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6.3 Empirisches Prozesskraftmodell für das Rührreibschweißen
An dieser Stelle muss darauf hingewiesen werden, dass dieser Sachverhalt für die
Beschreibung der Schwingungsamplituden Ax1 bis Az und der Phasenverschiebungen
φx,2 und φy,2 nicht gilt. Der Einfluss der Schweißparameter wird auch hier
durch Geradengleichungen abgebildet. Der Achsenabschnitt dieser Gleichungen
beschreibt jedoch keinen statischen Kraftanteil, sondern die Grundamplitude des
harmonischen Anteils bzw. dessen Phasenverschiebung (siehe Gleichung 6-11
bis Gleichung 6-13). Die Steigung der Geraden beschreibt nur die Veränderung
dieser Ausgangsbasis aufgrund von Variationen der Schweißparameter.
Tabelle 6-2 und Tabelle 6-3 fassen die Ergebnisse zusammen und stellen die Abhängigkeiten
aller untersuchen Variablen von den Schweißparametern dar. Tabelle
6-2 enthält die Werte der Steigung der Geradengleichungen und ordnet diese
den Variablen und den Schweißparametern zu. Tabelle 6-3 zeigt die entsprechenden
absoluten Anteile. Beispielhaft für die Variable Ax1 und den Werkstoff
EN AW-5182-H111 ergibt sich daraus folgende Gleichung (Entsprechende Werte
sind in den Tabellen hervorgehoben):
Ax1 378,2 N
· f 624,8 N (6-21)
mm
Gemäß den Gleichungen 6-11 bis 6-13 können so die Prozesskräfte Fx, Fy, und Fz
beschrieben werden.
Anhand Tabelle 6-2 und Tabelle 6-3 fällt auf, dass beide untersuchten Legierungen
ähnliche Ergebnisse liefern. Nur der Mittelwert der Kraft quer zur Schweißrichtung
Fy0 wird, wie Tabelle 6-2 zu entnehmen ist, je nach Legierung von einem
unterschiedlichen Schweißparameter maßgeblich beeinflusst. Im Fall von
EN AW-6060-T66 handelt es sich um die tatsächliche Eintauchtiefe der Werkzeugschulter
Ettat, bei EN AW-5182-H111 um den Vorschub f.
Generell ist der statische Anteil der Kraft Fy diejenige Kraft beim Rührreibschweißen,
deren Entstehung und Beeinflussung am wenigsten eingängig ist. Der
in Abschnitt 6.2.2 beschriebene Werkstofffluss um die Retreating Side legt die
Vermutung nahe, dass dadurch das Werkzeug in die entgegengesetzte Richtung
gedrückt wird. Diese Annahme wird von den Versuchsergebnissen gestützt, die
durchweg statische Kraftanteile in die entsprechende Richtung zeigen.
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