DE102005010814B3

DE102005010814B3 - Reibschweißverfahren

Info

Publication number: DE102005010814B3
Application number: DE200510010814
Authority: DE
Inventors: Harald Prof. Dr.-Ing. Goldau; Hans-Joachim Dr.-Ing. Clobes; Harald Dr.-Ing. Schmicker
Original assignee: HOCHSCHULE MAGDEBURG STENDAL F; HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH); ESA Patentverwertungsagentur Sachsen Anhalt GmbH
Current assignee: HOCHSCHULE MAGDEBURG STENDAL F; HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL (FH); ESA Patentverwertungsagentur Sachsen Anhalt GmbH
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2025-03-08
Also published as: WO2006094479A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reibschweißverfahren, bei dem die zu verschweißenden Bauteile an der Schweißstelle insbesondere rotierend gegeneinander gerieben werden. Dabei besteht das Ziel, die zu verschweißenden Bauteile bei hoher Prozesssicherheit maßgenau miteinander zu verschweißen. DOLLAR A Erreicht wird dies dadurch, dass zu Beginn des Reibschweißprozesses die elastische Verformung des Systems Reibschweißmaschine-Spannmittel-Bauteile bestimmt und daraus eine Federkonstante errechnet wird, anhand derer die beim Reibschweißprozess zurückzulegenden Vorschubwege (Anreibweg, Reibweg und Stauchweg) um die elastische Verformung des Systems Reibschweißmaschine-Spannmittel-Bauteile korrigiert werden und der Reibschweißprozess bei geregelter Vorschubkraft vorschubweggesteuert wird. DOLLAR A Die Prozesssicherheit wird dabei dadurch gewährleistet, dass die bei der Bestimmung der elastischen Verformung des Systems Reibschweißmaschine-Spannmittel-Bauteile sowohl beim Gegeneinanderfahren der Bauteile als auch beim Auseinanderfahren der Bauteile zurückgelegten Vorschubwege erfasst und verglichen werden und bei nicht zu beseitigenden Abweichungen der Reibschweißprozess abgebrochen wird. DOLLAR A Mit dem erfindungsgemäßen Reibschweißverfahren können Toleranzen der verschweißten Bauteile von +-10 mum erreicht werden, wobei die Ausgangstoleranzen der nicht verschweißten Bauteile bis zu +-1 mm betragen können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reibschweißverfahren, bei dem die zu verschweißenden Bauteile an der Schweißstelle insbesondere rotierend gegeneinander gerieben werden.

Beim Reibschweißen werden die zu verschweißenden Bauteile während der Reibphase mit einer vorbestimmten Kraft, der Vorschubkraft beim Reiben, nachfolgend Reibkraft genannt, gegeneinander gedrückt und solange gegeneinander gerieben, beispielsweise mit der Reibdrehzahl gegeneinander gedreht, bis der Werkstoff in der Berührungszone aufschmilzt und fließt. Die Bauteile werden sodann in der Stauch- und Haltephase mit einer ebenfalls vorbestimmten Kraft, der Vorschubkraft beim Stauchen, nachfolgend Stauchkraft genannt, bzw. der Vorschubkraft beim Halten, nachfolgend Haltekraft genannt, zusammengedrückt und so lange bzw. mit solcher Haltekraft zusammengedrückt gehalten, dass sich beim Abkühlen eine stoffschlüssige Verbindung herausbildet. Die für den Prozess notwendigen Parameter Reibkraft und Reibdrehzahl bestimmen sich aus der für das Aufschmelzen der Bauteile in der Berührungszone notwendigen Energie. In der Praxis werden die technologischen Vorgaben zur Reibkraft, zur Reibdrehzahl, zur Stauchkraft und zur Haltekraft anhand theoretischer Betrachtungen und experimenteller Untersuchungen ermittelt (siehe beispielsweise L. Appel, Praktikum Reibschweißen, 13. Erfahrungsaustausch Reibschweißen, München 10./11.03.2003).

Wie in der DE 199 02 357 A1 erläutert, ist eine Steuerung des Reibschweißprozesses anhand der Prozessparameter Reibdrehzahl und der Vorschubkraft während der einzelnen Phasen des Reibschweißprozesses weit verbreitet, wobei für diese Parameter abschnittsweise konstante Sollwerte vorgegeben werden. Die Abschnitte selbst werden nach der Zeit oder dem Vorschubweg gesteuert.

Es ist auch bekannt, anstelle der Vorschubkraft die Vorschubgeschwindigkeit abschnittsweise konstant zu steuern. Dieser in der Praxis weit verbreiteten Steuerung des Reibschweißprozesses haftet der Nachteil an, dass Rückwirkungen oder Auswirkungen des jeweiligen Reibschweißprozesses nicht in die Steuerung einfließen und es deshalb zu Streuungen in der Schweißqualität kommt. In der DE 199 02 357 A1 wird deshalb vorgeschlagen, den Reibschweißprozess während der Reibphase in einer Regelung über das Reibmoment oder die Reibleistung zu führen. Damit soll der Reibschweißprozess wesentlich besser und genauer beherrscht werden können, was in einer besseren Wiederholgenauigkeit und einer höheren Qualität der Schweißergebnisse seinen Niederschlag findet.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass auch mittels einer entsprechenden Regelung des Reibschweißprozesses während der Reibphase die Wiederholgenauigkeit, insbesondere in Bezug auf Maßhaltigkeit, für in der Praxis auftretende Anwendungen nicht ausreichend hoch ist.

Ziel der Erfindung ist deshalb ein Reibschweißverfahren, das bei einer hohen Prozesssicherheit qualitativ hochwertige und maßgenaue Reibschweißverbindungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren, das die Merkmale des Patentanspruches 1 umfasst, gelöst. In den Patentansprüchen 2 bis 5 werden vorteilhafte Weiterentwicklungen bzw. Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einer Steuerung des Reibschweißprozesses, bei der letztlich der Vorschubweg die Stellgröße ist. Dabei kann der Vorschubweg natürlich auch bei bekannter Vorschubgeschwindigkeit durch die Zeit abgebildet werden. Die zur Erzielung einer qualitativ hochwertigen Reibschweißverbindung erforderlichen Sollwerte der Reibkraft, Stauchkraft und Haltekraft werden für die einzelnen Phasen des Reibschweißprozesses (Reib-, Stauch- und Haltephase) aus bekannten theoretischen Betrachtungen und experimentellen Untersuchungen bestimmt und während des Reibschweißprozesses entsprechend dieser Vorgaben geregelt (siehe beispielsweise L. Appel, Praktikum Reibschweißen, 13. Erfahrungsaustausch Reibschweißen, München 10./11.03.2003).

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass verschweißte Bauteile gefertigt werden können, die in Wirkungsrichtung der Vorschubkraft, in der Regel wird dies die Längsrichtung der Bauteile sein, maßgenau sind. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die zu verschweißenden Bauteile bereits die für die verschweißten Bauteile geforderte hohe Maßgenauigkeit aufweisen. Vielmehr wird die Maßgenauigkeit durch die Steuerung des Reibschweißprozesses mit dem Vorschubweg als Stellgröße bei entsprechend den ermittelten und vorgegebenen Sollwerten geregelter Vorschubkraft in Verbindung mit einer in Richtung der Drehachse lagegenauen Positionierung und Spannung der zu verschweißenden Bauteile erreicht.

Die zu verschweißenden Bauteile werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst in Richtung der Drehachse lagegenau in die Spannmittel der Reibschweißmaschine gespannt. Danach erfolgt die Ermittlung der Federkonstante des Systems Reibschweißmaschine – Spannmittel – Bauteile als Maß der elastischen Verformung dieses Systems beim gegeneinander Drücken der zu verschweißenden Bauteile, indem die zu verschweißenden Bauteile mit verschiedenen Werten der Vorschubkraft gegeneinander gedrückt werden und der jeweilige, zum Wert der Vorschubkraft korrespondierende Vorschubweg erfasst wird. Aus den korrespondierenden Werten Vorschubkraft-Vorschubweg wird die Federkonstante k für eine elastische Verformung des Systems Reibschweißmaschine – Spannmittel – Bauteile errechnet und gespeichert. Dabei kann es zweckmäßig sein, den für den jeweiligen Reibschweißprozess errechneten Wert der Federkonstante k mit Werten aus vorangegangenen Reibschweißprozessen mit gleichen Bauteilen (Referenzwert) zu vergleichen. Weicht der errechnete Wert der Federkonstante k über eine vorgegebene Toleranzbreite (Abweichung > 5%) vom Referenzwert ab, sind die für die Erreichung einer qualitativ hochwertigen und maßgenauen Reibschweißverbindung notwendigen technisch-technologischen Anfangsbedingungen nicht erfüllt. Mögliche Ursachen sind eine nicht ausreichende lagegenaue und feste Einspannung der zu verschweißenden Bauteile oder Fehler in den Bauteilen selbst. Zweckmäßigerweise sollte bei der Ermittlung der Federkonstanten auch geprüft werden, ob die zu verschweißenden Bauteile ausreichend präzise und festgespannt sind. Dazu können beispielsweise der zurückgelegte Vorschubweg von der ersten Berührung der zu verschweißenden Bauteile zu Beginn der Ermittlung der Federkonstante, d.h. beim gegeneinander Fahren der Bauteile bis zur maximalen Vorschubkraft, sowie der zurückgelegte Vorschubweg beim anschließenden auseinander Fahren der Bauteile von der maximalen Vorschubkraft bis zum Lösen der Bauteile an der Berührungsfläche erfasst und miteinander verglichen werden. Treten hierbei zwischen beiden zurückgelegten Vorschubwegen erhebliche Abweichungen (> 10%) auf, haben sich die zu verschweißenden Bauteile entweder in den Spannmittel gesetzt oder verformt. Die Bestimmung der Federkonstante sollte dann wiederholt werden. Sind dann die Abweichungen bei den zurückgelegten Vorschubwegen < 10%, kann der Prozess fortgesetzt werden. Andernfalls sollte der Prozess abgebrochen werden, weil die für die Erreichung einer qualitativ hochwertigen und maßgenauen Reibschweißverbindung notwendigen technisch-technologischen Anfangsbedingungen nicht erfüllt sind. Nach der Ermittlung der Federkonstanten erfolgt eine Nullpunktkalibrierung, indem die zu verschweißenden Bauteile mit einer vorgegebenen Vorschubkraft bis zur Berührung an der zu verschweißenden Stelle gegeneinander gefahren werden. Der zurückgelegte Vorschubweg wird als Nullpunkt gespeichert. Aus den geometrischen Daten der in Richtung der Drehachse lagegenauen Spannung der zu verschweißenden Bauteile sowie dem gespeicherten Nullpunkt wird der für das maßgenaue Verschweißen der Bauteile zurückzulegende Vorschubweg errechnet und ebenfalls gespeichert. Dieser Vorschubweg umfasst einen Weganteil – Reibweg, ggf. Anreibweg – und einen weiteren Weganteil – Stauchweg-, wobei die Aufteilung des Vorschubweges in die Weganteile Reibweg, ggf. Anreibweg und Stauchweg auf der Grundlage von Voruntersuchungen erfolgt. Die beim Reibschweißprozess zurückzulegenden Vorschubwege werden unter Bezugnahme auf den jeweiligen Lagenullpunkt berechnet.

Die Bauteile werden zum Nullpunkt zurückgefahren und der Reibschweißprozess, Drehung eines Bauteils mit der technologisch vorgegebenen Reibdrehzahl und gegen einander drücken der zu verschweißenden Bauteile an der Reibstelle mit der technologisch vorgegebenen Reibkraft, wird gestartet. Die Reibkraft wird entsprechend vorbestimmter Sollwerte geregelt. Die Vorschubbewegung kann während des Reibschweißprozesses weg- und/oder zeitabhängig gesteuert werden, wobei letztlich prozessentscheidend der zurückgelegte Vorschubweg ist. In die Steuerung der Vorschubbewegung wird die vorschubkraftabhängige elastische Verformung des Systems Reibschweißmaschine – Spannmittel – Bauteile eingerechnet. Der Reibprozess wird nach Zurücklegung des Reibweges beendet und die in der Reibzone bis zum Aufschmelzen des Materials erwärmten Bauteile mit der für das Stauchen erforderlichen Stauchkraft zusammengedrückt, bis der Stauchweg zurückgelegt ist. Danach werden die Bauteile gehalten, bis eine hinreichende Abkühlung erfolgt ist. Erfindungsgemäß verschweißte Bauteile sind in Wirkrichtung der Vorschubkraft sehr maßgenau. Die Maßgenauigkeit kann noch erhöht werden, indem erwärmungsbedingte Längsausdehnungen der Bauteile bei der Berechnung des Vorschubweges (Reibweg, ggf. Anreibweg und/oder Stauchweg) berücksichtigt werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können Toleranzen der verschweißten Bauteile von ±10 μm erreicht werden, bei Ausgangstoleranzen der nicht verschweißten Bauteile von bis zu ±1 mm. Aufgrund der Regelung der Vorschubkraft während der Reib-, Stauch- und Haltephase sind die Reibschweißverbindungenwiederholsicher von hoher Qualität.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt schematisch eine Reibschweißmaschine 1, bestehend aus einem Maschinenbett 2, einem an einer Spindel 3 angeordnetem Spannmittel 4 und diesem gegenüberliegend einen mit einem Vorschubantrieb 5 sowie einem weiteren Spannmittel 6 versehenen Vorschubschlitten 7. Am Vorschubschlitten 7 sind ein Vorschubkraftsensor 8 zur Erfassung der Vorschubkräfte und ein Wegmesssystem 9 zur Erfassung des Vorschubweges s bzw. zur Bestimmung der Position des Vorschubschlittens 7 auf der Vorschubachse angeordnet. Der Vorschubantrieb 5, der Vorschubkraftsensor 8 und das Wegmesssystem 9 wirken in einem Regelkreis zusammen, der über den Vorschubweg s eine Regelung der Vorschubkraft F ermöglicht.
In den Spannmitteln 4 und 6 sind zwei zu verschweißende Bauteile 10 und 11 lagegenau fixiert und gespannt. Die Bauteile 10 und 11 sind Zylinder mit den Abmessungen: Durchmesser D = 16 mm, Länge l = 61 mm ±0,5 mm. Sie bestehen aus St37. Die Bauteile 10 und 11 sind zu verschweißen. Die Länge l des verschweißten Bauteiles 10, 11 soll l = 116 mm ±0,05 mm betragen.
In einem ersten Verfahrensabschnitt wird zunächst der Vorschubschlitten 7 längsaxial in Richtung des gegenüberliegenden Spannmittels 4 bis zur Berührung der lagegenau gespannten Bauteile 10, 11 an der zu verschweißenden Stelle verfahren. Der bis zur Berührung zurückgelegte Vorschubweg wird als Bezugsweg s_B gespeichert. Der Vorschubschlitten 7 wird mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit von v = 100 mm/min weiter in Richtung des gegenüberliegenden Spannmittels 4 verfahren, bis eine maximale Vorschubkraft von F = 20 kN aufgebaut ist. Diese maximale Vorschubkraft F sollte ca. der Stauchkraft F_S entsprechen. Der von der Berührung der zu verschweißenden Bauteile bis zur maximalen Vorschubkraft zurückgelegte Vorschubweg wird erfasst. Von diesem wird der Bezugsweg s_B subtrahiert und das Ergebnis als neuer Bezugsweg s_B abgespeichert. Während des Verfahrens des Vorschubschlittens 7 werden bei Werten der Vorschubkraft von F₁ = 5 kN, F₂ = 10 kN, und F₃ = 15 kN die zugehörigen Vorschubwege s₁ bis s₃ erfasst. Aus den Vorschubkräften F₁ bis F₃ und den zugehörigen Vorschubwegen s₁ bis s₃ wird die Federkonstante k des Systems Reibschweißmaschine – Spannmittel – Bauteile errechnet und abgespeichert. Danach wird der Vorschubschlitten 7 zurückgefahren, bis die Vorschubkraft F den Wert 0 erreicht. Die dabei erreichte Position des Vorschubschlittens 7 auf der Vorschubachse wird als Lagenullpunktposition s₀ der beiden zu verschweißenden Bauteile 10 und 11 zueinander gespeichert. Sie dient im Folgenden als Referenzwert zur Ermittlung der Vorschubwegeanteile Anreibweg s_A, Reibweg s_R und Stauchweg s_S bzw. der entsprechenden Positionen des Vorschubschlittens 7 auf der Vorschubachse. Der beim Zurückfahren des Vorschubschlittens 7 bis zur Vorschubkraft F = 0 zurückgelegte Vorschubweg s_F0 wird ebenfalls erfasst und mit dem Bezugsweg s_B verglichen. Weichen beide Werte um mehr als ±10 μm voneinander ab, ist es aufgrund von plastischen Verformungen, hervorgerufen durch beispielsweise Grad oder Setzungserscheinungen zum Verrutschen eines oder beider Bauteile 10, 11 gekommen. Der erste Verfahrensabschnitt zur Bestimmung der Federkonstanten k ist in diesem Fall zu wiederholen. Kann auch im Wiederholungsfall keine ausreichende Übereinstimmung zwischen dem Bezugsweg s_B und dem Vorschubweg s_F0 erzielt werden (Abweichung <±10 μm), sind die für die Erreichung einer qualitativ hochwertigen und maßgenauen Reibschweißverbindung notwendigen technisch-technologischen Anfangsbedingungen nicht erfüllt. In diesem Fall ist der Reibschweißvorgang abzubrechen. Andernfalls wird der Wert der ermittelten Federkonstante k mit Referenzwerten aus vorangegangenen Reibschweißprozessen verglichen. Weicht der errechnete und abgespeicherte Wert um mehr als 5% vom Durchschnitt der Referenzwerte ab, sind die notwendigen technisch-technologischen Anfangsbedingungen ebenfalls nicht erfüllt und der Reibschweißvorgang ist abzubrechen.
Ausgehend von der Lagenullpunktposition s₀ sowie der zu erreichenden Länge l = 116 mm ±0,05 mm des verschweißten Bauteiles 10, 11 werden der Anreibweg s_A, der Reibweg s_R und der Stauchweg s_S bestimmt bzw. errechnet. Die Vorschubweganteile betragen s_A = 0,1 mm, s_R = 2,0-4,0 mm und s_S = 1,6 mm. Die Werte der Wege s_A, s_R und s_S werden dann mit den als technologische Vorgabe gespeicherten minimal erforderlichen bzw. maximal möglichen Anreib-, Reib- und Stauchwegen verglichen. Liegen die bestimmten bzw. errechneten Werte des Anreibweges s_A, des Reibweges s_R und/oder des Stauchweges s_S nicht im Bereich der technologischen Vorgaben, wird der Prozess gestoppt. Zweckmäßig ist dann eine Fehlermeldung "Werkstücke zu kurz" oder "Werkstücke zu lang".
Liegen die Werte der Wege innerhalb der technologischen Vorgabenbereiche, wird der Vorschubschlitten 7 zur Lagenullpunktposition s₀ zurückgefahren, so dass sich die zu verschweißenden Bauteile 10 und 11 nicht mehr berühren. Danach wird die Spindel 3 gestartet und das Spannmittel 4 auf die Reibsolldrehzahl von 2000 U/min gebracht. Das im Spannmittel 6 gespannte Bauteil 11 wird durch kraftgeregelte Vorwärtsbewegung des Vorschubschlittens 7 mit der Anreibkraft von F_A = 5 kN gegen das Bauteil 10 gedrückt. Nach Zurücklegen des um den Weganteil F_A/k vergrößerten Anreibweges s_A wird der Vorschubschlitten 7 kraftgeregelt mit der Reibkraft F_R = 10 kN weiter vorwärtsbewegt. Nach Zurücklegen des um den Weganteil F_R/k vergrößerten Reibweges s_R wird die Spindel 3 abgeschaltet und das Spannmittel 4 bis zum Stillstand abgebremst. Danach wird der Vorschubschlitten 7 kraftgeregelt mit der Stauchkraft F_S = 20 kN weiter um den Stauchweg s_S, der um den Weganteil F_S/k vergrößert wurde, vorwärtsbewegt. Danach verbleibt der Vorschubschlitten 7 bis zur hinreichenden Abkühlung des verschweißten Bauteiles 10, 11 in der erreichten Endposition. Die Bauteile 10 und 11 werden mit der Haltekraft F_H = 20 kN gehalten. Abschließend wird das verschweißte Bauteil 10, 11 entnommen. Die Weganteile F_A/k, F_R/k bzw. F_S/k sind dabei die infolge der vorschubkraftabhängigen elastischen Verformung (Auffederung) des Systems Reibschweißmaschine- Spannmittel – Bauteile nicht bauteilverkürzend wirksam werdenden Vorschubweganteile, die als Korrektursummanden berücksichtigt werden müssen, um ein maßgenaues verschweißtes Bauteil zu fertigen.
Das verschweißte Bauteil 10, 11 hat ein Endmaß von 116 mm ±0,05 mm. Aufgrund der kraftgeregelten Vorschubbewegung des Vorschubschlittens 7 und damit präziser Einhaltung der technologisch vorgegebenen Anreibkraft F_A Reibkraft F_R, Stauchkraft F_S und Haltekraft F_H ist jede realisierte Reibschweißverbindung von hoher Qualität. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können daher wiederholsicher qualitativ hochwertige Reibschweißverbindungen gefertigt werden, wobei die verschweißten Bauteile 10, 11 von hoher Maßgenauigkeit sind.

1: Reibschweißmaschine
2: Maschinenbett
3: Spindel
4: Spannmittel
5: Vorschubantrieb
6: Spannmittel
7: Vorschubschlitten
8: Vorschubkraftsensor
9: Wegmesssystem
10: zu verschweißendes Bauteil
11: zu verschweißendes Bauteil
D: Bauteildurchmesser
F: Vorschubkraft
F₁, F₂, F₂: Vorschubkräfte bei der Bestimmung der elastischen Verformung des
: Systems Reibschweißmaschine – Spannmittel – Bauteile
FA: Anreibkraft
FR: Reibkraft
F_S: Stauchkraft
F_H: Haltekraft
k: Federkonstante
l: Bauteillänge
s₀: Lagenullpunktposition
s: Vorschubweg
s_B: Bezugsweg (Weg des Vorschubschlittens bis zur Berührung der Bauteile an
: der zu verschweißenden Stelle)
s_F0: Vorschubweg beim Zurückfahren des Vorschubschlittens von einer
: Vorschubkraft F > 0 bis zur Vorschubkraft F = 0
s₁, s₂, s₃: Vorschubwege bei der Bestimmung der elastischen Verformung des
: Systems Reibschweißmaschine – Spannmittel – Bauteile
s_A: Anreibweg
s_R: Reibweg
s_S: Stauchweg

Claims

Reibschweißverfahren, bei dem die zu verschweißenden Bauteile gespannt werden, mit einer vorbestimmten Vorschubkraft an der Schweißstelle gegeneinander gefahren und mit der Reibdrehzahl gegeneinander gedreht werden, die Reibphase in Abhängigkeit des Vorschubweges und/oder der Zeitgesteuertwird, während oder unmittelbar nach dem Abbremsen der Spindel mit einer vorbestimmten Stauchkraft gestaucht und abschließend mit einer vorbestimmten Haltekraft bis zur Erstarrung des an der Schweißstelle aufgeschmolzenen Materials gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass • die zu verschweißenden Bauteile (10, 11) in Richtung der Drehachse lagegenau gespannt werden, • danach gegeneinander gefahren werden und anhand der Vorschubkraft (F) und des jeweiligen Vorschubweges (s) die elastische Verformung des Systems Reibschweißmaschine – Spannmittel – Bauteile bestimmt und daraus eine Federkonstante (k) errechnet wird, • die zu verschweißenden Bauteile (10, 11) bis zur Vorschubkraft F = 0 auseinander gefahren und die Lagenullpunktposition (s₀) der unverschweißten gespannten Bauteile (10, 11) ermittelt und gespeichert wird, • anhand der Lagenullpunktposition (s₀) und der zu erreichenden Länge (l) des verschweißten Bauteiles (10, 11) die notwendigen Werte der Vorschubwege Anreibweg (s_A), Reibweg (s_R) und Stauchweg (s_S) bestimmt und gespeichert werden, • anschließend die Reibphase und die Stauchphase vorschubweg- und/oder zeitgesteuert bei geregelter vorbestimmter Vorschubkraft (F_A, F_R, F_S) durchgeführt und dann mit vorbestimmter Haltekraft (F_H) der Reibschweißprozess beendet wird und dabei • sowohl während der Reib- als auch während der Stauch- und Haltephase die Steuerung des Prozesses anhand dem Vorschubweg (Anreibweg s_A, Reibweg s_R und Stauchweg s_S) unter Einrechnung der durch die Federkonstante (k) beschriebenen elastischen Verformung des Systems Reibschweißmaschine – Spannmittel – Bauteile so erfolgt, dass nach Beendigung des Reibschweißprozesses der zur Erreichung eines vorbestimmten Endmaßes der verschweißten Bauteile (10, 11) notwendige gesamte Vorschubweg (Anreibweg s_A + Reibweg s_R + Stauchweg s_S) zurückgelegt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der elastischen Verformung des Systems Reibschweißmaschine – Spannmittel – Bauteile die zu verschweißenden Bauteile (10, 11) an der Schweißstelle gegeneinander gefahren und dabei die Vorschubkraft (F) soweit erhöht wird, bis ihr Wert die Stauchkraft (F_S) erreicht und anschließend die zu verschweißenden Bauteile (10, 11) wieder auseinander gefahren werden und dabei bei verschiedenen Werten der Vorschubkraft (F₁, F₂, F₃) der korrespondierende Wert des Vorschubweges (s₁, s₂, s₃) erfasst und aus den Werten der Vorschubkräfte (F₁, F₂,F₃) und den korrespondierenden Werten des Vorschubweges (s₁, s₂, s₃) die Federkonstante (k) errechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der elastischen Verformung des Systems Reibschweißmaschine – Spannmittel – Bauteile beim gegeneinander Fahren der zu verschweißenden Bauteile beginnend von einem Wert der Vorschubkraft F = 0 bis zur maximalen Vorschubkraft F = F_S der zurückgelegte Vorschubweg (s) erfasst und gespeichert wird und beim anschließenden auseinander Fahren der Bauteile beginnend von der maximalen Vorschubkraft F = F_S bis zur Vorschubkraft F = 0 der zurückgelegte Vorschubweg (s) ebenfalls erfasst und gespeichert wird, beide Vorschubwege(s) miteinander verglichen werden und bei einer Abweichung beider Vorschubwege(s) voneinander um mehr als 10% der Verfahrensschritt Bestimmung der elastischen Verformung des Systems Reibschweißmaschine – Spannmittel – Bauteile wiederholt wird, wobei die Vorschubwege sowohl beim gegeneinander Fahren der Bauteile als auch beim anschließenden auseinander Fahren der Bauteile wie beschrieben erfasst und miteinander verglichen werden und bei erneuter Abweichung beider Vorschubwege voneinander um mehr als 10% der Reibschweißprozess abgebrochen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ermittlung und Berechnung der Federkonstanten (k) diese mit aus vorangegangenen Reibschweißprozessen mit gleichen Bauteilen ermittelten Federkonstanten (Referenzwert) verglichen wird und bei einer Abweichung von mehr als 5% von den Referenzwerten der Reibschweißprozess abgebrochen wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der zur Erreichung eines vorbestimmten Endmaßes der verschweißten Bauteile (10, 11) notwendigen Vorschubwege (s_A, s_R, s_S) die Wärmeausdehnung der Bauteile (10, 11) infolge des Reibschweißprozesses berücksichtigt wird.