[go: up one dir, main page]

DE10337971A1 - Method for increasing the strength and / or load capacity of workpieces - Google Patents

Method for increasing the strength and / or load capacity of workpieces Download PDF

Info

Publication number
DE10337971A1
DE10337971A1 DE10337971A DE10337971A DE10337971A1 DE 10337971 A1 DE10337971 A1 DE 10337971A1 DE 10337971 A DE10337971 A DE 10337971A DE 10337971 A DE10337971 A DE 10337971A DE 10337971 A1 DE10337971 A1 DE 10337971A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
workpiece
workpieces
hole
strength
load capacity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10337971A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10337971B4 (en
Inventor
Karl Ulrich Dr. Kainer
Norbert Dr. Hort
Hajo Dieringa
Jorge dos Dr. Santos
Axel Meyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Helmholtz Zentrum Hereon GmbH
Original Assignee
GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH filed Critical GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Priority to DE10337971A priority Critical patent/DE10337971B4/en
Priority to EP04762381A priority patent/EP1656232A1/en
Priority to PCT/DE2004/001521 priority patent/WO2005018865A1/en
Priority to JP2006523514A priority patent/JP2007502711A/en
Priority to CA002535823A priority patent/CA2535823A1/en
Publication of DE10337971A1 publication Critical patent/DE10337971A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10337971B4 publication Critical patent/DE10337971B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00Restoring or reconditioning objects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1265Non-butt welded joints, e.g. overlap-joints, T-joints or spot welds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/127Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding friction stir welding involving a mechanical connection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1275Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding involving metallurgical change
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/129Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding specially adapted for particular articles or workpieces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10Aluminium or alloys thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/15Magnesium or alloys thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18Dissimilar materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur wenigstens lokalen Erhöhung der Festigkeit und/oder Belastbarkeit von Werkstücken (10) vorgeschlagen, wobei ein erstes Werkstück (11) zunächst mittels eines konventionellen Fertigungsverfahrens hergestellt wird. Das Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf: DOLLAR A a. Das erste Werkstück (11) wird nachfolgend im Bereich der zu erhöhenden Festigkeit und/oder zu erhöhenden Belastbarkeit mit einem Loch (13) versehen, DOLLAR A b. nachfolgend wird in das Loch (13) ein aus einem festigkeits- und/oder belastbarkeitserhöhenden Werkstoff bestehendes zweites Werkstück (12) eingebracht, DOLLAR A c. schließlich wird in diesem Zustand das zweite Werkstück (12) gegenüber dem ersten Werkstück (11) nach der Methode des Reibschweißens relativ zueinander bis zum Erreichen der Schweißtemperatur unterhalb der Schmelztemperatur beider Werkstücke (11, 12) gerieben, so daß eine Reibschweißverbindung zwischen dem ersten Werkstück (11) und dem zweiten Werkstück (12) zur Ausbildung des Werkstücks (10) erfolgt.A method for at least locally increasing the strength and / or loading capacity of workpieces (10) is proposed, wherein a first workpiece (11) is first produced by means of a conventional production method. The method comprises the following method steps: DOLLAR A a. The first workpiece (11) is subsequently provided with a hole (13) in the region of the strength to be increased and / or increased load capacity, DOLLAR A b. Subsequently, in the hole (13) from a strength and / or loadability increasing material existing second workpiece (12) is introduced, DOLLAR A c. Finally, in this state, the second workpiece (12) against the first workpiece (11) by the method of friction welding relative to each other until reaching the welding temperature below the melting temperature of both workpieces (11, 12) rubbed, so that a Reibschweißverbindung between the first workpiece (11) and the second workpiece (12) for forming the workpiece (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur wenigstens lokalen Erhöhung der Festigkeit und/oder Belastbarkeit von Werkstücken, wobei ein erstes Werkstück zunächst mittels eines konventionellen Fertigungsverfahrens hergestellt wird.The The invention relates to a method for at least locally increasing the Strength and / or resilience of workpieces, with a first workpiece first by means of a conventional manufacturing process is produced.

Bestimmte Werkstücke, die aus bestimmten Werkstoffen mittels bekannter, konventioneller Fertigungsverfahren hergestellt werden, bspw. mittels gießtechnischer Verfahren, haben in bezug auf ihre Festigkeit und/oder Belastbarkeit bei ihrem Einsatz in den bestimmungsgemäßen Einbauorten bzw. im Hinblick auf den bestimmungsgemäßen Einbauzwecken zwar die bei der Auswahl des das Werkstück bildenden Werkstoffs bspw. ein gewünschtes geringes Gewicht, wie es bspw. bei Leichtmetallwerkstoffen anzutreffen ist, diese zeigen jedoch werkstoffspezifisch vielfach nicht die Festigkeit und/oder Belastbarkeit, die für den bestimmungsgemäßen Gebrauch des Werkstücks erforderlich ist bzw. gewünscht wird. In diesen Fällen der geringen Festigkeit und/oder der geringen Belastbarkeit derartiger aus derartigen Werkstoffen gefertigter Werkstücke, zumindest an hochbeanspruchten Orten des Werkstücks zu begegnen, werden schon im Fertigungsvorgang diese Bereiche mit Werkstoffen "verstärkt", um die angestrebte höhere Festigkeit und/oder Belastbarkeit der Werkstücke wenigstens in diesen lokalen Bereichen zu erreichen. So wird bspw. bei einem aus Leichtmetall unter Verwendung bekannter metallurgischer Gießtechniken hergestellten Werkstück während des Gießvorganges ein Eingußelement an entsprechender Stelle in die Gießform gebracht und mit dem Gießwerkstoff umgossen, so daß tatsächlich, wie angestrebt, zumindest eine lokale Erhöhung der Festigkeit und/oder der Belastbarkeit erreicht wird.Certain Workpieces, made of certain materials by means of known, conventional Manufacturing processes are produced, for example. By casting Procedures have regard to their strength and / or resilience when used in the intended installation locations or with regard to on the intended installation purposes though in the selection of the workpiece forming material, for example. a desired one low weight, as it can be found, for example, in light metal materials is, however, these show material-specific often not the Strength and / or load capacity for the intended use of the workpiece is required or desired becomes. In these cases the low strength and / or the low load capacity of such made of such materials workpieces, at least on highly stressed Locate the workpiece to encounter these areas already in the manufacturing process Materials "reinforced" to the desired higher Strength and / or load capacity of the workpieces at least in these local Reach areas. For example, in a light metal workpiece produced by known metallurgical casting techniques during the casting process a sprue placed in appropriate place in the mold and with the casting material poured so that, in fact, as desired, at least one local increase in strength and / or the resilience is reached.

Insbesondere bei metallischen Werkstücken führt das regelmäßig zu Inkompatibilitäten hinsichtlich der elektrochemischen Potentiale des Werkstoffs des Werkstückes und des Werkstoffes des Eingußelementes und auch der Eigenspannungen. Daraus ergeben sich, wie die Praxis bei derartigen Verbundwerkstücken gezeigt hat, neben verstärkt auftretenden Korrosionserscheinungen auch die Entstehung von Rissen infolge der besagten ungünstigen Eigenspannungen der beiden Werkstoffe der beiden Werkstücke.Especially this leads to metallic workpieces regularly to incompatibilities regarding the electrochemical potentials of the material of the workpiece and the material of the sprue and also the residual stresses. This results in how the practice in such composite workpieces has shown, besides reinforced Occurring corrosion phenomena also the formation of cracks as a result of said unfavorable Residual stresses of the two materials of the two workpieces.

Setzt man derartige Verbundwerkstücke der normalen Umwelt oder gar einer Belastung durch salzhaltige, wässrige Lösungen aus, so versagen derartige Werkstücke innerhalb kürzester Zeit. Da hinein spielen auch teilweise sehr unterschiedliche physikalische und mechanische Eigenschaften des das Werkstück bildenden Werkstoffs und des das Eingußelement bildenden Werkstoffs. Schließlich ergeben sich auch nachteilige innere Spannungen, die durch das verwendete eigentliche Gießverfahren im Zuge der Herstellung entstehen.Puts such composite workpieces the normal environment or even exposure to saline, aqueous solutions out, such workpieces fail within the shortest possible time Time. Partially very different physical play in it and mechanical properties of the workpiece forming material and of the sprue forming material. After all also result in adverse internal stresses caused by the used actual casting process arising in the course of production.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem wenigstens lokal eine Erhöhung der Festigkeit und/oder Belastbarkeit von Werkstücken erreicht wird, und zwar bei Werkstücken, die in ihrer Grundkonfiguration mittels unterschiedlicher, allgemein bekannter und ggf. auch konventioneller Herstellungsverfahren hergestellt worden sind, wobei auch eine bei nach bisherigen Fertigungsverfahren hergestellten Werkstücken erhöhte Temperaturfestigkeit erreicht werden soll und wobei das Verfahren kostengünstig und bei geringem apparativem Aufwand durchführbar sein soll.It is therefore an object of the present invention, a method of to create the aforementioned type, with the at least locally Increase the Strength and / or load capacity of workpieces is achieved, namely for workpieces, in their basic configuration by means of different, general manufactured and possibly also conventional manufacturing process have also been produced in accordance with previous manufacturing processes workpieces increased Temperature resistance is to be achieved and wherein the method is inexpensive and should be feasible with little equipment.

Gelöst wird die Aufgabe gem. der Erfindung dadurch, daß

  • a. das erste Werkstück nachfolgend im Bereich der zu erhöhenden Festigkeit und/oder erhöhenden Belastbarkeit mit einem Loch versehen wird und nachfolgend
  • b. in das Loch ein aus einem festigkeits- und/oder belastbarkeitserhöhenden Werkstoff bestehendes zweites Werkstück eingebracht wird und
  • c. in diesem Zustand das zweite Werkstück gegenüber dem ersten Werkstück nach der Methode des Reibschweißens relativ zueinander bis zum Erreichen der Schweißtemperatur unterhalb der Schmelztemperatur beider Werkstücke zur Schaffung einer Reibschweißverbindung zwischen beiden Werkstücken gerieben werden.
Solved the task gem. the invention in that
  • a. the first workpiece is subsequently provided with a hole in the region of the strength to be increased and / or increased load capacity, and subsequently
  • b. in the hole from a strength and / or loadability increasing material existing second workpiece is introduced and
  • c. In this state, the second workpiece relative to the first workpiece by the method of friction welding relative to each other until reaching the welding temperature below the melting temperature of both workpieces to create a Reibschweißverbindung between the two workpieces are rubbed.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorteilhafterweise erreicht, daß sich Verbundwerkstücke herstellen lassen, die wenigstens lokal die Eigenschaften in bezug auf Festigkeit, Belastbarkeit und Beständigkeit bei hoher Temperatur und eine hohe Verschleißbeständigkeit aufweisen und derart hergestellte Werkstücke somit in Bereichen eingesetzt werden können, die bisher für derartige Werkstücke völlig unzugänglich waren. Dabei können, wenn bspw. das erste Werkstück aus einem Leichtmetallwerkstoff besteht, für das Gesamtwerkstück alle vorteilhaften Eigenschaften des Leichtmetalles genutzt werden, beispielsweise das geringe Gewicht bzw. dessen geringe Dichte, darüber hinaus aber auch Festigkeits- und Belastbarkeits- und Temperaturbeständigkeitseigenschaften zumindest im lokalen Bereich der Werkstücke erreicht werden, die bisher nur Werkstücken aus Werkstoffen mit sehr großem spezifischem Gewicht bzw. großer Dichte oder extrem schwer bearbeitbaren Werkstoffen und sehr kostenträchtig bereitstellbaren Werkstoffen zugänglich waren.through the process of the invention is advantageously achieved that Composite workpieces make, at least locally the properties with respect on strength, load capacity and resistance at high temperature and a high wear resistance have and thus produced workpieces thus used in areas can be the previously for such workpieces completely inaccessible were. It can, if for example, the first workpiece made of a light metal material, for the entire workpiece all advantageous properties of the light metal are used, for example the low weight or its low density, beyond but also strength and strength Resilience and temperature resistance properties at least in the local area of the workpieces be reached, the previously only workpieces made of materials with very great specific Weight or larger Dense or extremely difficult to process materials and very costly to provide Materials accessible were.

Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Heranziehung aller Varianten des Reibschweißens durchgeführt werden.In principle, the inventive Procedure be carried out using all variants of friction welding.

Gem. einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist das Loch im ersten Werkstück eine Bohrung und das zweite Werkstück weist eine rotationssymmetrische Form auf, wobei die Methode des Reibschweißens in diesem Falle die des Reibrührschweißens ist, wobei in diesem Fall das Reibkegelschweißen zur Anwendung kommen kann, das eine spezielle Form des Reibrührschweißens ist. Auf diese Weise können gezielt in bestimmten lokalen Bereichen des ersten Werkstücks Verstärkungen erreicht werden, die die Festigkeit und/oder Belastbarkeit des Werkstücks insgesamt erhöhen. So kann bspw. das Loch entweder zy lindrisch oder konisch ausgebildet sein, wobei das rotationssysmmetrische zweite Werkstück in diesem Falle entweder zylindrisch oder entsprechend konisch ausgebildet ist.Gem. an advantageous embodiment of the method is the hole in first workpiece a bore and the second workpiece has a rotationally symmetric Form in which the method of friction welding in this case, the Friction stir welding is, in which case the friction cone welding can be used, which is a special form of friction stir welding. This way you can target reinforcements in certain local areas of the first workpiece can be achieved, the overall strength and / or load capacity of the workpiece increase. Thus, for example, the hole may be either cylindrical or conical, wherein the rotationally symmetric second workpiece in this case either cylindrical or correspondingly conical.

Das Loch bzw. die Bohrung kann an entsprechender Stelle des ersten Werkstücks das Werkstück durchqueren, es ist aber auch möglich, das Loch bzw. die Bohrung als Sackloch bzw. Sackbohrung auszubilden, so daß ein Boden im ersten Werkstück verbleibt.The Hole or the hole can at the appropriate point of the first workpiece the Traverse workpiece, but it is also possible to form the hole or hole as a blind hole or blind hole, so that one Soil remains in the first workpiece.

Gem. einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Loch oder die Bohrung im ersten Werkstück durch das zweite Werkstück im miteinander verbundenen Zustand wenigstens teilweise ausgefüllt, d.h. es ist möglich, schon im zweiten Werkstück ein Durchgangsloch oder ein Sackloch bzw. eine Sackbohrung auszubilden, entsprechend der Form des zweiten Werkstücks, bevor dieses durch den Reibschweißvorgang mit dem ersten Werkstück verbunden wird.Gem. a further advantageous embodiment of the method is the Hole or bore in the first workpiece by the second workpiece in the one another connected state at least partially filled, i. it is possible, yes in the second workpiece to form a through hole or a blind hole or a blind hole, according to the shape of the second workpiece, before this through the friction welding with the first workpiece is connected.

Grundsätzlich kann das erste Werkstück unter Heranziehung eines beliebigen geeigneten Herstellungsverfahrens hergestellt werden. Vorzugsweise wird das erste Werkstück jedoch in einem Gußfertigungsverfahren hergestellt, was den Vorteil hat, daß das erste Werkstück sehr kostengünstig in Form eines massenweise unter Heranziehung bekannter gießtechnischer Verfahren hergestellt werden kann, wohingegen das zweite Werkstück das die speziellen angestrebten Festigkeits- und Belastbarkeitseigenschaften aufweist, die dann im Verbund beider Werkstücke für das Gesamtwerkstück angestrebt werden und bspw. als im Handel kommerziell verfügbare Halbzeuge herangezogen werden können, so daß auch durch das erfindungsgemäß erreichbare Verbundwerkstück nur minimale Kostensteigerungen gegenüber einem normalen mittels gieß technischer Maßnahmen hergestellten Werkstück zu verzeichnen sind.Basically the first workpiece using any suitable manufacturing process getting produced. Preferably, however, the first workpiece in a cast manufacturing process made, which has the advantage that the first workpiece very economical in the form of a mass casting technique known from the prior art Process can be produced, whereas the second workpiece that the special desired strength and load capacity properties has, which then sought in the composite of both workpieces for the entire work are used and, for example, as commercially available semifinished products can be so that too by the achievable according to the invention Composite component only minimal cost increases over a normal means casting technical measures produced workpiece to be recorded.

Gem. einer weiteren vorteilhaften anderen Ausgestaltung der Erfindung besteht wenigstens das erste Werkstück aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung, wobei vorzugsweise das Leichtmetall Magnesium oder eine Magnesiumlegierung ist oder schließlich vorteilhafterweise das Leichtmetall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist.Gem. a further advantageous other embodiment of the invention At least the first workpiece made of a light metal or a light metal alloy, preferably the light metal Magnesium or a magnesium alloy is or ultimately beneficial the light metal is aluminum or an aluminum alloy.

Aluminium und Magnesium einschl. seiner jeweiligen Legierungen, kommen in der Leichtbauindustrie, d.h. im Kraftfahrzeugbau sowie in der Luft- und Raumfahrtindustrie eine immer stärker werdende Rolle zu. Insbesondere im Bereich des Kraftfahrzeugbaues ergibt sich neben der geringen Dichte von Aluminium und Magnesium auch die Forderung, Werkstücke bzw. Bauteile aus diesen Werkstoffen äußerst kostengünstig bereitstellen zu können, so daß Werkstücke in diesem Bereich schon jetzt insbesondere mittels bekannter gießtechnischer Verfahren hergestellt werden. Dennoch ergibt sich für diese Fälle die Forderung, daß diese zumindest lokal hohen mechanischen und elektrochemischen Beanspruchungen standhalten müssen. Erfindungsgemäß kombiniert man die gute Gießbarkeit von Magnesium bzw. Magnesiumlegierungen bzw. Aluminium und Aluminiumlegierungen sowie deren gute mechanische Bearbeitbarkeit mit den Eigenschaften des Werkstoffs des zweiten Werkstücks, die eine hohe mechanische und elektrochemische Belastbarkeit aufweisen, die allerdings weniger gut bearbeitbar und sehr viel schlechter gießbar sind, um bei diesem Beispiel zu bleiben, als der des ersten Werkstücks.aluminum and magnesium incl. its respective alloys, come in the lightweight construction industry, i. in the automotive industry and in the air and Space industry an ever stronger becoming an important role. Especially in the field of motor vehicle construction results in addition to the low density of aluminum and magnesium also the requirement of workpieces or provide components made of these materials extremely inexpensive to be able to so that workpieces in this Area already now in particular by means of known casting technology Process are produced. Nevertheless, this results for this Cases the Demand that this at least locally high mechanical and electrochemical stresses have to withstand. Combined according to the invention good pourability of magnesium or magnesium alloys or aluminum and aluminum alloys as well as their good mechanical workability with the properties the material of the second workpiece, which has a high mechanical and electrochemical loading, but less so Well workable and much less castable, in this example to stay, as that of the first workpiece.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die einzige Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles eingehend beschrieben. Diese zeigt:
In vier Schritten die Ausführung des Verfahrens zum Erhalt eines Verbundwerkstücks aus zwei Werkstücken, die mittels der Methode des Reibschweißens miteinander verbunden werden.
The invention will now be described in detail with reference to the single drawing with reference to an embodiment. This shows:
In four steps the execution of the process for obtaining a composite piece of two workpieces, which are joined together by the method of friction welding.

Das Werkstück 10 liegt zunächst als erstes Werkstück 11 vor, das in den einzelnen Fertigungsschritten gemäß den Pos. 1. bis 4. im Schnitt dargestellt ist. Das erste Werkstück 11 kann ein beliebiges geeignetes Werkstück sein, das im vorliegenden Falle einen flanschähnlichen Vorsprung 17 aufweist, vgl. Pos. 1. Das erste Werkstück 11 ist bspw. mittels bekannter gießtechnischer Verfahren hergestellt und kann bspw. aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung oder einem beliebigen anderen geeigneten Werkstoff bestehen.The workpiece 10 is initially the first workpiece 11 before, which is shown in the individual manufacturing steps according to pos. 1st to 4th in section. The first workpiece 11 may be any suitable workpiece, in the present case a flange-like projection 17 has, cf. Pos. 1. The first workpiece 11 is, for example, produced by means of known casting processes and can, for example, consist of an aluminum or magnesium alloy or any other suitable material.

In den flanschartigen Vorsprung 17 wird ein Loch 13 gebohrt, oder auf sonstige geeignete Weise eingebracht. Das Loch 13 ist im vorliegenden Falle konisch ausgebildet und weist keinen Lochboden auf. Es sei darauf hingewiesen, daß das Loch bzw. die Bohrung 13 auch derart im ersten Werkstück 11 ausgebildet sein kann, daß ein Boden im Loch bzw. der Bohrung 13 verbleibt (nicht dargestellt).In the flange-like projection 17 becomes a hole 13 drilled, or introduced in any other suitable manner. The hole 13 is conical in the present case and has no hole bottom. It should be noted that the hole or the bore 13 also in the first workpiece 11 may be formed, that a soil in the hole or the bore 13 remains (not shown).

Nachfolgend wird ein zweites Werkstück 12, das in dem hier dargestellten Beispiel rotationssymmetrisch und ebenfalls konisch ausgebildet ist, mittels einer hier nicht dargestellten Einrichtung in Rotation, vgl. Pfeil 15, versetzt und in Bewegungsrichtung, vgl. Pfeil 16, in das Loch 13 unter fortlaufender Beibehaltung der Rotationsbewegung in Bewegungsrichtung 16 eingeführt.Subsequently, a second workpiece 12 , which in the example shown here is rotationally symmetrical and also conical, by means of a device not shown here in rotation, cf. arrow 15 , offset and in the direction of movement, cf. arrow 16 , in the hole 13 while continuously maintaining the rotational movement in the direction of movement 16 introduced.

Infolge des Kontaktes zwischen erstem Werkstück 11 und zweitem Werkstück 12 erfolgt ein Reibschweißvorgang, der so lange aufrechterhalten wird, bis die Schweißtemperatur unterhalb der Schmelztemperatur beider Werkstücke erreicht ist.As a result of the contact between the first workpiece 11 and second workpiece 12 a friction welding process takes place, which is maintained until the welding temperature below the melting temperature of both workpieces is reached.

Dabei wird dann ein Zustand gem. Pos. 3. der Zeichnung erreicht, bei der das Loch 13 mit dem zweiten Werkstück 12 unter Ausbildung einer Reibschweißverbindung zwischen dem ersten Werkstück 11 und dem zweiten Werkstück 12 gefüllt ist.In this case, a state gem. Pos. 3 of the drawing reaches where the hole 13 with the second workpiece 12 forming a Reibschweißverbindung between the first workpiece 11 and the second workpiece 12 is filled.

Gem. der Pos. 4. kann das zweite Werkstück 12, wie es in Pos. 2. dargestellt ist, auch mit einem Durchgangsloch 14 versehen sein, so daß das zweite Werkstück 12 auch in der Endposition bzw. im letzten Verfahrensschritt gem. Pos. 4. ein Durchgangsloch 14 aufweist. In diesem Falle ist die gesonderte Ausbildung eines Durchgangsloches 14 mittels eines Bohr- bzw. Fräsvorganges nicht erforderlich.Gem. Pos. 4, the second workpiece 12 , as shown in Pos. 2, also with a through hole 14 be provided so that the second workpiece 12 also in the final position or in the last procedural step acc. Pos. 4. a through hole 14 having. In this case, the separate formation of a through hole 14 Not required by a drilling or milling process.

Es ist aber auch möglich, das Durchgangsloch 14 durch das zweite Werkstück 12 hindurchzubohren bzw. zu -fräsen, nachdem es gem. der Pos. 3. ausgebildet worden ist, d.h. nachdem eine Reibschweißverbindung zwischen dem ersten Werkstück 11 und dem zweiten Werkstück 12 erreicht ist.But it is also possible, the through hole 14 through the second workpiece 12 durchzubehhren or to-milling, after it gem. Pos. 3. has been formed, ie after a Reibschweißverbindung between the first workpiece 11 and the second workpiece 12 is reached.

1010
Werkstückworkpiece
1111
erstes Werkstückfirst workpiece
1212
zweites Werkstücksecond workpiece
1313
Loch/BohrungHole / bore
1414
DurchgangslochThrough Hole
1515
Pfeil (Rotation)arrow (Rotation)
1616
Pfeil (Bewegungsrichtung)arrow (Direction of movement)
1717
Vorsprunghead Start

Claims (7)

Verfahren zur wenigstens lokalen Erhöhung der Festigkeit und/oder Belastbarkeit von Werkstücken, wobei ein erstes Werkstück zunächst mittels eines konventionellen Fertigungsverfahrens hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß a. das erste Werkstück nachfolgend im Bereich der zu erhöhenden Festigkeit und/oder erhöhenden Belastbarkeit mit einem Loch versehen wird und nachfolgend b. in das Loch ein aus einem festigkeits- und/oder belastbarkeitserhöhenden Werkstoff bestehendes zweites Werkstück eingebracht wird und c. in diesem Zustand das zweite Werkstück gegenüber dem ersten Werkstück nach der Methode des Reibschweißens relativ zueinander bis zum Erreichen der Schweißtemperatur unterhalb der Schmelztemperatur beider Werkstücke zur Schaffung einer Reibschweißverbindung zwischen beiden Werkstücken gerieben werden.Method for at least locally increasing the strength and / or loading capacity of workpieces, wherein a first workpiece is first produced by means of a conventional manufacturing method, characterized in that a. the first workpiece is subsequently provided with a hole in the region of the strength to be increased and / or increasing load capacity and subsequently b. a second workpiece consisting of a material that increases strength and / or load capacity is introduced into the hole, and c. In this state, the second workpiece relative to the first workpiece by the method of friction welding relative to each other until reaching the welding temperature below the melting temperature of both workpieces to create a Reibschweißverbindung between the two workpieces are rubbed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch im ersten Werkstück eine Bohrung ist und das zweite Werkstück eine rotationssymmetrische Form aufweist, wobei die Methode des Reibschweißens die des Reibrührschweißens oder des Reibkegelschweißens ist.Method according to claim 1, characterized in that that this Hole in the first workpiece a bore is and the second workpiece is a rotationally symmetric Form, wherein the method of friction welding that of the friction stir welding or the Reibkegelschweißens is. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch oder die Bohrung im ersten Werkstück durch das zweite Werkstück im miteinander verbundenen Zustand wenigstens teilweise ausgefüllt wird.Method according to one or both of claims 1 or 2, characterized in that the Hole or bore in the first workpiece by the second workpiece in the one another connected state is at least partially filled. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Werkstück in einem Gießfertigungsverfahren hergestellt wird.Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the first workpiece produced in a casting production process becomes. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das erste Werkstück aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung besteht.Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that at least the first workpiece made of a light metal or a light metal alloy. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leichtmetall Magnesium oder eine Magnesiumlegierung ist.Method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the light metal Magnesium or a magnesium alloy. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leichtmetall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist.Method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the light metal Aluminum or an aluminum alloy.
DE10337971A 2003-08-19 2003-08-19 Method for increasing the strength and / or load capacity of workpieces Expired - Fee Related DE10337971B4 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10337971A DE10337971B4 (en) 2003-08-19 2003-08-19 Method for increasing the strength and / or load capacity of workpieces
EP04762381A EP1656232A1 (en) 2003-08-19 2004-07-14 Method for increasing the stability and/or load carrying ability of work pieces by means of friction welding
PCT/DE2004/001521 WO2005018865A1 (en) 2003-08-19 2004-07-14 Method for increasing the stability and/or load carrying ability of work pieces by means of friction welding
JP2006523514A JP2007502711A (en) 2003-08-19 2004-07-14 Method for increasing workpiece stability and / or load capacity by friction welding
CA002535823A CA2535823A1 (en) 2003-08-19 2004-07-14 Method for increasing the stability and/or load carrying ability of work pieces by means of friction welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10337971A DE10337971B4 (en) 2003-08-19 2003-08-19 Method for increasing the strength and / or load capacity of workpieces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10337971A1 true DE10337971A1 (en) 2005-06-09
DE10337971B4 DE10337971B4 (en) 2006-08-17

Family

ID=34201662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10337971A Expired - Fee Related DE10337971B4 (en) 2003-08-19 2003-08-19 Method for increasing the strength and / or load capacity of workpieces

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1656232A1 (en)
JP (1) JP2007502711A (en)
CA (1) CA2535823A1 (en)
DE (1) DE10337971B4 (en)
WO (1) WO2005018865A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7726541B2 (en) * 2008-01-15 2010-06-01 Embraer-Empresa Brasileira De Aeronautica S.A. Friction plug welding methods and systems
JP4981707B2 (en) * 2008-02-26 2012-07-25 三菱重工業株式会社 Method of overlaying circular holes
DE102009060756A1 (en) * 2009-12-30 2011-07-07 Lufthansa Technik AG, 22335 Method for repairing a housing part of an aircraft engine
FR2973268A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa Producing metal coating on internal surface of barrel of cylindrical casing of combustion engine vehicle, by forming conical insert, fixing insert on spindle, rotating insert at constant speed by spindle, and accosting insert in barrel
EP3059028A1 (en) * 2015-02-20 2016-08-24 Siemens Aktiengesellschaft Cast iron part with a metallic functional area
CN105171225B (en) * 2015-08-25 2017-11-14 西北工业大学 The friction cold welding method for sealing of mild steel pass joint
GB2574377A (en) * 2018-05-29 2019-12-11 Acergy France SAS Sealing hollow structures

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4317408A1 (en) * 1993-05-18 1994-11-24 Atotech Deutschland Gmbh Method for reducing contact resistances due to corrosion, on anode and cathode rails of electrolytic baths, and arrangement for implementing the method
DE10006199A1 (en) * 2000-02-11 2001-08-30 Schott Glas Molded body made of brittle material

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3487530A (en) * 1967-10-09 1970-01-06 Abex Corp Method of repairing casting defects
GB9521571D0 (en) * 1995-10-20 1995-12-20 Welding Inst Improvements in friction plug extrusion
GB9713209D0 (en) * 1997-06-20 1997-08-27 British Aerospace Friction welding metal components
US5975406A (en) * 1998-02-27 1999-11-02 The Boeing Company Method to repair voids in aluminum alloys
JP2002283071A (en) * 2001-03-23 2002-10-02 Mazda Motor Corp Method and equipment for welding metallic member
JP4199446B2 (en) * 2001-09-12 2008-12-17 株式会社日立製作所 Friction stir welding equipment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4317408A1 (en) * 1993-05-18 1994-11-24 Atotech Deutschland Gmbh Method for reducing contact resistances due to corrosion, on anode and cathode rails of electrolytic baths, and arrangement for implementing the method
DE10006199A1 (en) * 2000-02-11 2001-08-30 Schott Glas Molded body made of brittle material

Also Published As

Publication number Publication date
EP1656232A1 (en) 2006-05-17
DE10337971B4 (en) 2006-08-17
CA2535823A1 (en) 2005-03-03
WO2005018865A1 (en) 2005-03-03
WO2005018865A8 (en) 2006-05-26
JP2007502711A (en) 2007-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10014078C2 (en) Method for producing a welding stud
DE4342436C2 (en) Plain bearings with a bearing shell
DE69713806T2 (en) ALUMINUM SHEET AND METHOD FOR WELDING COMPONENTS
DE2442785A1 (en) METHOD OF MANUFACTURING A SINGLE-PIECE RIM OR A RING PART
DE102009011913A1 (en) Thermal insulation layer system for use in gas turbine, comprises metallic adhesion-promoting layer, and ceramic thermal insulation layer applied on adhesion-promoting layer
DE102005047035B3 (en) A method of manufacturing a piston for an internal combustion engine and piston produced thereafter
DE1906524B1 (en) Process for the manufacture of ball joints
DE1937974A1 (en) Composite cast roll
DE102007045818B4 (en) A method of providing protection against galvanic corrosion for a magnesium or magnesium alloy component and a magnesium or magnesium alloy component prepared by the method
DE10337971A1 (en) Method for increasing the strength and / or load capacity of workpieces
DE102019114276A1 (en) Profiled nut of a screw drive, in particular ball screw nut of a ball screw drive and method for their production
DE102018212908A1 (en) Coated valve seat area of an internal combustion engine
DE3813860A1 (en) Method of welding together (joining) parts of composite materials
DE1913202C3 (en) Piston and process for its manufacture
DE102017115803A1 (en) Method for producing a metal component
DE102008031864A1 (en) Insert for piston of internal combustion engine i.e. diesel engine, has supporting and cavity base parts that are arranged radially at distance from each other and connected with one another by covers, such that cooling channel is formed
DE20109359U1 (en) Light metal studs for friction welding
DE102018123916A1 (en) Additive manufacturing process for a component
DE2320211C3 (en) Prefabricated component for a shaft, in particular garbage disposal shaft, made of a multilayer flat material and a method for producing the prefabricated component and blanks therefor
DE102020213292A1 (en) Process for producing a component composite and component composite
DE19901823B4 (en) Welding stud made of aluminum or an aluminum alloy and method for its production
DE102012101389A1 (en) Manufacturing composite component from metallic material, comprises casting a second metallic part on a first metallic part to form a contact zone, and drawing a weld seam along the contact zone
DE2109916C2 (en) Vehicle door or flap hinge mfr. - involves pressure welding of block cut from extruded material, to plate, and making eye hole
DE102010049443A1 (en) Component, in particular engine component, with an allocation feature and method
AT524755B1 (en) Casting with a first portion and a second portion with different properties, and method for producing the casting

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HELMHOLTZ-ZENTRUM GEESTHACHT ZENTRUM FUER MATE, DE

Free format text: FORMER OWNER: GKSS-FORSCHUNGSZENTRUM GEESTHACHT GMBH, 21502 GEESTHACHT, DE

Effective date: 20110418

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee