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 eine Kraftregelung verfügen, wurden die Schweißnähte mit der CNC-Maschine im positionsgeregelten Betrieb hergestellt. Die Versuchslegierungen wurden dabei mit Prozesskräften von bis zu 8 kN verschweißt. Die Auswertung der Schweißnähte erstreckte sich auf folgende Maßnahmen: Visuelle Begutachtung, Biegeproben, Querschliffe, Zugversuche sowie Härtemessungen.

Es konnte gezeigt werden, dass unter den gegebenen Prozessbedingungen mit allen drei Anlagentypen nahezu identische Schweißnahtqualitäten erzeugt werden können. Im direkten Vergleich mit der FSW-Anlage kann sich die hohe Nachgiebigkeit der Roboteranlage, welche sich aus dem Schweißroboter sowie dem Bearbeitungstisch und der Spannvorrichtung ergibt, zwar in Form von Vibrationen bemerkbar machen. Auf die Qualität der Schweißergebnisse wirken sich diese Vibrationen aber nicht aus, da das Werkzeug stets mit ausreichender Anpresskraft auf den Fügepartnern geführt werden kann. Das Strukturverhalten bei geringen Werkzeugdrehzahlen wurde in einer separaten Studie untersucht.