Rührreibschweißen mit Schwerlast-Industrierobotern

7 Zusammenfassung und Ausblick (S. 151-152)

7.1 Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Schwerlast- Industrierobotern bezüglich ihrer Eignung zum Rührreibschweißen. Da dieser Schweißprozess hohe Anpresskräfte eines rotierenden Werkzeuges auf den Fügepartnern erfordert, werden dafür bislang hauptsächlich Sonderschweißanlagen eingesetzt, welche die für eine Schweißaufgabe notwendigen Prozesskräfte unter einer vernachlässigbaren elastischen Verformung bereitstellen.

Des Weiteren können auch Fräsmaschinen, CNC-Bearbeitungszentren oder prarallelkinematische Systeme unter der Randbedingung begrenzter Einschweißtiefen im Plattenbereich verwendet werden. Schwerlast-Industrieroboter besitzen mittlerweile Handhabungskapazitäten, die theoretisch zum Verschweißen von Aluminiumlegierungen im Dickenbereich einiger Millimeter ausreichen. Aufgrund ihrer geringen Steifigkeiten sind jedoch im Vergleich zu Bearbeitungszentren oder Sonderschweißanlagen hohe elastische Verformungen bzw. ein ungünstiges dynamisches Verhalten des Systems zu erwarten, was den Schweißprozess negativ beeinflussen kann.

Um den Einfluss der Schweißanlage auf die Qualität von FSW-Verbindungen zu untersuchen, wurden zunächst drei unterschiedliche Aluminiumlegierungen im Dickenbereich von 2 bis 8 mm ausgewählt, die im Stumpfstoß mit einer FSWAnlage, einem Fräsbearbeitungszentrum und einer Roboterschweißanlage unter möglichst gleichen Prozessbedingungen gefügt wurden. Als Versuchslegierungen wurden die aushärtbare Strangpresslegierung AW-6060 im Wärmebehandlungszustand T66, die naturharte Walzlegierung AW-5083 und der Gusswerkstoff AC- 46000 in Form von Druckgussplatten für die Experimente herangezogen.

Um die Flexibilität des Roboters für unterschiedliche Schweißpositionen zu erproben, wurden die Versuche sowohl in Vertikal- als auch in Horizontallage des Werkzeuges durchgeführt. Während die FSW-Anlage und der Roboter über

1;Geleitwort der Herausgeber;8
2;Vorwort;10
3;Inhaltsverzeichnis;12
4;Abkürzungs- und Formelzeichenverzeichnis;16
5;1 Einleitung;22
5.1;1.1 Allgemeines;22
5.2;1.2 Anwendungen des Rührreibschweißens;22
5.3;1.3 Motivation;27
5.4;1.4 Ziel der Arbeit;27
5.5;1.5 Aufbau der Arbeit und Vorgehensweise;28
6;2 Grundlagen;30
6.1;2.1 Allgemeines;30
6.2;2.2 Schweißprozess;30
6.3;2.3 Prüfung von Schweißverbindungen;37
6.4;2.4 Industrieroboter;44
7;3 Stand der Technik;50
7.1;3.1 Allgemeines;50
7.2;3.2 FSW-Anlagen;50
7.3;3.3 Werkzeugentwicklung für Roboter;58
7.4;3.4 Zusammenfassung und Handlungsbedarf;63
8;4 Experimenteller Aufbau;66
8.1;4.1 Allgemeines;66
8.2;4.2 Schwerlastroboter;66
8.3;4.3 Spindel;69
8.4;4.4 Kraftregelung;69
8.5;4.5 Umgebung;70
8.6;4.6 Verwendete Werkzeuge;70
9;5 Einfluss der Anlagentechnik auf den Schweißprozess;72
9.1;5.1 Allgemeines;72
9.2;5.2 Schweißen mit hohen Drehzahlen;72
9.3;5.3 Schweißen mit niedrigen Drehzahlen;99
9.4;5.4 Schlussfolgerungen zur Anlagenfähigkeit;111
10;6 Schweißen enger Radien mit einem Roboter;118
10.1;6.1 Allgemeines;118
10.2;6.2 Übergang von ebenem zu konvexem Schweißnahtverlauf;119
10.3;6.3 Erwarteter Einfluss des Roboters;126
10.4;6.4 Abhilfestrategien;127
10.5;6.5 Modellbildung und Simulation des Schweißvorganges;135
10.6;6.6 Versuchsbedingungen;149
10.7;6.7 Versuchsdurchführung;152
10.8;6.8 Schlussfolgerungen;166
11;7 Zusammenfassung und Ausblick;172
11.1;7.1 Zusammenfassung;172
11.2;7.2 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung;175
11.3;7.3 Ausblick;175
12;8 Literaturverzeichnis;180
13;9 Abbildungsverzeichnis;200
14;10 Tabellenverzeichnis;207
15;Anhang;208
15.1;A1 Werkzeugzeichnungen;208
15.2;A2 Legierungszusammensetzungen der geschweißten Werkstoffe;212
15.3;A3 Ergebnisse der Kraftmessungen;213
15.4;A4 Ergebnisse der Zugversuche;215
15.5;A5 Berechnete Roboterbelastungen;216