,6) angeordnet sind, mit einem Verbindungselement (7) verbunden sind.  the shoulders of the double shoulder tools (1, 2), which are arranged on the at least one drive spindle (3, 4) opposite side of the workpieces (5.6) are connected to a connecting element (7).
2. Werkzeuganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7) eine Traverse ist, in der die Schultern der Doppelschulterwerkzeuge (1, 2) drehbar gelagert sind. 2. Tool arrangement according to claim 1, characterized in that the connecting element (7) is a traverse, in which the shoulders of the double shoulder tools (1, 2) are rotatably mounted.
3. Werkzeuganordnung nach Anspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7) in Form eines Getriebes oder mit einem Getriebe ausgebildet ist. 3. Tool arrangement according Anspruchl, characterized in that the connecting element (7) is designed in the form of a transmission or with a transmission.
4. Werkzeuganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelschulterwerkzeuge (1, 2) in Vorschubachsrichtung in einem Abstand zueinander angeordnet sind. 4. Tool arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the double shoulder tools (1, 2) are arranged in Vorschubachsrichtung at a distance from each other.
5. Werkzeuganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Getriebe eine Drehzahldifferenz und/oder eine Drehrichtungsumkehr der miteinander verbundenen Doppelschulterwerkzeuge (1, 2) bewirkt. 5. Tool arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that gear causes a speed difference and / or a reversal of direction of the interconnected double shoulder tools (1, 2).
6. Werkzeuganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (7) so ausgebildet ist, dass Oberflächenbereiche neben den Stirnflächen der Schultern der Doppelschulterwerkzeuge (1, 2) an der entsprechenden Oberfläche der Werkstücke (5,6) anliegen und eine Auflage für die Werkstücke bilden. 6. Tool arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a connecting element (7) is formed so that surface areas next to the end faces of the shoulders of the double shoulder tools (1, 2) rest against the corresponding surface of the workpieces (5,6) and a Make support for the workpieces.
7. Werkzeuganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in und/oder an einem Verbindungselement (7) eine Kühlung vorhanden ist. 7. Tool arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in and / or on a connecting element (7) cooling is present.
8. Werkzeuganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Verbindungselement (7) mindestens ein Führungselement vorhanden ist, das zumindest teilweise in berührendem Kontakt mit der Oberfläche mindestens eines der miteinander zu fügenden Werkstücke (5,6) steht. 8. Tool arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that on a connecting element (7) at least one guide element is present, which is at least partially in touching contact with the surface of at least one of the workpieces to be joined (5,6).
9. Werkzeuganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege der Doppelschulterwerkzeuge (1, 2) zwischen den Schultern jeweils einen unterschiedlichen Außendurchmesser aufweisen. 9. Tool arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the webs of the double shoulder tools (1, 2) between the shoulders each have a different outer diameter.
10. Werkzeuganordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg eines Doppelschulterwerkzeugs (2), das in Vorschubachsrichtung hinter einem anderen Doppelschulterwerkzeug (1) angeordnet ist, einen kleineren Außendurchmesser aufweist, als ein davor angeordnetes Doppelschulterwerkzeug (1). 10. Tool arrangement according to the preceding claim, characterized in that the web of a double shoulder tool (2), which is arranged in Vorschubachsrichtung behind another double shoulder tool (1) has a smaller outer diameter, as a front mounted double shoulder tool (1).
11. Werkzeuganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Werkstücken (5,6) zugewandte Seite des Verbindungselements (7) zumindest an seiner in Vorschubrichtung liegenden Kante (9) eine Abschrägung (8) aufweist. 11. Tool arrangement according to claim 1, characterized in that the workpieces (5,6) facing side of the connecting element (7) at least at its lying in the feed direction edge (9) has a chamfer (8).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109128485A (en) * 2018-09-18 2019-01-04 中国航空制造技术研究院 A kind of mixing yoghurt apparatus and method of double stirring-heads

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105269143A (en) * 2015-12-03 2016-01-27 兰州理工大学 Split double-shaft-shoulder stirring head
DE202016105555U1 (en) * 2016-03-31 2017-07-03 Kuka Industries Gmbh Friction friction welding technology for joining components made of different materials

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000153375A (en) * 1998-11-19 2000-06-06 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Frictional agitation joining device
US20050139640A1 (en) * 2003-12-29 2005-06-30 Kay Robert M. Multi-pass friction stir welding
US20120228272A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-13 GM Global Technology Operations LLC Welding apparatus for induction motor and method of welding induction motor
US20140069987A1 (en) * 2012-09-07 2014-03-13 Airbus Operations (S.A.S.) Process and system for friction stir welding of a stiffener on an aircraft panel

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003112271A (en) * 2001-09-28 2003-04-15 Denso Corp Friction stirr welding method
US20120298727A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 Alcoa Inc. Self-guiding friction stir welding apparatus and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000153375A (en) * 1998-11-19 2000-06-06 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Frictional agitation joining device
US20050139640A1 (en) * 2003-12-29 2005-06-30 Kay Robert M. Multi-pass friction stir welding
US20120228272A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-13 GM Global Technology Operations LLC Welding apparatus for induction motor and method of welding induction motor
US20140069987A1 (en) * 2012-09-07 2014-03-13 Airbus Operations (S.A.S.) Process and system for friction stir welding of a stiffener on an aircraft panel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109128485A (en) * 2018-09-18 2019-01-04 中国航空制造技术研究院 A kind of mixing yoghurt apparatus and method of double stirring-heads
CN109128485B (en) * 2018-09-18 2020-12-29 中国航空制造技术研究院 Stirring friction processing device and method with double stirring heads

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