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6 Prozessmodellierung
h FSW,p(φ) ≈ x f · sin(φ)
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Abbildung 6-10: Schichtdicke beim Rührreibschweißen in Abhängigkeit der
Vorschubbewegung und des Drehwinkels
Damit berechnet sich hFSW,p zu:
φ
90
φ
v
f ·φ
xf =
2π
, ·
(6-1)
Könnten die Gesetze der Zerspanung auf den Rührreibschweißprozess übertragen
werden, würde sich die zum Werkstofftransport nötige Kraft über die aus der
Schichtdicke hFSW,p und der Pinlänge lp aufgespannte Fläche AFSW,p sowie einer
spezifischen Kraft kFSW berechnen lassen. Diese spezifische Kraft könnte analog
zur Zerspanung für eine bestimmte Werkzeug/Werkstoff-Kombination experimentell
bestimmt werden. Im Gegensatz zum Zerspanprozess ist es beim Rührreibschweißen
jedoch nicht zulässig, lediglich die vom Winkel φ abhängige, aktuelle
Fläche AFSW,p zu betrachten, da das Material nicht durch Spanbildung aus
der Wirkzone abgeführt wird. Maßgeblich ist demnach das über den Winkel φ
aufsummierte geförderte Volumen VFSW,p. Dieses Volumen steigt bis zu einer
halben Werkzeugumdrehung an und wird danach in gleicher Weise hinter dem
Werkzeug abgelegt. Da der Radius rp die verdrängte Werkstoffmenge maßgeblich
bestimmt, ist es außerdem erforderlich, das Volumen VFSW,p vom Bogenwert
bp abhängig zu berechnen (siehe Abbildung 6-11). Die Dicke der grauen Fläche
entspricht in dieser zweidimensionalen Darstellung dem Wert des aufsummierten
Volumens in Abhängigkeit von bp.
Der Bogenwert bp berechnet sich aus dem Drehwinkel und dem Pinradius nach
folgendem Zusammenhang:
(6-2)
90
Außenkontur des Pins nach Drehung
um φ und zurückgelegtem Weg x f
Außenkontur des Pins bei φ = 0