Orbitalreibschweißen – eine neue Schlüsseltechnologie zum Fügen metallischer Werkstoffe

Die Fertigung stellt stetig steigende Anforderungen an die Werkstoffe und die geeigneten Fügeverfahren. Die Werkstoffe sollen z.B. leicht, hochfest, umformbar, zerspanbar und korrosionsbeständig sein. Doch daneben ist die Schweißeignung ein wichtiges Kriterium, das den konstruktiven Einsatz verschiedener Metalllegierungen erst ermöglicht.

Das Orbitalreibschweißen ist eine für Metallverbindungen neue Fügetechnik. Die notwendige Wärme wird mit kreisförmiger Schwingbewegung zwischen den Verbindungsflächen unter Krafteinwirkung erzeugt, ähnlich dem Prinzip eines Schwingschleifers. Ziel ist es, gegenüber dem bewährten Rotationsreibschweißen auch nichtrotations­symmetrische Querschnitte und nichtdrehbare Teile oder (statt üblicherweise einer Verbindung pro Arbeitsgang auch) mehrere Verbindungen in einem Arbeitsgang reibzuschweißen. Dabei soll eine vergleichbar gute Schweißeignung für viele Werkstoffe und Mischverbindungen nutzbar werden, die sich mit traditionellen Fügeverfahren nicht oder nur eingeschränkt verbinden lassen.

Die Prozessbedingungen und Verbindungseigenschaften wurden an repräsentativen, insbesondere nichtrunden Verbindungsquerschnitten untersucht: Metall-Flachbandverbindungen aus typischen Werkstoffen wie legiertem oder unlegiertem Stahl und Aluminium, dazu Hohlprofilverbindungen, weitere Fügegeometrien und ausgewählte Mischverbindungen. Aus den Einflüssen der Prozessparameter auf das Werkstoffverhalten resultieren Arbeitsbereiche, die als Basis für künftige Serienanwendungen dienen können.

Anhand von Bauteilprüfungen und metallografischen Untersuchungen wurde die Güte der Verbindungen verifiziert. Daneben wurden auch Anwendungsgrenzen, etwa bei sehr dünnwandigen Teilen, aufgezeigt.

Mit der neuen Verfahrenstechnik Orbitalreibschweißen wird ein spezialisiertes Anwendungsfeld für die wirtschaftliche Fertigung qualitativ hochwertiger Metallverbindungen erschlossen.