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6 Prozessmodellierung
und meist nur auf Annahmen basieren. Die Aussagekraft dieser Ergebnisse ist
deshalb eingeschränkt. Zudem sind diese Simulationen extrem aufwendig.
Um nachvollziehbar bestimmen zu können, wie sich die Prozesskräfte beim
Rührreibschweißen ausbilden, sind detaillierte Informationen über den sich durch
die Werkzeugdrehung in der Rührzone einstellenden Werkstofffluss notwendig.
In Abschnitt 2.5.4 wurde bereits gezeigt, dass dies ein großes Spezialgebiet innerhalb
der Forschungsthemen rund um das Rührreibschweißen darstellt. Aus
diesen Erkenntnissen können theoretische Ansätze für die Prozesskraftverläufe
abgeleitet werden. Diese Ansätze wiederum können ohne den Umweg über eine
Simulation des Werkstoffflusses und ohne den Einsatz von Spezialprogrammen
zur Berechnung von Prozesskraftverläufen verwendet werden. Im Folgenden
wird deshalb gezielt auf diejenigen Forschungsarbeiten eingegangen, die bei der
späteren Erstellung von Prozesskraftgleichungen Anwendung finden. Aus ihnen
werden die Grundzüge des Werkstoffflusses in der Rührzone abgeleitet. Im Zentrum
stehen hierbei vor allem gesicherte Erkenntnisse, die den Werkstofffluss
grundlegend abbilden, um die Anwendbarkeit auf einen möglichst großen Einsatzbereich
zu gewährleisten. Im Anschluss daran sollen aus diesen Erkenntnissen
theoretische Ansätze für die Prozesskraftverläufe beim Rührreibschweißen
entwickelt werden.
6.2.2 Werkstofffluss um das Werkzeug beim Rührreibschweißen
Der Prozess des Rührreibschweißens zeichnet sich für den Anwender durch einen
vergleichsweise simplen Prozessablauf mit nur wenigen einzustellenden Prozessparametern
aus. Die guten Schweißergebnisse über einen weiten Werkstoff-
und Parameterbereich machen genaue Kenntnisse über die in der Prozesszone
auftretenden Werkstoffflüsse nicht unmittelbar notwendig. Die genaue Charakterisierung
des Prozesses stellt sich im Gegensatz zur reinen Anwendung jedoch
als äußerst komplex dar. So hängen die sich einstellenden Werkstoffflüsse in der
Rührzone von der Werkzeuggeometrie (Pin- und Schulterform, Oberfläche, Größenverhältnisse
etc.), den Schweißparametern, den zu schweißenden Werkstoffen
und Werkstoffzuständen sowie von anderen Randbedingungen (z. B. Spanntechnik)
ab, die sich auf den Wärmehaushalt des Prozesses auswirken können. Demnach
verwundert es nicht, dass bis dato keine allgemein akzeptierten, vollständigen
Modelle existieren, die alle Sachverhalte abbilden. Dies resultiert unter anderem
daraus, dass die Forschungsarbeiten oft mit verschiedenen Werkzeuggeometrien,
Werkstoffen, messtechnischen Methoden und vor allem unterschied-
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