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Kraft Fx Fx 6.3 Empirisches Prozesskraftmodell für das Rührreibschweißen
2000
N
1200
800
400
0
0 0,05 0,1
Zeit
0,15 s 0,25
Abbildung 6-26: Prozesskräfte beim Rührreibschweißen in Vorschubrichtung
(n = 1000 min -1 , v = 100 mm/min, Et = 0,2 mm, St = 3mm,
Werkstoff EN AW-5182-H111, Werkzeug gemäß Abbildung
5-5)
Die Gleichungen 6-11 bis 6-13 beschreiben demnach die drei Kraftkomponenten
Fx, Fy, Fz des Rührreibschweißprozesses. Die Werte von Fx0, Fy0 und Fz0 stellen
die Mittelwerte, also die statischen Anteile der Kraftverläufe, dar. Die Variablen
Ax1 und Ay1 sowie Ax2 und Ay2 stehen für die Amplituden der harmonischen Anteile
der Kräfte Fx und Fy. Die Kraftkomponente in Werkzeug-Achsrichtung wird
nur durch einen Anteil mit der Amplitude Az in der Frequenz ω der Werkzeugdrehzahl
n dargestellt. φx,2 und φy,2 geben die Werte der Phasenverschiebung mit
doppelter Werkzeugdrehzahl relativ zu der mit einfacher Werkzeugdrehzahl an.
φy und φz beschreiben die Phasenverschiebung in Werkzeugdrehzahl zum Kraftverlauf
der Kraft Fx.
F x F x0 A x1 sinωt A x2 sin2ωt , (6-11)
F y F y0 A y1 sinωt A y2 sin2ωt 2 , (6-12)
F z F z0 A z sinωt (6-13)
mit ω 2 · π · n (6-14)
Alle in diesen Gleichungen beschriebenen Variablen sind abhängig von den in
Tabelle 6-1 ausgewählten Schweißparametern (siehe Gleichung 6-15 bis Gleichung
6-17). Diese Abhängigkeiten müssen nach der Auswertung aller Versuche
mathematisch abgebildet werden, um das Prozesskraftmodell nach den Gleichungen
6-11 bis 6-13 zu erstellen.
F x0, F y0, F z0 Et tat, f , v (6-15)
A x1, A x2, A y1, A y2, A z Et tat, f , v (6-16)
111
Magnitude Amplitude
800
N
400
200
0
0 100 200 300 Hz 500
Frequenz