Entwicklung eines Reibgesetzes zur Erfassung des Drehzahleinflusses bei der Reibschweißprozesssimulation

Vorhabenbeschreibung:

Reibschweißfügeverfahren werden unter anderem im Automobilbau eingesetzt. Aufgrund des zunehmenden Wettbewerbsdrucks ist es von großem Interesse, diese Prozesse zu optimieren. Bisherige Ansätze verfolgten hierfür eine experimentelle Versuchsdurchführung zur Optimierung von Prozessparametern anhand tabellarischer Prozessparameterfenster, jedoch lassen diese Methoden neben dem enormen Zeit- und Kostenaufwand keine Aussage über die Zusammenhänge der gewählten Prozessparameter wie Drehzahl, Reibdruck und Stauchdruck auf die Prozessgrößen wie das Reibmoment, die Verkürzungsrate, die Wulstform, die Maximaltemperatur oder die Prozesszeit zu. Simulative Methoden zur Prozessoptimierung gewinnen daher zunehmend an Bedeutung. Eine Simulation des Reibschweißprozesses führt neben einer erheblichen Reduktion des Zeit- und Kostenaufwandes auch zur Erhöhung der Bauteilsicherheit durch optimierte Reibschweißprozessparameter, woraus sich die wirtschaftliche Bedeutung bzw. der Nutzen für die KMUs ergibt. Ein wesentlicher Bestandteil der Simulation von Reibschweißprozessen ist das hinterlegte Reibgesetz. Keine der bisherigen Beschreibungen von Reibgesetzen berücksichtigt den drehzahlabhängigen Einfluss der Schlupfgeschwindigkeit, wodurch es mit zunehmender Drehzahl zu starken Abweichungen zwischen der prädiktiven Simulation und der experimentellen Validierungsdurchführung insbesondere für den Verlauf des Reibmomentes und der Verkürzungsrate kommt. Ziel des Vorhabens ist daher neben der mathematischen Beschreibung eines Reibgesetzes, welches die genannten Einflüsse berücksichtigt, auch material- und geometrieabhängige Prozessparameterkarten zur Verfügung zu stellen. Durch eine enge Zusammenarbeit mit den beteiligten Unternehmen des projektbegleitenden Ausschusses ist bereits während der Projektlaufzeit ein direkter Transfer der Forschungsergebnisse in die Praxis möglich. Nach Projektabschluss werden die Ergebnisse einer breiten Nutzung zugänglich gemacht.