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6.2 Theoretisches Prozesskraftmodell für das Rührreibschweißen
Ähnliche Ergebnisse zum grundlegenden Erscheinungsbild des Werkstofftransports
um den Pin sind zahlreichen Forschungsarbeiten zu entnehmen, die sich mit
der numerischen Abbildung dieser Sachverhalte beschäftigen. Oft wird in diesem
Zusammenhang auch von einer „Scherzone“ gesprochen, in der der Werkstofftransport
stattfindet (siehe Abbildung 6-3).
Scherzone
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Abbildung 6-3: Simulierter Werkstofftransport um das Werkzeug beim Rührreibschweißen
(REYNOLDS 2008, KIM ET AL. 2009)
Neben diesen Ergebnissen, die eher den globalen Werkstofffluss beschreiben,
kann von weiterführenden Arbeiten berichtet werden, die den inneren Aufbau der
„Scherzone“ näher beleuchten. SCHMIDT ET AL. (2006) sowie GUERRA ET AL.
(2003) unterteilen diese in zwei Bereiche: Den sog. Rotation Layer und den
Transition Layer (siehe Abbildung 6-4). Der Rotation Layer rotiert mit dem
Werkzeug und enthält Material, das auch über mehrere Umdrehungen hinweg in
diesem Bereich festgehalten wird. Der Transition Layer umfasst die Bereiche, in
denen der Werkstoff vor dem Werkzeug in die Rührzone fließt, an der Retreating
Side vorbeigeführt und hinter dem Werkzeug abgelegt wird. Dabei treffen
GUERRA ET AL. (2003) eine bedeutende Unterscheidung: Sie postulieren, dass
Material, das auf der Advancing Side in die Rührzone gefördert wird, in den Rotation
Layer eindringt und bogenförmig hinter dem Werkzeug abgelagert wird.
Material, das auf der Retreating Side in die Rührzone fließt, wird nur um das
Werkzeug gelenkt, aber nicht vollständig um das Werkzeug herum gefördert.
COLLIGAN (1999) spricht in diesem Zusammenhang davon, dass nur ein Teil des
Materials wirklich durch Verrühren und der Rest durch Extrusion transportiert
wird. Außerdem gelten viele der hier ausgeführten Beobachtungen nicht für den
oberen Bereich des Pins, der in großer Wechselwirkung mit der Schulterfläche
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