Untersuchung und Charakterisierung der Prozess-, Eigenschaftsverhältnisse beim Rührreibschweißen mit Mehrstiftwerkzeugen

In der vorliegenden Arbeit werden die Prozess- sowie Eigenschaftsverhältnisse eines Mehrstiftwerkzeugs im Vergleich mit einem herkömmlichen Einstiftwerkzeug untersucht und gegenübergestellt, um in Zukunft Mehrstiftwerkzeuge zur Erhöhung der Prozessrobustheit einsetzen zu können. Die getätigten Untersuchungen zeigen, dass die Prozesswärme bei dem Mehrstiftwerkzeug größtenteils von der mechanischen Plastifizierungsarbeit ausgeht, wodurch mehr Fügematerial auch unterhalb der Enden der Schweißstifte plastifiziert werden kann. Gleichzeitig wird der horizontale und vertikale Materialfluss signifikant vergrößert, sodass eine feinere Durchmischung erfolgt und damit einhergehend ein feines und homogenes Gefüge entsteht. Ferner haben die Analysen ergeben, dass der vertikale und horizontale Wirkbereich vergrößert wird. Dies ist auf die geometrischen Besonderheiten des Werkzeugs und den damit verbundenen abweichenden Materialfluss zurückzuführen. Die mechanischen sowie technologischen Eigenschaften werden durch die Verwendung des Mehrstiftwerkzeugs verbessert. Anhand der Untersuchungen wird außerdem die signifikante Verbesserung der Prozessrobustheit, gerade hinsichtlich der Fügespalten, einem seitlichen Versatz des Werkzeugs zum Fügestoß sowie Bauteildickenschwankungen nachgewiesen. Zusammenfassend konnte im Rahmen dieser Dissertation bestätigt werden, dass durch die veränderten Prozess- und Eigenschaftsverhältnisse des untersuchten Mehrstiftwerkzeugs die Prozessrobustheit gegenüber den genannten Störgrößen elementar verbessert wird.