Bearbeitungszentren als grüne Schweißzelle

Bild: Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH

Wenn es gilt, hochwertige, lunkerfreie und dichte Schweißverbindungen mit guten Ermüdungseigenschaften zu erzeugen, ist Rührreibschweißen die richtige Wahl. Hier taucht das rotierende Werkzeug mit hoher axialer Kraft so weit in den Spalt zwischen den Bauteilen ein, bis die Werkzeugschulter auf der Oberfläche des Bauteils aufliegt. Die entstehende Reibung erwärmt und plastifiziert das Bauteilmaterial. Im Ergebnis vermischen und verbinden sich die Werkstoffe der Bauteile im Fügespalt miteinander. Nun wird das rotierende Werkzeug mit gleichbleibendem Anpressdruck entlang des Fügespalts bewegt, das Material plastifiziert und um den Werkzeugpin vermischt. Eine hochwertige Schweißnaht entsteht. An ihrem Ende stoppt die Vorschubbewegung – und das Werkzeug wird aus der Fügezone gehoben.

 Die erfolgreiche Integration des Rührreibschweißens in die Werkzeugmaschinen 
von Heller bringt Anwendern wirtschaftliche Vorteile.
Die erfolgreiche Integration des Rührreibschweißens in die Werkzeugmaschinen von Heller bringt Anwendern wirtschaftliche Vorteile.Bild: Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH

Vorteile in allen Anwendungsbereichen

Das Verfahren wird im Behälter- und Schiffsbau und in der Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzt. Außerdem etabliert sich die Verbindungstechnologie zunehmend in der Elektroindustrie und im Automobilbau mit dem Wachstumsmarkt E-Mobility. Laut Heller-Geschäftsführer Dieter Drechsler spielt sie in allen Anwendungsbereichen mehrere Vorteile aus:

  • Die Qualität ist hoch. Dank des vergleichsweise geringen Wärmeeintrags entsteht im Material ein feinkörniges Gefüge ohne Risse oder Poren. Der Verzug im Bauteil ist minimal. So erfüllt die Schweißnaht hohe Anforderungen an Dichtigkeit und Crashverhalten.
  • Umwelt- und Gesundheitsaspekte sind wichtige Pluspunkte, weshalb das Rührreibschweißen auch als grüne Technologie bezeichnet wird. Gegenüber klassischen Schweißverfahren entstehen während des Verbindungsprozesses nämlich keine gefährlichen Lichtblitze oder gesundheitsgefährdende Rauchgase, die abgesaugt werden müssten. Außerdem fällt die Umweltbilanz des Verfahrens dank des geringen Energieverbrauchs überdurchschnittlich günstig aus.
  • Da keine Verbrauchsmaterialien wie Fülldraht oder Schutzgas erforderlich sind, entstehen nur minimale Verbrauchskosten.
 Rührreibschweißen in Heller-Bearbeitungszentren ermöglicht verschiedene Stoß-Varianten: Stumpf-, Eck- und T-Stoß, Überlappungs-, Mehrfachüberlappungs- und T-Überlappungsstoß.
Rührreibschweißen in Heller-Bearbeitungszentren ermöglicht verschiedene Stoß-Varianten: Stumpf-, Eck- und T-Stoß, Überlappungs-, Mehrfachüberlappungs- und T-Überlappungsstoß.Bild: Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH

BAZ-Integration

Besonders interessant wird das Schweißverfahren durch die erfolgreiche Integration in Werkzeugmaschinen von Heller. So sparen Anwender einen zusätzlichen Arbeitsgang und benötigen nur die Werkzeuge, die Freischaltung des ‚Heller-Technologiezyklus‘ und die ‚Adaptive-Control-Funktion‘ in der Sinumerik 840D SL. Die Schweißbahn kann einfach am CNC-Bedienpult via G-Code programmiert werden. Auch die Übernahme von CAD/CAM-Daten ist problemlos möglich. Um den Schweißprozess zu starten, müssen zudem die Parameter Druck und Drehzahl bestimmt werden. Sie hängen unter anderem von der Materialzusammensetzung und der Art und Tiefe der Schweißnaht ab. Wie Drechsler sagt, liegt in dieser Aufgabe eine gewisse Herausforderung. Aber: „Auf Wunsch unterstützen natürlich unsere Fachleute. Und erste Pilotprojekte haben gezeigt, dass unsere Kunden auch schnell alleine damit klarkommen.“

Viele Schweißvarianten

Einmal festgelegt, lassen sich Druck und Drehzahl über einen Zyklus aufrufen. Ist der Schweißprozess gestartet, protokolliert die Siemens-CNC den kompletten Ablauf und steuert das Einhalten aller Parameter. Früher notwendige Kraftmessdosen sind nicht mehr nötig. Dabei ist die Vielfalt der Schweißvarianten groß: Neben klassischen Stumpfstoßverbindungen sind auch Eck- und T-Stoß möglich. Selbst Überlappungsstöße – einfach, mehrfach und als T-Variante – lassen sich problemlos realisieren.

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