Per Reibrührschweißen lassen sich metallische Schaummaterialien miteinander, aber auch mit konventionellen Blechen verbinden. Die typischen Strukturen des Metallschaums werden dabei nicht beeinträchtigt.
Prof. Dr. Helmut Horn ist Geschäftsführender Direktor des Instituts für Werkstoffkunde und Schweißtechnik (IWS) der Fachhochschule Hamburg
Metallische Schaumwerkstoffe aus Aluminium-Legierungen sind in den letzten Jahren für den industriellen Einsatz immer interessanter geworden und stehen kurz vor der Einführung in die Serienfertigung. Dies gilt – insbesondere aus Gründen der Gewichtsersparnis – vor allem für Anwendungen im Automobilbau.
Ein Faktor behindert allerdings den Einsatz der metallischen Schäume wesentlich: Bisher war es kaum möglich, eine reproduzierbare Schweißverbindung zwischen diesen Materialien in ungeschäumtem oder geschäumtem Zustand sowie mit anderen metallischen Werkstoffen herzustellen, ohne dass die zellulare Struktur erheblich geschädigt wurde. Bislang standen zum Verbinden lediglich Kleb- und Lötverfahren zur Verfügung, die aber oftmals keine befriedigende Lösung darstellten, da sie die Anforderungen an Festigkeit und Temperaturbeständigkeit nicht erfüllten.
Das Reibrührschweißen, das seit einigen Jahren mit großem Erfolg zum Fügen langer Aluminium-Bleche eingesetzt wird, verspricht jetzt Abhilfe. Bei diesem Verfahren erfolgt die Verbindungsbildung im festen Zustand. Es bot sich daher an, zu untersuchen, inwieweit sich damit Schweißverbindungen an Aluminium-Schaumwerkstoffen herstellen lassen.
Am Institut für Werkstoffkunde und Schweißtechnik (IWS) der Fachhochschule Hamburg wurden Schweißversuche an ungeschäumten Halbzeugen sowohl artgleich als auch zusammen mit konventionellen Aluminium-Blechwerkstoffen durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigten die Grundannahme. Während des Reibrührschweißens kommt es zu keinen Ausgasungen aus dem noch nicht geschäumten metallischen Schaumwerkstoff, obwohl dieser längs der Schweißnaht plastifiziert wird. Das Halbzeug kann ohne weiteres nach dem Schweißen aufgeschäumt werden. In gleicher Weise lassen sich auch nicht geschäumte Sandwich-Bleche – also Bleche mit Decklagen aus einer konventionellen Aluminium-Legierung – verbinden und aufschäumen.
Stellt dies gegenüber der bisherigen Sachlage schon eine deutliche Verbesserung dar, so ist von noch größerer Bedeutung, dass mit diesem Verfahren auch eine Schweißverbindung zwischen einem aufschäumbaren Halbzeug und einem konventionellen Blech hergestellt werden kann. Die qualitativ hochwertige Verbindung zwischen diesen unterschiedlichen Materialien löst sich selbst durch den Aufschäumvorgang nicht, und das Aufschäumen des Halbzeugs wird nicht behindert.
Mit der zum Patent angemeldeten Technik lassen sich Schaumwerkstoffe mit einem Ansatzblech aus konventionellem Material versehen, das dann je nach Anwendungsfall auch mittels eines anderes Schweißverfahrens mit einem Bauteil verbunden werden kann. Das Materialspektrum beschränkt sich nicht auf Aluminium-Bleche. Anders als bisher, ist es beispielsweise auch möglich, ein Magnesium-Blech an den Schaumwerkstoff anzuschweißen. Damit entfällt ein wesentliches Hindernis für die Verwendung dieser Materialien, und die Einsatzbreite, insbesondere auch für die Automobilindustrie, kann wesentlich erweitert werden.
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