Forscher machen Schweißnähte unkaputtbar| WOTech Technical Media

Forscher machen Schweißnähte unkaputtbar

Forscher der Technischen Universität München (TUM) nutzen das Verfahren des sogenannten Rührreibschweißens zur Fertigung von Treibstofftanks für die Luft- und Raumfahrt. Sie verwenden dabei die Positronen der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II), um atomare Löcher im Material präzise zu lokalisieren.

Rührreibschweißen wird immer häufiger bei Bauteilen eingesetzt, bei denen die Nähte besonders dicht und stabil sein müssen. Etwa im Flugzeugrumpf, im Kühlsystem des Autos oder auch beim Treibstofftank einer Rakete. Im Gegensatz zu anderen Schweißverfahren benötigt das Rührreibschweißen kein zusätzliches Schweißmaterial und die Temperaturen bleiben in der Regel unter der Schmelztemperatur. Damit ist das Verfahren besonders für temperaturempfindliche Materialien wie das leichte Aluminium geeignet.

Sind die Bauteile fest eingespannt, wird an deren Grenzfläche der schnell drehende Schweißstift des Schweißgerätes entlanggeführt. Der Stift weicht das Material durch Reibungswärme auf, ohne es zu schmelzen. Während sich der Stift voran bewegt, verrührt er die Bauteile an der Grenzfläche und sorgt nach dem Abkühlen für eine sehr feste Naht. Das Problem bei dem erst 30 Jahre alten Verfahren sind fehlende Erfahrungswerte. Bei jedem neuen Teil und Material sind die Einstellungen des Geräts durch Ausprobieren zu bestimmen.

Automatische Regulierung

Durch eine automatische Regelung, welche die Einstellungen selbst bestimmt und anpasst, würde sich die Effizienz des Verfahrens enorm verbessern. Dafür hat TUM-Forscher Andreas Bachmann ein Regelungskonzept entwickelt. "Mit der Doppler-Verbreiterungsspektroskopie konnten wir die Defekte im Metall in und nahe der Schweißnaht finden", so Bachmann. Er und sein Team fanden weniger Defekte bei höheren Temperaturen um die 500 Grad Celsius. "Im Vergleich zu anderen Schweißverfahren sind 500 Grad allerdings immer noch sehr niedrig. Eine geringere Schweißtemperatur ist für die temperaturempfindlichen Materialien natürlich besser; wenn sie zu gering ist, wirkt sich das aber negativ auf die Festigkeit der Naht aus."

Mit diesen Erkenntnissen hat Bachmann eine Regelung entwickelt, bei der die optimale Temperatur eingestellt wird. Ein Sensor misst die Temperatur in Echtzeit. Mithilfe eines Algorithmus wird bestimmt, wie schnell sich das Werkzeug drehen muss, damit die Abweichung zwischen Soll- und Ist-Wert 0 beträgt. Eine Schweißnaht mit Regelung war im Test 1,5 Mal so fest wie ohne Regelung, so Bachmann. (pte)

http://tum.de

Aktuelle Onlineartikel