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Was ist das Rotationsreibschweißverfahren?

Beim Rotationsreibschweißen wird durch Rotationsreibung Wärme erzeugt, um thermoplastische Teile mit rotationssymetrischen Verbindungen zu verschweißen. Die Rotationsreibschweißmaschine übt eine axiale Kraft aus, während ein Teil gegen zweites fixiertes Gegenstück rotiert. Durch die entstehende Reibung wird Wärme erzeugt, die die Teile an der Kontaktfläche zum Schmelzen bringt.  Sobald die Rotation stoppt, kühlt das Material ab und verfestigt sich, wodurch eine geschweißte Baugruppe entsteht.  In Fällen, in denen die Teile in einer bestimmten Art und Weise zueinander ausgerichtet werden müssen, stoppt die Maschine die Rotation bei einer präzisen Winkelausrichtung.

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Überlegungen zum Material

Die für das Rotationsreibschweißen geeigneten Werkstoffe sind im Allgemeinen die gleichen, die auch mit anderen Reibschweißverfahren, wie z. B. dem Vibrationsschweißen, verbunden werden können. Teilkristalline Thermoplaste lassen sich mit dem Rotationsreibschweißen leichter fügen als mit Ultraschall. Bei kompatiblen Polymeren können mit dem Rotationsreibschweißen zuverlässige hermetischdichte Schweißnähte hergestellt werden.

Das Fügen unterschiedlicher Polymere ist mit dem Rotationsreibschweißverfahren möglich, obwohl es im Allgemeinen Schweißverbindungen mit geringerer Festigkeit erzeugt. Durch die Gestaltung der Schweißnaht mit einem Hinterschnitt fließt das Polymer mit der niedrigeren Schmelztemperatur in den Hinterschnitt, wodurch eine mechanische Verbindung entsteht.

Füllmaterialien (z.B. Glasfaser oder Talkum) und Oberflächenverunreinigungen (z. B. Formtrennmittel) sind zwei Faktoren, die die Konsistenz und Wiederholbarkeit der Schweißung beeinflussen. Das Rotationsreibschweißen ist toleranter gegenüber Verunreinigungen als das Ultraschallschweißen. Das Rotationsreibschweißen wird auch weniger durch hygroskopische Polymere beeinträchtigt, obwohl diese bei kritischen Anwendungen eine besondere Handhabung erfordern können.

Überlegungen zum Verbindungsdesign

Einer der Schlüssel zum erfolgreichen Einsatz des Rotationsreibschweißens ist das richtige Design der Schweißverbindung, d. h. die Geometrie der zu schweißenden Teile in den Bereichen, in denen das Material aufgeschmolzen wird.  Grundlegende Anforderungen und Empfehlungen für die Konstruktion der Schweißverbindung sind unten aufgeführt.  Es ist am besten, diese Aspekte bereits in der frühen Phase der Teilekonstruktion zu berücksichtigen.

  • Die Bauteilverbindung muss rotationssymetrisch sein (andere Teilegeometrien können nicht rotationssymetrisch sein).
  • Der Verbindungstyp sollte so gewählt werden, dass er die Anforderungen an eine Schweißverbindung erfüllt.
  • Das Verbindungsdesign sollte einen ausreichenden Schweißweg(d. h. zum Schmelzen) ermöglichen.
  • Das Bauteil, das in das Rotationsmitnehmerwerkzeug eingelegt wird, muss Mitnehmerfunktionen haben, damit das Drehmoment vom Werkzeug auf das Teil übertragen werden kann.

Steuerungsparameter

Die primären Prozesssteuerungsparameter beim Rotationsreibschweißen sind: lineare Geschwindigkeit an der Schweißstelle (basierend auf der Rotationsdrehzahl), Fügegeschwindigkeit (axial), Schweißtiefe und Haltezeit.  Die Einstellungen für diese und andere Parameter hängen von der Teilegröße, dem Material, der Verbindungskonstruktion und anderen Faktoren ab.  Dukane Rotationsreibschweißmaschinen bieten eine intuitive Benutzeroberfläche zur Einstellung aller Prozesssteuerungsparameter.

Vorteile

Zu den Vorteilen des Rotationsreibschweißverfahrens gehören hochwertige, dauerhafte Verbindungen, hermetisch dichte Schweißverbindungen, geringere Investitionskosten im Vergleich zu anderen Verfahren, einfache Montage, energieeffizienter Betrieb, sofortige Handhabung, Einschluss anderer Teile, Fernfeldschweißfähigkeit und der Verzicht auf zusätzliche Materialien, wie z. B. Klebstoffe.

Unterstützung durch das Dukane-Team

Unser fachkundiges Anwendungsteam liefert regelmäßig Empfehlungen für die Verbindungsgestaltung, Richtlinien zur Materialkompatibilität, detaillierte Berichte zur Durchführbarkeit der Anwendung und Fachwissen zur Fehlerbehebung. Klicken Sie hier, wenn Sie Unterstützung bei Ihrer Rotationsreibschweißanwendung benötigen.

Wir bieten Technologie und Ausrüstung, die zuverlässig, effizient und kontrollierbar ist – und unterstützen sie mit einem beispiellosen Service und Support.

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