Funktionsprinzip und Anwendungsgebiete des Reibschweißens

Bei mechanischen Fertigungsvorgängen kommt es häufig vor, dass die Metalloberflächen von Werkstücken aufgrund der durch Reibung erzeugten Hitze aneinander haften und verschweißen, beispielsweise beim Drehen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen. Durch die Analyse dieser Adhäsions- und Schweißphänomene kann das Wesen des Reibschweißens verstanden werden. Beim Reibschweißen handelt es sich um ein Schweißverfahren, das die durch die Reibung der Werkstückkontaktfläche erzeugte Reibungswärme und plastische Verformungswärme nutzt, um die Temperatur in der Nähe der Grenzfläche auf einen Temperaturbereich nahe, aber unterhalb des Schmelzpunkts zu erhöhen, wodurch das Werkstück einer plastischen Verformung unterliegt und unter Druck fließen. Dies wird durch die Diffusion und Rekristallisation von Grenzflächenmolekülen erreicht.

Es gibt viele Methoden des Reibschweißens, und basierend auf der Flugbahn der Reibungswirkung und den Prozesseigenschaften gehören zu den in der tatsächlichen Produktion gebräuchlichen Methoden Reibschweißen mit kontinuierlichem Antrieb, Reibschweißen mit Energiespeicher, Reibschweißen mit Phasensteuerung, Trägheitsreibschweißen, Reibschweißen auf Schienen usw Rührreibschweißen. Hierzu zählen das Reibschweißen mit kontinuierlichem Antrieb, das Reibschweißen mit Phasensteuerung, das Trägheitsreibschweißen und das Reibschweißen von Schienen, die auf der relativen Reibungsbewegung zwischen geschweißten Teilen basieren, um Wärmeenergie zu erzeugen, die zusammenfassend als traditionelles Reibschweißen bezeichnet werden. Reibrührschweißen, eingebettetes Reibschweißen, Drittkörper-Reibschweißen und Reibauftragsschweißen sind Schweißverfahren, die auf der Wärme beruhen, die durch die relative Reibungsbewegung zwischen Rührkopf und Werkstück erzeugt wird.

Der Reibschweißprozess lässt sich grob in vier Phasen unterteilen:

1. Die Umwandlung mechanischer Reibungsenergie in thermische Energie;

2. Plastische Verformung von Materialien;

3. Schmiededruck unter thermoplastischen Bedingungen;

4. Fazit zum intermolekularen Diffusions-Rekristallisationsschweißen.

Im Vergleich zum herkömmlichen Schweißen weist das Reibschweißen eine geringere Temperatur und einen geringeren Energieverbrauch auf, wobei der elektrische Energieverbrauch nur 20 % des herkömmlichen Schweißens beträgt. Es können sowohl gleiche als auch unterschiedliche Metalle effektiv geschweißt werden. Und die Schweißgenauigkeit ist hoch. Der maximale Fehler in der Gesamtlänge der Vorbrennkammer von Dieselmotoren, die durch Reibschweißen hergestellt werden, beträgt ± 0,1 Millimeter. Eine stabile Schweißqualität und hohe Festigkeit können die Lebensdauer des Produkts erheblich verlängern. Der Schweißprozess ist für keinerlei Schweißzusätze geeignet und sauber, hygienisch und schadstofffrei. Gleichzeitig ist die Wärmeeinflusszone klein, die Schweißgeschwindigkeit hoch und die Prozesstemperatur niedriger als die Schmelztemperatur, wodurch Erstarrungsfehler wirksam reduziert werden. Im Gegensatz zum herkömmlichen Lichtbogenschweißen birgt das Reibschweißen keine Gefahren wie Funken, Lichtbogenlicht oder schädliche Gase, was den Schutz von Gesundheit und Sicherheit in der Umwelt fördert.

Aufgrund seiner hochwertigen, effizienten, energiesparenden und schadstofffreien technischen Eigenschaften wird das Reibschweißen zunehmend in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, Kernenergiefahrzeugen und der mechanischen Fertigung eingesetzt. Es hat in den Industrieländern große Aufmerksamkeit erhalten und große Summen in die Technologieentwicklung und -anwendung investiert. Es wird allgemein angenommen, dass Reibschweißen eine zuverlässige, reproduzierbare und zuverlässige Schweißtechnologie ist.

Mit der hervorragenden Schweißleistung des Reibschweißens kann diese Technologie auch verschiedene Reparaturvorgänge effektiv durchführen, wie z. B. Risse in wichtigen Strukturkomponenten, Positionsfehler bei Blechlöchern, Gussfehler, Abschreckrisse und andere Probleme. Das Reibstopfen-Reparaturschweißen ist ein Festkörperschweißverfahren mit hoher Schweißgeschwindigkeit, kleiner Wärmeeinflusszone und Reparaturfestigkeit, die über 90 % der Karosseriefestigkeit erreicht. Der Reparaturprozess ist vollständig automatisiert, qualitativ zuverlässig und die geschweißten Teile erfüllen hohe Standardnutzungsanforderungen, wodurch die wirtschaftlichen und terminlichen Verluste durch Material- und Teileverschrottung reduziert werden.