SPEciAL - ALU-WEB.DE
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<strong>SPEciAL</strong><br />
F ügE n und S chwEiSSEn F ügE n und von SALuMiniuM chwEiSSEn von ALuMiniuM<br />
Abb. 5: Vergleich der Streckenenergie verschiedener Schweißverfahren beim Schweißen<br />
von Magnesium-Stumpfstoßverbindungen<br />
zial haben auch Entwicklungen im<br />
Strukturleichtbau, etwa die Anwendung<br />
von Tailored Blanks. Zunehmend<br />
werden auch Leichtmetalle<br />
wie Aluminiumfeinbleche für den<br />
Karosseriebau eingesetzt, sowohl in<br />
der Gesamtstruktur als auch in Kombination<br />
mit Stahl. An solchen MultimaterialKarosserien<br />
werden vorzugsweise<br />
die bewegten Anbauteile<br />
(Türen, Motorhauben, Heckklappen)<br />
aus Aluminium gefertigt, um neben<br />
der Gewichtsreduzierung auch das<br />
Abb. 6: Laserstrahl-<br />
geschweißtes Tailored Blank aus<br />
Magnesium nach einem Tiefziehversuch<br />
Handling der bewegten Teile bei der<br />
Fahrzugnutzung zu erleichtern. Beim<br />
heutigen hohen Entwicklungsstand<br />
wird das weitere Optimierungspotenzial<br />
zunehmend geringer. Deshalb<br />
haben Leichtmetallwerkstoffe, neben<br />
Aluminium insbesondere Magnesium,<br />
zukünftig eine weiter steigende<br />
Bedeutung, auch wenn der Einsatz<br />
von Magnesium im Karosseriebereich<br />
noch sehr zögerlich erfolgt.<br />
Besonders im Karosseriebau haben<br />
MagnesiumKnetlegierungen unverändert<br />
ein großes Leichtbaupotenzial.<br />
Im Rahmen der Untersuchungen<br />
„Technologieplattform zum Einsatz<br />
von MagnesiumKnetlegierungen für<br />
den Fahrzeugbau im Produktlebenszyklus<br />
(TeMaK)“ wurden umfangreiche<br />
Untersuchungen zum Anwendungspotenzial<br />
verschiedener modernster<br />
Fügetechnologien durchgeführt. Dazu<br />
gehörten als thermische Fügeverfahren<br />
das Lichtbogenschweißen (MIG<br />
konventionell und gepulst, coldArc R ,<br />
CMT, WIG, Plasma und PlasmaMIG<br />
Schweißen), das Laserstrahlschweißen<br />
(mit und ohne Zusatzwerkstoff),<br />
<strong>ALU</strong>MINIUM · 12/2009<br />
das LaserstrahlMIGSchweißen, das<br />
WiderstandsPunktschweißen (konventionell<br />
und DeltaSpot) sowie als<br />
nichtthermische Verfahren das matrizenlose<br />
Clinchen mit seiner Eignung<br />
zum Fügen von Werkstoffkombinationen<br />
und das Impulsfügen.<br />
Die untersuchten Fügeverfahren<br />
(Abb. 3 bis 6) eignen sich für die jeweiligen<br />
Anwendungen unterschiedlich.<br />
Während mit dem Laserstrahlschweißen<br />
ohne Zusatzwerkstoff Schweißnähte<br />
mit nahezu Grundwerkstoffeigenschaften<br />
hergestellt werden,<br />
liegen die Vorteile anderer Verfahrensvarianten<br />
auf anderen Gebieten,<br />
zum Beispiel hinsichtlich geringerer<br />
Anforderungen an die zu fügenden<br />
Bauteile oder das Fügen von Werkstoffkombinationen.<br />
Zusammenfassend<br />
kann festgestellt werden, dass eine<br />
breite Palette moderner Fügetechnologien<br />
verfügbar ist, die die verschiedenen<br />
Fügeaufgaben im Magnesiumbereich<br />
hinreichend lösen kann.<br />
Rührreibschweißen von<br />
Aw 2024 mit dem Bobbin-Tool<br />
Beim Rührreibschweißen (Friction<br />
Stir Welding, FSW) wird der Werkstoff<br />
durch ein rotierendes Schweißwerkzeug<br />
lokal plastifiziert, verrührt und<br />
zusammengepresst,<br />
beim Abkühlen bildet<br />
sich eine feste Verbindung.<br />
Neben dem gut<br />
erforschten und in der<br />
Industrie verwendeten<br />
einseitigen FSW werden<br />
durch doppelseitige<br />
kraftautarke „BobbinTool“Werkzeuge<br />
neue Perspektiven in<br />
der Anwendung des<br />
Prozesses erwartet.<br />
Das einseitige FSW<br />
wird derzeit hauptsächlich<br />
zum Fügen von<br />
Aluminiumlegierungen<br />
eingesetzt, wobei<br />
auch nicht schmelz<br />
schweißgeeignete Legierungen prozesssicher<br />
gefügt werden können.<br />
Anwendungen hierfür finden sich<br />
im Schiff, Schienenfahrzeug und<br />
Fahrzeugbau sowie in der Luft und<br />
Raumfahrt. Darüber hinaus können<br />
auch Kupfer, Blei, Titan oder Stahl<br />
gefügt werden.<br />
Das BobbinTool wurde konzipiert,<br />
um Werkstücke zu fügen, die nur einen<br />
begrenzten Zugang zur Rückseite<br />
der Naht erlauben und bei denen<br />
der Einsatz einer festen Unterlage<br />
dadurch nicht möglich ist. Viele Verbindungsfehler,<br />
die vom einseitigen<br />
FSW bekannt sind (u. a. ungenügende<br />
Durchschweißung), treten nicht auf,<br />
weil der Pin beim BobbinToolFSW<br />
die Fügepartner komplett penetriert.<br />
Obwohl dieses Verfahren viele Vorteile<br />
und ein großes Potenzial hat, ist<br />
diese Technologie noch immer in der<br />
Entwicklungsphase ohne industrielle<br />
Anwendung.<br />
Das vom GKSS Forschungszentrum<br />
Geesthacht entwickelte BobbinTool<br />
(Abb. 7) ermöglicht das Herstellen<br />
fehlerfreier Stumpfstoßverbindungen<br />
der 4 mm starken Aluminiumlegierung<br />
2024T351. Die Werkstücke sind<br />
flach und glatt mit geringer Rautiefe.<br />
Leichter Grat entlang der Schweißnaht<br />
kann einfach entfernt werden.<br />
Die Schweißverbindungen sind ohne<br />
Bindefehler und ohne Poren. Das Gefüge<br />
wird durch Temperatureinflüsse<br />
aufgrund der Reibungswärme und<br />
durch Verformungsvorgänge verändert.<br />
Dadurch ist ein signifikanter<br />
Einfluss auf die Schweißnaht ➝<br />
Abb. 7: GKSS-Bobbin-Tool am Robotersystem tricept 805<br />
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