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7.2 Voraussage von dynamischen Maschinenbelastungen
Beim Rührreibschweißen wurde bis dato noch kein vergleichbarer Vorgang beschrieben.
Zwar beinhalten manche für das Rührreibschweißen verwendeten
Werkzeuge definierte Schneiden bzw. Profilierungen, diese wirken jedoch auf
hochgradig plastifiziertes und damit sehr weiches Material ein. Außerdem existieren,
bis auf die in Abschnitt 6.2 dargestellten Zusammenhänge, keine Modellvorstellungen,
die die Wechselwirkung von Werkzeug und unmittelbar umgebendem
Material und damit die Entstehung dynamischer Kraftanteile umfassend
beschreiben. Das verwendete empirische Prozesskraftmodell für den Rührreibschweißprozess
kann demnach entsprechende Vorgänge nicht abbilden. Das hier
gezeigte Modell beschränkt sich also im Prinzip nur auf die Beschreibung von
fremderregten Schwingungen durch wechselnde Prozesskräfte, die durch das
Werkzeug hervorgerufen werden. Diese können, wie bereits gezeigt, zwar von
den Maschinenschwingungen beeinflusst werden, Effekte wie z. B. die Entstehung
des Regenerativeffekts aufgrund von Spanungsdickenmodulation, sind jedoch
nicht abzubilden, da beim Rührreibschweißen kein vergleichbarer Vorgang
auftritt.
Außerdem setzen sich die Prozesskräfte, wie Abschnitt 5.2 und Kapitel 6 zeigten,
nur aus wenigen Frequenzanteilen zusammen. Da beim Rührreibschweißen die
Drehzahlen meist unter denen von Zerspanprozessen liegen, wird die Maschine
demnach auch nur in einem relativ begrenzten Frequenzbereich angeregt. Diese
Tatsache kann dazu führen, dass es bei dem in dieser Arbeit verwendeten, sehr
robusten NC-Bearbeitungszentrum nicht zu Instabilitäten kommt. Die entwickelten
Prozesskraftmodelle können trotzdem eine sinnvolle Verwendung finden, da
eine Voraussage von dynamischen Belastungen möglich ist, auch wenn diese
nicht zur Instabilität führen. Sie können beispielsweise bei der Auswahl von geeigneten
Maschinen für das Rührreibschweißen oder bei der gezielten Reduzierung
der dynamischen Belastung zum Einsatz kommen.
7.2.2 Voraussage von dynamischen Belastungen
Um die dynamischen Maschinenbelastungen beim Rührreibschweißen darstellen
zu können, müssen Kennfelder erzeugt werden, die einem großen Schweißparameterbereich
die dynamischen Prozesskraftanteile zuordnen. Verwendet wurde
hierfür das bereits in Abschnitt 7.2.1 aufgebaute Modell. Die Berechnungen werden
für die Dauer von einer Sekunde durchgeführt. Anschließend wurde die
Amplitude der resultierenden Kräfte und der rückgeführten Größen aus den Verläufen
bestimmt. Dafür wurde über die Zeitspanne von t1 = 0,5 s bis t2 = 1 s der
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