Festphase-Fügeprozesse
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Foto: HZG/Christian Schmid

Friction Spot Welding

The spot welding group conducts the research of refill friction stir spot welding (refill-FSSW), which is also known as friction spot welding. This is a novel solid-state spot welding process developed and patented by Helmholtz-Zentrum Geesthacht GmbH. Compared to the conventional fusion spot welding and friction stir spot welding process, it offers many advantages such as improved surface quality, enhanced mechanical properties, environment compatibility, ease of automation, etc.

Research topics


  • Refill-FSSW process development for similar and dissimilar material combinations
  • Metallurgical characterization of microstructure based on SEM, EBSD, TEM, etc.
  • Mechanical properties assessment (lap shear, cross-tension, peel, fatigue, etc.)
  • Numerical simulation of welding process by thermal-mechanical analysis, stress/strain and crack propagation analyses during mechanical properties tests
  • Weld corrosion resistance ability test
  • Repair of defects such as crack, porosity, hole of workpiece

The spot welding group has acquired and held the international leading position for refill-FSSW due to the powerful hardware, talented researchers and intensive cooperation with other research institutions and industrial partners worldwide. We are glad to accept the technical and scientific challenges concerned on refill-FSSW.

Profil


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Foto: HZG/Christian Schmid

Aktuell zeichnet sich ein klarer Trend zu nietfreien und energieeffizienten Techniken ab, um die unterschiedlichen in der Transportbranche genutzten Werkstoffe miteinander zu verbinden. Auch hier ist ein vorrangiges Ziel Gewicht zu sparen und so zunehmend strengere Umweltauflagen einzuhalten.

Am Helmholtz-Zentrum Geesthacht wurde mit dem Reibpunktschweißen ein Festphase-Fügeverfahren als Alternative zu herkömmlichen Schweißverfahren entwickelt und patentiert, da diese hinsichtlich der Materialkombinationen und erreichbaren Festigkeiten insbesondere bei Leichtmetalllegierungen deutlich limitiert sind. Vor allem die Möglichkeit artungleiche Verbindungen herzustellen prädestiniert das Reibpunktschweißen für den Einsatz zur Herstellung hochfester, umweltfreundlicher und gewichtssparender Verbindungen metallischer Werkstoffe.

Das Reibpunktschweißen (friction spot welding oder refill friction stir spot welding) ist ein reibbasiertes Fügeverfahren zur Herstellung punktförmiger Schweißpunkte ohne Schweißzusatz mit hervorragenden Eigenschaften und Oberflächenqualität. Das Einbringen des Schweißpunktes findet in der festen Phase des Werkstückes statt, damit werden die metallurgischen Reaktionen des Schmelzens und der darauf folgenden Erstarrung in artgleichen Schweißungen vermieden, was in defektfreien Verbindungen mit besseren Leistungsmerkmalen resultiert.

Das Verfahren wurde bisher erfolgreich zur Herstellung ungleichartiger Verbindungen von Aluminium/Stahl, Aluminium/Magnesium, Aluminium/Kupfer, Aluminium/Titan, Magnesium/Titan und Magnesium/Stahl eingesetzt. Artgleiche Verbindungen verschiedener Aluminium- und Magnesiumlegierungen zeigten weiterhin hervorragende Eigenschaften.

Am Helmholtz-Zentrum Geesthacht werden die Möglichkeiten des Reibpunktschweißens erforscht und weiterentwickelt. Die Forschung konzentriert sich dabei auf die Analyse und Charakterisierung von Prozesseigenschaften sowie Strukturanalysen geschweißter Komponenten. Zusätzlich werden Simulationswerkzeuge zur Unterstützung der Untersuchungen eingesetzt. Mit dem Einsatz des Reibpunktschweißens als Lochverschlussmethode werden darüber hinaus neue Anwendungsfelder erschlossen.

Gruppenleiter


Dr. Uceu Suhuddin

Institut für Werkstoffforschung, Werkstoffmechanik

Helmholtz-Zentrum Geesthacht
Max-Planck-Straße 1
21502 Geesthacht

Tel: +49(0)4152 87 - 2070

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