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6 Prozessmodellierung
Abbildung 6-5: Überlagerung (d) von mehreren Strömungsfeldern in der
Rührzone: Starrkörperrotation (a), Translation (b), Ringwirbel
(c) (nach SCHNEIDER & NUNES 2004)
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen zur Erstellung von Prozesskraftgleichungen
Die genauen Werkstoffflüsse um das Werkzeug beim Rührreibschweißen sind
trotz einer Vielzahl von Forschungsarbeiten nur in den Grundzügen als gesicherte
Erkenntnis bzw. Tatsache zu betrachten. Diese Grundzüge sind der Transport
des Werkstoffs um das Werkzeug von der Advancing zur Retreating Side, dessen
Ablage in Bändern hinter dem Werkzeug sowie die prinzipielle Wirkung der
Pinkonturierung. Die genaue Festlegung der Aufteilung der Scherzone in unterschiedliche
Strömungsfelder stellt sich als schwierig dar, da die betrachteten Forschungsprojekte
oft mit verschiedenen Randbedingungen arbeiten, was die Übertragbarkeit
der Ergebnisse erschwerten. Hierzu zählen die Verwendung einer
Vielzahl an Legierungen, unterschiedlicher Schweißparameter und vor allem uneinheitlicher
Werkzeug- und Pingeometrien.
Die Kenntnis der grundsätzlichen Mechanismen des Werkstofftransports beim
Rührreibschweißen ermöglicht die Ableitung von Gesetzmäßigkeiten zur Beschreibung
der auftretenden Prozesskräfte, die über die herkömmlichen Modellbeschreibungen
hinausgehen. Diese beschränken sich, wie in Abschnitt 2.5.5 beschrieben,
hauptsächlich auf die Vorhersage statischer Anlagenbelastungen während
des Schweißprozesses. Auch REYNOLDS (2008) erkannte dieses Potenzial
und bringt, zumindest als Ausblick seiner Arbeit, die hier geschilderten Mechanismen
mit der Entstehung der charakteristischen Kraftverläufe in Verbindung.
Die Entwicklung von Prozesskraftgleichungen aus diesen Ergebnissen geschah
jedoch nicht. Im Folgenden soll dies nun auf Basis der in diesem Abschnitt getroffenen
Einschränkungen und Randbedingungen erfolgen.
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Retreating
Side
(a) (b) (c) (d)
Advancing
Side