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8 Zusammenfassung und Ausblick
8.1 Zusammenfassung
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8.1 Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Einfluss des Rührreibschweißprozesses
auf das dynamische Verhalten von Werkzeugmaschinen. Damit werden
Betrachtungen, die bis dato der Zerspanung vorbehalten waren, auf den Prozess
des Rührreibschweißens übertragen. Dies soll einen Beitrag zum besseren Verständnis
und damit auch zur erleichterten Umsetzbarkeit dieses innovativen Fügeverfahrens
leisten.
Grundlage der Betrachtungen waren umfassende Untersuchungen zu den herrschenden
Prozesskräften beim Rührreibschweißen. Neben den bereits eingehend
untersuchten statischen Kräften liegt ein Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Charakterisierung
der dynamischen Prozesskraftanteile. Das Ergebnis dieser Untersuchungen
ist eine Charakterisierung der Prozesskraftverläufe, die vor allem
durch Anteile in Drehzahlfrequenz und der zweiten Vielfachen gekennzeichnet
sind. Die Auswirkungen dieser Prozesskräfte auf die Maschinenstruktur wurden
dabei ebenfalls eingehend untersucht und mit den Ergebnissen eines Fräsprozesses
verglichen. Vor allem in Verbindung mit den hohen statischen Anteilen und
der plastifizierten Fügezone haben die Prozesskräfte beim Rührreibschweißen
eine andere Belastung der Maschinenstruktur zur Folge als bei Zerspanprozessen.
Dies zeigt sich neben den Betriebsschwingungen an der Schweißstelle auch im
Übertragungsverhalten der Maschinenstruktur während des Schweißprozesses.
Diese experimentellen Ergebnisse wurden genutzt, um Modellvorstellungen zu
entwickeln, die sowohl gängige Prozesskraftmodelle erweitern als auch die Integration
der Prozesszone in bestehende Maschinenmodelle ermöglichen. Zur
Abbildung der dynamischen Prozesskraftanteile wurde dabei auf analytische Ansätze
und experimentelle Untersuchungen zurückgegriffen. Ausgangspunkt hierfür
waren publizierte Untersuchungen zum Werkstofffluss in der Fügezone. Die
analytischen Betrachtungen konnten hierbei zeigen, dass vor allem der Werkstofftransport
während der Vorschubbewegung des Werkzeugs für die gemessene
Ausprägung der Prozesskraftverläufe verantwortlich ist. Neben dieser Tatsache
leistet auch die Rundlaufabweichung des Werkzeugs einen erheblichen Beitrag.
Von besonderem Interesse ist in diesem Zusammenhang die Erkenntnis, dass bei
der Verwendung von sehr einfachen, unkonturierten Werkzeugen eine leichte