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Reibpunktschweißen und lokales Werkstoff-Processing

Die Gruppe Punktschweißen erforscht das Reibrührpunktschweißen, das auch als Reibpunktschweißen bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um ein neuartiges Festkörperpunktschweißverfahren, das vom Helmholtz-Zentrum hereon GmbH entwickelt und patentiert wurde. Im Vergleich zum konventionellen Schmelzpunktschweißen und zum Rührreibpunktschweißen bietet es viele Vorteile, wie z. B. eine bessere Oberflächenqualität, verbesserte mechanische Eigenschaften, Umweltverträglichkeit, einfache Automatisierung usw.

    Die Punktschweißgruppe hat aufgrund ihrer leistungsstarken Hardware, ihrer talentierten Forscher und ihrer intensiven Zusammenarbeit mit anderen Forschungseinrichtungen und Industriepartnern weltweit die internationale Führungsposition im Bereich des Punktschweißens erworben und gehalten. Wir freuen uns auf die technischen und wissenschaftlichen Herausforderungen, die das Reibpunktschweißen betreffen.

    Profil


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    Foto: Hereon/Christian Schmid

    Aktuell zeichnet sich ein klarer Trend zu nietfreien und energieeffizienten Techniken ab, um die unterschiedlichen in der Transportbranche genutzten Werkstoffe miteinander zu verbinden. Auch hier ist ein vorrangiges Ziel Gewicht zu sparen und so zunehmend strengere Umweltauflagen einzuhalten.

    Am Helmholtz-Zentrum Hereon wurde mit dem Reibpunktschweißen ein Festphase-Fügeverfahren als Alternative zu herkömmlichen Schweißverfahren entwickelt und patentiert, da diese hinsichtlich der Materialkombinationen und erreichbaren Festigkeiten insbesondere bei Leichtmetalllegierungen deutlich limitiert sind. Vor allem die Möglichkeit artungleiche Verbindungen herzustellen prädestiniert das Reibpunktschweißen für den Einsatz zur Herstellung hochfester, umweltfreundlicher und gewichtssparender Verbindungen metallischer Werkstoffe.

    Das Reibpunktschweißen (friction spot welding oder refill friction stir spot welding) ist ein reibbasiertes Fügeverfahren zur Herstellung punktförmiger Schweißpunkte ohne Schweißzusatz mit hervorragenden Eigenschaften und Oberflächenqualität. Das Einbringen des Schweißpunktes findet in der festen Phase des Werkstückes statt, damit werden die metallurgischen Reaktionen des Schmelzens und der darauf folgenden Erstarrung in artgleichen Schweißungen vermieden, was in defektfreien Verbindungen mit besseren Leistungsmerkmalen resultiert.

    Das Verfahren wurde bisher erfolgreich zur Herstellung ungleichartiger Verbindungen von Aluminium/Stahl, Aluminium/Magnesium, Aluminium/Kupfer, Aluminium/Titan, Magnesium/Titan und Magnesium/Stahl eingesetzt. Artgleiche Verbindungen verschiedener Aluminium- und Magnesiumlegierungen zeigten weiterhin hervorragende Eigenschaften.

    Am Helmholtz-Zentrum Hereon werden die Möglichkeiten des Reibpunktschweißens erforscht und weiterentwickelt. Die Forschung konzentriert sich dabei auf die Analyse und Charakterisierung von Prozesseigenschaften sowie Strukturanalysen geschweißter Komponenten. Zusätzlich werden Simulationswerkzeuge zur Unterstützung der Untersuchungen eingesetzt. Mit dem Einsatz des Reibpunktschweißens als Lochverschlussmethode werden darüber hinaus neue Anwendungsfelder erschlossen.

    Gruppenleiter


    Dr. Junjun Shen

    Institut für Werkstoffmechanik

    Tel: +49(0)4152 87 - 2074

    E-Mail Kontakt

    Helmholtz-Zentrum hereon GmbH
    Max-Planck-Straße 1
    21502 Geesthacht