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6 Prozessmodellierung
Werkstofftransport durch Werkzeugrotation
Zahlreiche Arbeiten untermauern zum heutigen Zeitpunkt die These, dass das zu
schweißende Material während des Rührreibschweißens über die Retreating Side
von vorne hinter das Werkzeug befördert wird. Für die Visualisierung dieses
Werkstoffflusses wurden neben der Untersuchung von Schliffbildern vor allem
Experimente mit Markierungsmaterial herangezogen (siehe auch Abschnitt
2.5.4). COLLIGAN (1999) verwendete hierzu kleine Stahlkugeln, die in die Fügezone
eingebracht wurden und deren Position nach dem Schweißvorgang durch
Röntgenstrahlen gemessen werden konnte. Mit dieser Vorgehensweise war jedoch
der Werkstofffluss nur in Grundzügen darstellbar, da die Größe der Stahlkugeln
den Wert des Vorschubs überstieg und verhinderte, dass die Stahlkugeln
z. B. in die Zwischenräume des Pingewindes gelangen konnten. Genauere Ergebnisse
sind u. a. mit einer Kupferfolie zu erreichen, die quer zur Vorschubrichtung
in die Werkstücke eingebracht und durchschweißt wird. Die Verteilung im
Material kann über CT-Aufnahmen nach dem Schweißvorgang bestimmt werden.
Den Ergebnissen dieser Untersuchungen ist eindeutig zu entnehmen, dass der
Werkstoff in Drehrichtung von der Advancing zur Retreating Side mitgerissen
wird (siehe Abbildung 6-2). Außerdem kann beobachtet werden, dass manche
Kupferpartikel erst einige Werkzeugumdrehungen nach dem Durchschweißen
der Kupferschicht in der Naht verbleiben. Dies deutet bereits darauf hin, dass ein
Teil des in der Rührzone bewegten Materials in einer Schicht um das Werkzeug
verbleibt, bevor es wieder dem übergeordneten Werkstofffluss zugeführt wird.
Advancing Side Retreating Side
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Abbildung 6-2: Durch Markierungsmaterial visualisierter Werkstofftransport
um das Werkzeug beim Rührreibschweißen (SCHMIDT ET AL.
2006, REYNOLDS 2008)
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