Reibschweißen vs. konventionelles Drehen: Wann welches Verfahren für die Wellenfertigung am besten geeignet ist

Die meisten Online-Artikel zum Thema „Reibschweißen vs. Drehen“ stellen es als einen Wettstreit der Verfahren dar. Das ist es aber nicht. Bei JEC werden die öffentlichen Produktseiten für die Hochleistungs-Reibschweiß- und Drehmaschinen so präsentiert, dass sie einen direkten Vergleich ermöglichen.Geschweißte Welle Sowohl die Produktlinie als auch der zugehörige Katalog für gedrehte Wellen beschreiben dasselbe technische Problem – die Herstellung einer Welle, die den Anforderungen an Belastung, Korrosion und Abmessungen genügt – und beantworten es mit zwei unterschiedlichen Verfahren, da die Konstruktion selbst zwei verschiedene Aspekte umfasst. Dieser Artikel beleuchtet die vier Dimensionen, von denen die Konstruktionsentscheidung abhängt.

Zwei Verfahren, zwei Materialstrategien: Warum Reibschweißen ein Problem löst, das Drehen nicht lösen kann

Der Kategorie ReibschweißenDie JEC-Konferenz beginnt mit einer speziellen Materialstrategie, die mit traditionellen Drehverfahren nicht erreicht werden kann: dem Verbinden von 45#- oder 42CrMo-Kohlenstoffstahl mit 304-, 316- oder 316L-Edelstahl in einem Arbeitsgang. WelleAuf der JEC-Produktseite wird das Verfahren als Methode zur Herstellung einer „starken metallurgischen Verbindung zwischen ungleichen Metallen“ beschrieben, wodurch eine Verbindung mit ausgezeichneter Torsionssteifigkeit, Dauerfestigkeit und Langzeitstabilität entsteht – und genau diese Materialkombination ist der Grund dafür. Welle existiert in dieser Konfiguration.

Das traditionelle Drechseln erzeugt ein Welle aus einem einzigen Metallstab. Wenn die Konstruktion Korrosionsbeständigkeit in der Kontaktzone (dem Teil, der chemischen Mischern, Lebensmitteln oder Pumpenflüssigkeit ausgesetzt ist) und hohe mechanische Festigkeit in der Antriebszone erfordert, ist die einzige Möglichkeit, beides mit einem einzigen Stab zu erreichen, die Spezifikation des gesamten Welle Die Stange wird aus der korrosionsbeständigsten Legierung gefertigt, die gleichzeitig die erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufweist. Diese Legierung ist teuer, schwer zu bearbeiten, und der größte Teil des Materials geht als Schweißspäne verloren. Reibschweißen umgeht dieses Problem, indem es ein Antriebssegment aus Kohlenstoffstahl mit einem Kontaktsegment aus Edelstahl in einem Arbeitsgang verbindet. Die Materialausnutzung des teureren Metalls beschränkt sich dabei auf den Bereich, der es benötigt.

Der zweite Grund für die Existenz des Reibschweißens als eigenständige Kategorie ist die Länge. Die maximale Stangenlänge, die ein Stahlwerk liefern kann, ist nach Durchmesser und Legierung festgelegt, und ab einer bestimmten Länge wird ein einzelner Stab nicht mehr verschweißt. Welle Die Konstruktion lässt sich nicht mehr durch Drehen fertigen. Reibschweißen verbindet kürzere Abschnitte zu einem längeren Bauteil. WelleDeshalb wird auf der JEC-Produktseite „anpassbare Durchmesser und Längen verfügbar“ als Hauptspezifikation aufgeführt. Im Folgenden wird der Vorgang an der Verbindungsstelle selbst beschrieben.

Die Verbindung im Zentrum: Wie sich eine reibgeschweißte Verbindung von einer gedrehten monolithischen Welle unterscheidet

Eine gedrehte monolithische Welle ist eine durchgehende Faserstruktur. Das Fasermuster folgt der Walzrichtung des Stabes, die mechanischen Eigenschaften sind über den gesamten Querschnitt gleichmäßig, und es gibt keine zu untersuchende Grenzfläche.Geschweißte Welle Die Kornstruktur ist auf beiden Seiten der Fügestelle identisch, jedoch wurde das Material an der Fügestelle selbst plastisch verformt, vermischt und wieder verfestigt. Das Ergebnis ist eine metallurgische, keine mechanische Verbindung – und die JEC-Produktseite beschreibt diese Verbindung ausdrücklich als „starke metallurgische Verbindung“ mit messbarer Torsionssteifigkeit, Dauerfestigkeit und Langzeitstabilität.

Für Käufer, die die beiden Verfahren vergleichen, stellt sich die Frage, ob die Schweißzone eine strukturelle Schwachstelle darstellt. Bei einer fachgerecht ausgeführten Schweißung ungleicher Metalle lautet die Antwort: Nein. Die Verbindungszone ist in der Regel mindestens so fest wie das schwächere der beiden Grundmaterialien und oft sogar fester als die angrenzende Wärmeeinflusszone. ISO 15620 (BSI-Gruppennormenspiegel)Die Schweißzone einer ordnungsgemäß vorbereiteten Reibschweißverbindung erreicht eine Zugfestigkeit, die einen definierten Prozentsatz der Zugfestigkeit des Grundmaterials mit geringerer Festigkeit beträgt, wobei der genaue Prozentsatz durch Verbindungsqualifizierungstests ermittelt wird.

Die Schweißnaht erfordert eine besondere technische Überlegung: die Wärmebehandlung nach dem Schweißen. Die plastische Verformung an der Nahtstelle hinterlässt beidseitig eine Wärmeeinflusszone. Das Gefüge in dieser Zone reagiert auf die nachfolgende Wärmebehandlung anders als das unbeeinflusste Grundmaterial. Die JEC-Spezifikation nennt „Abschrecken, Anlassen oder Induktionshärten“ als Wärmebehandlungsoptionen. Die Wahl hängt vom Kohlenstoffgehalt des Antriebsbereichs (45# vs. 42CrMo) und den Korrosionsschutzanforderungen des Kontaktbereichs (304 vs. 316L) ab. Die Empfehlung zur Wärmebehandlung ist die zweite technische Entscheidung nach dem Schweißprozess.

Kostenarchitektur: Werkzeugkosten pro Stück vs. Rüstzykluskosten in den beiden Prozessen

Traditionelles Drehen und Reibschweißen weisen entgegengesetzte Kostenstrukturen auf. Anmerkung zur DatenklassifizierungDie Kostenstrukturbeschreibung wird abgeleitet von Das Welding Institute (TWI) – weltweite Schweißexpertise und ist gekennzeichnet als branchenüblicher SortimentDas Drehen ist ein Werkzeugfertigungsverfahren, bei dem jedes Werkstück einzeln bearbeitet wird – jedes Stück ist einzigartig. Welle Die Konstruktion erfordert ein spezielles Programm, Werkzeuge und in der Regel eine Vorrichtung. Die Kosten summieren sich pro Stück und sind weitgehend unabhängig von der Losgröße. Reibschweißen ist ein aufrüstungsbasierter Prozess – die Schweißmaschine, die Vorrichtung und die Wärmebehandlung nach dem Schweißen verursachen fixe Rüstkosten, die über die gesamte Losgröße verteilt werden.

Bei der Prototypenfertigung und Kleinserienproduktion (niedrige zweistellige Losgrößen pro Artikel) ist das Drehen pro Stück fast immer günstiger, da die Kosten für die Reibschweißanlage noch nicht auf genügend Teile verteilt sind. Bei mittleren und hohen Stückzahlen (wie sie typischerweise in der OEM-Fertigung von JEC anfallen) ist das Reibschweißen bei Wellenkonstruktionen aus zwei verschiedenen Materialien gleichwertig oder sogar günstiger als das Drehen, da die Alternative darin bestünde, die gesamte Welle aus einem einzigen, teureren, korrosionsbeständigen Legierungsblock zu fertigen. Die Materialkostenersparnis bei dieser Welle aus einer einzigen Legierung macht sich im Preis pro Stück bemerkbar.

Beide Kostenmodelle berücksichtigen nicht die Lagerkosten. Eine gedrehte Welle aus einer einzigen, teuren Legierung bindet Betriebskapital im bereits gekauften, aber noch nicht bearbeiteten Stangenmaterial. Eine reibgeschweißte Welle hingegen verwendet kürzere Stangenabschnitte aus zwei verschiedenen Legierungen. Das im teureren Material gebundene Betriebskapital ist dabei proportional zur Länge der Kontaktzone und nicht zur Länge der gesamten Welle. Bei der Fertigung mit hoher Produktvielfalt, bei der dasselbe Antriebssegment mit verschiedenen Kontaktsegmenten innerhalb einer Produktfamilie verschweißt wird, ist der Lagervorteil des Reibschweißens erheblich.

Durchmesserstufenübergänge: Warum ein 4-stufiges Durchmesserprofil geschweißt günstiger ist als gedreht

Die meisten in der Praxis gefertigten Wellen sind keine Zylinder mit einheitlichem Durchmesser. Eine Motorwelle weist typischerweise drei bis fünf Durchmesserstufen entlang ihrer Länge auf – einen Antriebsabschnitt mit großem Durchmesser, einen kleineren Lagerzapfen, einen Gewinde- oder Keilwellenabschnitt, einen kleineren Dichtungszapfen usw. Bei einer gedrehten Welle ist jede Durchmesserstufe ein separater Drehvorgang: Der Rohling wird plangedreht, der größte Durchmesser wird gedreht, das Werkstück wird neu eingespannt, der nächste Durchmesser wird gedreht usw. Jeder Schritt verlängert die Zykluszeit.

Bei einer reibgeschweißten Welle können die Durchmesserstufen auf die beiden Schweißabschnitte aufgeteilt werden. Der Antriebsabschnitt wird so gedreht, dass er seine Durchmesserstufen umfasst, der Kontaktabschnitt wird entsprechend gedreht, und die Schweißung erfolgt an einem einzigen Durchmesserübergang zwischen den beiden Abschnitten. Die gesamte Drehzeit ist kürzer, da jeder Abschnitt kürzer ist und der Schweißzyklus ein einziger Arbeitsgang ist, der keine zusätzliche Zykluszeit für die Durchmesserstufen erfordert. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zeigt sich am deutlichsten beim 4-stufigen Profil, der gängigsten Wellenkonstruktion im JEC-Produktsortiment.

Die größte Gefahr bei reibgeschweißten, mehrstufigen Wellen liegt in der Durchmesserstufe an der Schweißnaht selbst. Die Schweißzone weist an einer einzigen axialen Position einen Übergang von einer Legierung zur anderen auf, und die Durchmesserstufe an dieser Stelle stellt eine potenzielle Ermüdungsstelle dar, wenn sie nicht korrekt angepasst wurde. Die JEC-Spezifikation fordert eine „präzisionsgeschliffene und polierte“ Oberfläche über die gesamte Welle, wodurch die Gefahr der Ermüdungsinitiierung beseitigt wird. Anmerkung zur DatenklassifizierungDer Zusammenhang zwischen der Schärfe der Schweißnahtstufe und der Dauerfestigkeit wird veröffentlicht in Öffentliche Verfahrensexpertise des Edison Welding Institute (EWI) und ist gekennzeichnet als branchenüblicher SortimentDie

Materialnutzung: Die Fähigkeit der Schweißnaht, Kohlenstoffstahl mit Edelstahl zu verbinden

Anmerkung zur DatenklassifizierungDie Beschreibungen der Materialkombinationen in diesem Abschnitt stammen von den veröffentlichten Produktseiten von JEC und sind entsprechend gekennzeichnet. Vom Hersteller veröffentlichte SpezifikationenAuf der Produktseite von JEC für reibgeschweißte Wellen wird als Grundwerkstoff hochfester Kohlenstoffstahl (45# oder 42CrMo) und als Arbeitsmaterial Edelstahl (304, 316 oder 316L) angegeben. Der Kohlenstoffstahlbereich gewährleistet die mechanische Festigkeit und Steifigkeit des Drehmomentübertragungsweges; der Edelstahlbereich sorgt für Korrosionsbeständigkeit und die Einhaltung der Hygienevorschriften im Kontaktbereich. Auf derselben Produktseite wird auch legierter Stahl (40Cr, 42CrMo) als Alternative für Konstruktionen aufgeführt, die eine höhere mechanische Festigkeit ohne Korrosionsbeständigkeit erfordern.

Die Materialausnutzungsanalyse ist das stärkste Argument für das Reibschweißen in Konstruktionen, bei denen Kontakt- und Antriebsbereich unterschiedliche Materialanforderungen stellen. Eine monolithische Welle aus 316L-Edelstahl würde zwar die Korrosionsbeständigkeit im Kontaktbereich gewährleisten, den Antriebsbereich jedoch überdimensionieren und einen hohen Materialverlust durch die Bearbeitung verursachen. Eine monolithische Welle aus 42CrMo-Legierungsstahl hingegen würde die mechanische Festigkeit im Antriebsbereich erreichen, die Korrosionsbeständigkeit im Kontaktbereich jedoch nicht gewährleisten. Reibschweißen vereint beide Eigenschaften in den jeweils benötigten Bereichen, und die Materialkosten spiegeln den tatsächlichen Materialbedarf der einzelnen Bereiche wider.

Das Argument der Materialausnutzung gilt auch für die Wärmebehandlung. Abschrecken, Anlassen und Induktionshärten weisen jeweils unterschiedliche Zykluszeiten und Energiekosten auf, und die optimale Wärmebehandlung für den Antriebsteil aus Kohlenstoffstahl unterscheidet sich typischerweise von der optimalen für den Kontaktbereich aus Edelstahl. Bei einer reibgeschweißten Welle kann jeder Abschnitt vor dem Schweißen optimal wärmebehandelt werden, und die Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann ein einziger Spannungsarmglühzyklus bei niedriger Temperatur sein, der die Schweißzone behandelt, ohne die Grundwerkstoffe zu überbeanspruchen. Die JEC-Produktseite führt die Wärmebehandlungsoptionen als primäre Spezifikation auf.

Toleranz und Nachbearbeitung nach dem Schweißen: Welches Verfahren die beste Endpräzision erzielt?

Das traditionelle Drehen bietet im Vergleich zum Reibschweißen eine deutlich höhere Toleranz. Eine gedrehte monolithische Welle kann präzisionsgeschliffen werden, mit einer Durchmessertoleranz und Rundheit im Mikrometerbereich und Oberflächenrauheitswerten unter 0,2 µm Ra an den kritischen Lager- und Dichtungszapfen. Beim Reibschweißen entsteht eine kleine, aber messbare Verformung in der Schweißzone – die Wärmeeinbringung und der Stauchdruck führen zu einer geringen axialen Verkürzung und einer geringen Durchmesserzunahme an der Verbindungsstelle. Eine Nachbearbeitung ist erforderlich, um die Schweißzone wieder auf die Präzisionstoleranz der restlichen Welle zu bringen.

Die JEC-Produktspezifikation berücksichtigt dies, indem sie „präzisionsgeschliffen und poliert“ als Standard-Oberflächenbearbeitung über die gesamte Welle vorgibt. Dies bedeutet, dass die Nachbearbeitung nach dem Schweißen in den Standardproduktionsprozess integriert und nicht als Sondervorgang behandelt wird. Die Schweißzone wird mit der gleichen Durchmessertoleranz wie der Rest der Welle geschliffen und auf die gleiche Oberflächengüte poliert. Abschließend erfolgt eine Maßprüfung über die gesamte Länge. Das JEC-Qualitätssystem (zertifiziert nach ISO 9001 und IATF 16949) schreibt für jede Produktionscharge Maßprüfung, Härteprüfung, Schweißnahtprüfung und Oberflächenqualitätsprüfung vor.

Der Vorteil der reibgeschweißten Welle hinsichtlich der Endpräzision liegt in der gleichmäßigen Oberflächengüte über die gesamte Länge. Eine gedrehte monolithische Welle weist selbst nach präzisionsgeschliffener Ausführung aufgrund des Verschleißes und des Nachschleifens der Schleifscheibe leichte axiale Abweichungen in der Oberflächengüte auf. Eine reibgeschweißte Welle, die in einem einzigen Arbeitsgang nach dem Schweißen geschliffen und poliert wurde, besitzt eine gleichmäßigere Oberflächengüte. Dies führt zu einem gleichmäßigeren Reibungsverhalten bei dynamischen Dichtungsanwendungen und einer gleichmäßigeren Dauerfestigkeit bei rotierenden Biegeanwendungen. Anmerkung zur DatenklassifizierungDie Beziehung zwischen Oberflächenbeschaffenheit und Konsistenz wird veröffentlicht in Die fortschrittliche Fertigungsberichterstattung über Manufacturing Tomorrow und ist gekennzeichnet als branchenüblicher SortimentDie

Die Entscheidungsmatrix: 6 Wellenkonstruktionen – Zuordnung zu Reibschweißen oder traditionellem Drehen

Die Entscheidung zwischen Reibschweißen und konventionellem Drehen ist eine Konstruktionsentscheidung, keine Entscheidung bezüglich des Verfahrens. Die sechs unten aufgeführten Konstruktionen decken die gängigsten Motorwellen-, Keilwellen- und Abstreifwellenkonstruktionen im JEC-Produktsortiment ab, und jede Konstruktion lässt sich eindeutig einem bestimmten Verfahren zuordnen.

Automobilwelle aus einem einzigen Material, Länge unter 1 Meter, keine Korrosionsanforderungen. Traditionelles Drehen. Die Welle wird aus einem einzigen Stück Kohlenstoffstahl mit einem einheitlichen Durchmesser oder einem zweistufigen Profil gefertigt, und die Bearbeitung ist die kostengünstigste Methode. Reibschweißen verursacht zusätzliche Rüstkosten ohne Materialvorteil.

Industriewelle aus einem einzigen Material, Länge über 1 Meter, keine Korrosionsanforderungen. Traditionelles Drehen, sofern Stangenmaterial verfügbar ist; Reibschweißen, falls die benötigte Länge die längste verfügbare Stange überschreitet. Auf der JEC-Produktseite werden speziell für diesen Fall „anpassbare Durchmesser und Längen“ aufgeführt.

Zweikomponentenwelle mit Antriebswelle aus Kohlenstoffstahl und Kontaktwellen aus Edelstahl (Chemiemischer, Lebensmittelverarbeitung, Wasseraufbereitung). Reibschweißen. Dies ist die Standardkonstruktion für die JEC-Hochleistungs-Reibschweißwellenreihe, und der Kostenvorteil bei der Verwendung von nur dem benötigten Edelstahl in der Kontaktzone ist das stärkste Argument für das Verfahren.

Welle aus drei oder mehr Materialien mit Edelstahl-Lagerhülse, Antriebswelle aus einer Legierung und Montageflansch aus Kohlenstoffstahl. Reibschweißen in zwei aufeinanderfolgenden Schweißvorgängen. Die erste Schweißung verbindet den Flansch aus Kohlenstoffstahl mit dem Antriebsteil aus Aluminiumlegierung; die zweite Schweißung verbindet die Lagerhülse aus Edelstahl mit dem Antriebsteil aus Aluminiumlegierung. Dies ist die komplexeste Konstruktion im JEC-Produktsortiment und profitiert am meisten von den Materialkosteneinsparungen pro Stück.

Monolithischer Schaft, bei dem die Legierungsauswahl über die gesamte Länge optimiert werden kann. Traditionelles Drehen. Wenn die Konstruktionsanforderungen durch eine einzige Legierung ohne Korrosionsschutz und ohne Längenbeschränkung erfüllt werden können, ist das Drehen die kostengünstigste und schnellste Option.

Risikoärmerer Einstieg in eine neue Schachtlinie. Zunächst das traditionelle Drehen, anschließend das Reibschweißen. Das Drehen ist in Bezug auf Konstruktion und Prüfung am unkompliziertesten und lässt sich am einfachsten bei einem neuen Lieferanten qualifizieren. Nach erfolgreicher Qualifizierung kann im nächsten Konstruktionsdurchgang das Reibschweißen hinsichtlich Materialeinsparungen bewertet werden.

Die 7-Punkte-RFQ-Spezifikation, die Käufer an eine Anfrage zur Wellenfertigung anheften sollten

Bevor Sie eine Angebotsanfrage für die Wellenfertigung an einen Lieferanten senden – auch an einen von JEC beauftragten Wellenhersteller –, heften Sie diese sieben Punkte unbedingt an den Anfang des Dokuments. Fehlt einer dieser Punkte, sind die Angebote nicht vergleichbar.

1. Materialspezifikation für jeden Abschnitt der Welle Beispielsweise Antriebsmaterial Abschnitt 45# oder 42CrMo (gemäß öffentlicher JEC-Materialliste), Kontaktmaterial Abschnitt 304 oder 316L. Die Materialspezifikation sollte auf dem Briefkopf des Lieferanten stehen, nicht nur auf einem allgemeinen Datenblatt.
2. Maßzeichnung mit allen Durchmesserstufen und der Länge jedes Abschnitts – einschließlich der Durchmesserstufe im Schweißbereich, falls Reibschweißen in Betracht gezogen wird. Die Zeichnung sollte angeben, welche Abschnitte verbunden und welche monolithisch sind.
3. Prozesspräferenz und Prozessdisqualifizierung — Reibschweißen bevorzugt, Drehen zulässig oder eines der beiden Verfahren vorgeschrieben. Für die JEC-Produktlinie gilt das öffentliche Reibschweißverfahren. Reibschweißwelle Die Spezifikation ist der Ausgangspunkt für die Leistungsfähigkeit des Reibschweißprozesses.
4. Wärmebehandlungsspezifikation für jeden Abschnitt — Abschrecken, Anlassen oder Induktionshärten des Antriebsbereichs; Spannungsarmglühen im Schweißbereich. Die von JEC veröffentlichten Wärmebehandlungsoptionen sollten konsultiert werden.
5. Oberflächenbeschaffenheitsspezifikation Beispielsweise präzisionsgeschliffen und poliert mit einem definierten Ra-Wert an den Lager- und Dichtungszapfen. Die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit sollten in der Zeichnung und nicht nur in der Angebotsanfrage des Lieferanten aufgeführt sein.
6. Prüf- und Zertifizierungsanforderung — Maßprüfung, Härteprüfung, Schweißnahtprüfung, Oberflächenqualitätsprüfung und ISO 9001 / IATF 16949-Zertifizierung. Das JEC-Qualitätssystem ist veröffentlicht; der Käufer sollte die Zertifizierungsdokumente vor der Bestellung anfordern.
7. Mindestbestellmenge, Lieferzeit und Werkzeugamortisation Ab welcher Auftragsmenge stabilisiert sich der Stückpreis? Wie lange ist die Lieferzeit von der Bestellung bis zur Auslieferung ab Werk? Und wie hoch sind die Kosten für die spezielle Schweißvorrichtung bzw. das spezielle Drehprogramm? Lassen Sie sich diese drei Angaben schriftlich geben, bevor Sie die Bestellung aufgeben. Bei einer reibgeschweißten Welle sind die Kosten für die Vorrichtung höher; bei einer gedrehten Welle sind die Kosten für das Drehprogramm höher.

Reibschweißen und traditionelles Drehen, beides in derselben Werkstatthalle

JEC veröffentlicht sowohl das Sortiment an reibgeschweißten Wellen als auch den zugehörigen Katalog für gedrehte Wellen, da es für ein und dasselbe technische Problem keine einheitliche Lösung gibt. Reibschweißen eignet sich, wenn die Konstruktion zwei verschiedene Metalle in einer Welle erfordert, die Länge die längste Stangenlänge übersteigt oder eine monolithische Welle aus einer einzigen Legierung zu teuer ist. Traditionelles Drehen ist die richtige Wahl, wenn die Konstruktion aus einem einzigen Material über die gesamte Länge besteht, die Bestellmenge gering ist oder die Toleranzen enger sind, als es die Nachbearbeitung nach dem Schweißen ermöglicht. Für Einkäufer, die JEC evaluieren, ist der Prüfungsprozess derselbe: Fordern Sie die veröffentlichte Materialliste, das Wärmebehandlungsprotokoll, die Prüf- und Zertifizierungsdokumente sowie die Stückkosten für die geplante Bestellmenge an. Kontaktieren Sie das JEC-Team über [Kontaktinformationen einfügen]. Kontaktieren Sie uns Seite.

Häufig gestellte Fragen

Wann ist Reibschweißen eindeutig die richtige Wahl gegenüber dem herkömmlichen Drehen?

Reibschweißen ist eindeutig die richtige Wahl, wenn die Wellenkonstruktion die Verbindung zweier unterschiedlicher Metalle erfordert – beispielsweise eines hochfesten Antriebsteils aus Kohlenstoffstahl (wie 45# oder 42CrMo, wie JEC auf seiner Produktseite für Hochleistungs-Reibschweißwellen angibt) und eines Kontaktteils aus Edelstahl (wie 304, 316 oder 316L). Beim traditionellen Drehen wird eine monolithische Welle aus einem einzigen Stab gefertigt, sodass die gleiche Kombination aus Korrosionsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit nicht in einem Stück erreicht werden kann. Dasselbe gilt für die Länge: Ist die fertige Welle länger als der längste vom Stahlwerk lieferbare Stab, stößt das traditionelle Drehen an die Grenzen der Materialverfügbarkeit, die beim Reibschweißen umgangen werden.

Hinterlässt das Reibschweißen eine metallurgische Schwachstelle an der Verbindungsstelle?

Nein, wenn die Verbindung fachgerecht hergestellt wurde. Die Produktbeschreibung von JEC besagt, dass „Reibschweißen eine starke metallurgische Verbindung zwischen ungleichen Metallen erzeugt und so eine Verbindung mit ausgezeichneter Torsionssteifigkeit, Dauerfestigkeit und Langzeitstabilität herstellt.“ Die Verbindungszone ist bei fachgerecht verschweißten Verbindungen ungleicher Metalle mindestens so fest wie das schwächere der beiden Grundmaterialien – und oft sogar fester als die angrenzende Wärmeeinflusszone. Fehlvorstellungen, die Schweißzone sei eine Schwachstelle, lassen sich typischerweise auf unzureichende Schweißparameter, ungenügenden Stauchdruck oder eine unzureichende Wärmebehandlung nach dem Schweißen zurückführen.

Wie verhalten sich die Stückkosten einer reibgeschweißten Welle im Vergleich zu einer gedrehten Welle?

Bei der Prototypen- und Kleinserienfertigung sind die Stückkosten beim Reibschweißen höher als beim herkömmlichen Drehen, da die Schweißanlage, die Vorrichtung und die Wärmebehandlung nach dem Schweißen fixe Rüstkosten verursachen, die sich über die kleine Losgröße amortisieren. Bei mittleren und hohen Stückzahlen – dem Bereich, in dem die OEM-Produktion von JEC typischerweise angesiedelt ist – sind die Stückkosten des Reibschweißens für Wellenkonstruktionen mit zwei verschiedenen Materialien vergleichbar mit oder sogar niedriger als die des Drehens, da die Alternative darin bestünde, die gesamte Welle aus einem einzigen, teureren, korrosionsbeständigen Legierungsblock zu fertigen. Die entscheidende Stückzahl ist vom jeweiligen Bauteil abhängig, liegt aber typischerweise bei einigen Losen im niedrigen zweistelligen Bereich pro Artikelnummer.