DE3906582C1 - Friction welding process - Google Patents

Abstract

In a friction welding process for joining two components to one another, in the course of which one component is rubbed under high pressure against the other component in particular by rotary movement until the contact zone between the two components has reached the temperature suitable for a weld, then the pressure of the two components against one another is increased and maintained until the two components in the contact zone are welded to one another, and after that the contact zone is cooled down, provision is made for the friction welding to be carried out in a vacuum-tight and gas-tight container in which any ambient media are used.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reibschweißverfahren zum Ver­ binden von zwei Bauteilen miteinander, wobei das eine Bauteil unter hohem Druck gegen das anderen Bauteil auf diesem so lange insbesondere durch drehende Bewegung ge­ rieben wird, bis die Kontaktzone zwischen den beiden Bau­ teilen die für eine Schweißung geeignete Temperatur er­ reicht hat, anschließend der Druck der beiden Bauteile gegeneinander erhöht und so lange aufrechterhalten wird, bis die beiden Bauteile in der Kontaktzone miteinander verschweißt sind, und danach die Kontaktzone abgekühlt wird.The invention relates to a friction welding process for Ver bind two components together, the one Component under high pressure against the other component this so long in particular by rotating movement ge will rub until the contact zone between the two construction divide the temperature suitable for a weld enough, then the pressure of the two components against each other and is maintained as long as until the two components in the contact zone with each other are welded, and then the contact zone cooled becomes.

Das Verbinden von Bauteilen durch Reiben ist ein altes bewährtes Verfahren, das unter dem Namen Reibschweißen bekannt ist. Bei diesem Verfahren wird ein Bauteil unter Druckbelastung so lange auf einem anderen gerieben, vor­ zugsweise durch drehende Bewegung, bis die Kontaktzone die für eine Schweißung geeignete Temperatur erreicht hat. An das Aufheizen durch Reiben schließt sich ein Stauchvorgang an, bei dem die weichen oder sogar aufge­ schmolzenen Bereiche der Bauteile aufgerissen, plastisch deformiert und heftig aufeinandergedrückt werden. Dabei bildet sich meist ein großer Wulst aus Material, das aus der Kontaktzone herausgedrückt worden ist. Nach dem Ab­ kühlen der nunmehr verbundenen Bauteile ist der Schweiß­ vorgang beendet.The connection of components by rubbing is an old one Proven process, which is called friction welding is known. In this process, a component is under Pressure load rubbed on another so long before preferably by rotating movement until the contact zone reaches the temperature suitable for a weld Has. This includes heating up by rubbing Upset process in which the soft or even opened melted areas of the components torn open, plastic deformed and pressed violently together. Here usually a large bulge of material that forms  the contact zone has been pushed out. After the Ab cooling the now connected components is the sweat process finished.

Das Reibschweißen wird üblicherweise in Luft durchge­ führt, so daß Materialien, die bei Temperatur mit den Be­ standteilen der Luft reagieren, nach dem üblichen Reib­ schweißverfahren nicht miteinander verbunden werden kön­ nen. Beim Reibschweißen bilden sich Funken und Metall­ spritzer. Die Oberflächen der zu verbindenden Bauteile können nicht desoxidiert oder konditioniert in die Schweißprozedur eingebracht werden, so daß dadurch eine weitere Einschränkung in der Wahl der verschweißbaren Ma­ terialien gegeben ist.Friction welding is usually carried out in air leads so that materials that are at temperature with the loading components of the air react after the usual friction welding process can not be connected nen. Sparks and metal are formed during friction welding splashes. The surfaces of the components to be connected cannot be deoxidized or conditioned in the Welding procedure are introduced, so that a further restriction in the choice of weldable dimensions materials is given.

Es ist bekannt, das Reibschweißen unter Schutzgas durch­ zuführen (vgl. DE-PS 34 01 078). Dieses Verfahren gleicht bezüglich der Erzeu­ gung der Schutzgasatmosphäre um die Schweißstelle herum dem Wolfram-Inert-Gas-Schmelzschweißen. Dabei wird die Reib- und Kontaktzone während der gesamten Reibschweiß­ prozedur von einem Inertgas umspült, wodurch der Luftzu­ tritt zu der Reib- und Kontaktzone verhindert werden soll. Aufgrund der Reibprozedur und der Temperaturprofile und wegen der notwendigen Strömungsgeschwindigkeiten des Schutzgases muß mit erheblichen Turbulenzen und unkalku­ lierbaren Abweichungen vom geplanten Strömungszustand im Schutzgas und an den Grenzflächen zur Umgebung gerechnet werden. Diese Turbulenzen und Abweichungen sowie die im Schutzgas enthaltenen Restverunreinigungen bringen mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit unerwünschte Gase an die Reib- und Kontaktzone, so daß dieses Verfahren nur einen begrenzten Schutz gegen Zutritt von Luft gewährlei­ sten und damit die Palette der Materialkombinationen auch nur in begrenztem Maße erweitern kann.It is known to carry out friction welding under protective gas feed (see DE-PS 34 01 078). This process is the same in terms of production protection gas atmosphere around the welding point the tungsten inert gas fusion welding. The Friction and contact zone during the entire friction sweat procedure is flushed with an inert gas, causing the air to occurs to the friction and contact zone can be prevented should. Due to the rubbing procedure and the temperature profiles and because of the necessary flow rates of the Inert gas must undergo considerable turbulence and uncalcify measurable deviations from the planned flow state in Shielding gas and at the interfaces to the environment will. These turbulences and deviations as well as those in the Protective gas contained residual contaminants bring a certain likelihood of unwanted gases the friction and contact zone, so this method only provide limited protection against entry of air and thus the range of material combinations can only expand to a limited extent.

Gemäß einem weiteren bekannten Verfahren wird das Reib­ schweißverfahren unter Schutzflüssigkeit durchgeführt. Dieses Verfahren verhindert den Zutritt der Luft an die Reibstelle bis auf den Bruchteil, der in der Schutzflüs­ sigkeit enthalten ist. Bei der Bestimmung der Luftmenge, die in der Flüssigkeit enthalten ist, sind die starken Wallungen der Flüssigkeit, die von der Drehbewegung und den Siedevorgängen herrühren, zu berücksichtigen. Zudem müssen die in diesem Verfahren eingesetzten Materialien bei Schweißtemperatur mit der Schutzflüssigkeit oder deren Dämpfen verträglich sein. Daneben muß der Wärmeab­ fuhr an die Schutzflüssigkeit Beachtung geschenkt werden.According to another known method, the friction  welding process carried out under protective liquid. This procedure prevents the air from entering the Friction point down to the fraction that in the protective rivers liquid is included. When determining the amount of air, which is contained in the liquid are the strong ones Flushes of fluid caused by the rotary motion and the boiling processes to take into account. In addition the materials used in this procedure at welding temperature with the protective liquid or whose vapors are tolerable. In addition, the heat attention should be paid to the protective liquid.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reib­ schweißverfahren der einleitend genannten Art anzugeben, bei dem die Reib- und Schweißstelle von der Umgebung ab­ geschirmt ist und der Zutritt von unerwünschten Stoffen zur Reib- und Schweißstelle verhindert wird. Gleichzeitig sollen auch neue Möglichkeiten und Perspektiven für den Einsatz des Reibschweißens eröffnet werden.The invention has for its object a friction specify welding processes of the type mentioned in the introduction, where the friction and welding point depends on the environment is shielded and the access of undesirable substances to the friction and welding point is prevented. At the same time new opportunities and perspectives for the Use of friction welding can be opened.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Reibschweißen in einem vakuum- und gasdichten Behäl­ ter durchgeführt wird, in dem beliebige Umgebungsmedien eingesetzt werden.This object is achieved in that friction welding in a vacuum and gas-tight container ter is carried out in any surrounding media be used.

Hierdurch werden die Nachteile und Einschränkungen der bekannten Reibschweißverfahren ausgeschaltet. Bezüglich der metallurgischen Vorgänge handelt es sich dabei nur bedingt um ein klassisches Schweißverfahren, so daß der Begriff Reibschweißen auf jegliche Art von Verbinden durch Reiben ausgedehnt werden muß.This eliminates the disadvantages and limitations of known friction welding process turned off. In terms of the metallurgical processes are only involved due to a classic welding process, so that Term friction welding on any type of connection must be expanded by rubbing.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Verfahren bietet den Vorteil, daß die in dem vakuum- und gasdichten Behälter eingesetzten Umgebungsmedien nur nach den Erfordernissen der jeweiligen Reibschweißprozedur und der jeweiligen Ma­ terialien ausgewählt werden. Die dichte Abschirmung der Reib- und Schweißstelle von der Umgebung verhindert zu­ verlässig den Zutritt von unerwünschten Stoffen zur Reib- und Schweißstelle und eröffnet darüber hinaus neue Mög­ lichkeiten und Perspektiven für den Einsatz des Reib­ schweißens.The method designed according to the invention offers the Advantage that in the vacuum and gas-tight container ambient media used only according to requirements the respective friction welding procedure and the respective Ma  materials can be selected. The dense shielding of the Friction and welding from the environment prevented reliable access of undesirable substances to the friction and welding point and also opens new possibilities opportunities and perspectives for the use of friction welding.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können als Umge­ bungsmedien Vakuum, Inertgas, reduzierende Atmosphäre, chemisch aktives Gas und dgl. eingesetzt werden.In a further embodiment of the invention can as a vice vacuum, inert gas, reducing atmosphere, chemically active gas and the like can be used.

Es besteht auch die Möglichkeit, als Umgebungsmedien Flüssigkeiten einzusetzen.There is also the option of being surrounding media Use liquids.

Die Umgebungsmedien können in beliebiger Reihenfolge ein­ gesetzt werden, so daß in bezug zum Umgebungsmedium keine Einschränkungen mehr in der Wahl der Materialien besteht.The surrounding media can be in any order be set so that none in relation to the surrounding medium There are more restrictions in the choice of materials.

Durch die Möglichkeit, Vakuum in UHV-Qualität zu errei­ chen und bei Gasen oder Flüssigkeiten extrem saubere Be­ dingungen einhalten zu können, können einmal erreichte Oberflächenzustände auch über längere Zeiten ohne Verän­ derungen konserviert werden.With the possibility to achieve vacuum in UHV quality and extremely clean beings with gases or liquids Being able to comply with conditions can be achieved once Surface states without changes even over long periods changes are preserved.

Zweckmäßig wird der Behälter mit Gasen und Flüssigkeiten in beliebiger und fest einstellbarer Zusammensetzung und in beliebiger zeitlicher Reihenfolge und mit beliebigem Druck gefüllt oder im Kreislauf durchströmt. - Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, sich den jeweiligen Materialien optimal anzupassen.The container with gases and liquids is useful in any and permanently adjustable composition and in any chronological order and with any Pressure filled or flowed through in the circuit. - Thereby it is possible in a simple way to look at each Adapt materials optimally.

Des weiteren empfiehlt es sich, daß die Oberflächen der aneinander reibenden Bauteile im im Behälter eingebauten Zustand auf physikalischem, chemischem oder mechanischem Wege gesäubert und desoxidiert werden oder durch mechani­ schen Materialabtrag aufeinander angepaßt werden. Furthermore, it is recommended that the surfaces of the components rubbing against each other in the built-in container Condition on physical, chemical or mechanical Ways to be cleaned and deoxidized or by mechani the material removal can be adjusted to one another.  

Damit ist die Möglichkeit gegeben, die Oberflächen, die gegeneinander gerieben werden sollen, schrittweise zu säubern, zu verändern und zu konditionieren, und zwar im Hinblick auf optimale Schweißergebnisse.This gives you the opportunity to create the surfaces that should be rubbed against each other, gradually clean, change and condition, in With regard to optimal welding results.

Mit dem Einsatz von mechanischen Methoden zur Behandlung der Oberflächen, wie beispielsweise Schleifen, Schmir­ geln, Feilen, Polieren, lassen sich auch stabile Oxide, wie beispielsweise Chromoxid, Aluminiumoxid, im kalten Zustand entfernen. Wenn dies in einer UHV-Umgebung oder in reduzierender Atmosphäre geschieht, bleibt der oxid­ freie Zustand auch für den nachfolgenden Verfahrens­ schritt erhalten, so daß hierbei genau wie bei den auf chemischem oder physikalischem Wege konditionierten Ober­ flächen neue Verbindungstechnologien durch diese Art des Reibschweißens möglich werden.With the use of mechanical treatment methods the surfaces, such as grinding, Schmir gel, filing, polishing, stable oxides, such as chromium oxide, aluminum oxide, in the cold Remove condition. If this is in a UHV environment or happens in a reducing atmosphere, the oxide remains free condition also for the subsequent procedure receive step, so that this is exactly the same as for chemically or physically conditioned upper surface new connection technologies through this type of Friction welding become possible.

Wenn die Oberflächen in der Reibzone mit den vorstehend beschriebenen Verfahren gereinigt, desoxidiert und kondi­ tioniert sind, sind Reibschweißungen auch auf niedrigem Temperaturniveau durchführbar. Das bedeutet beispielswei­ se, daß auch Materialien mit Gefügen, die nur bis zu ei­ ner gewissen Temperatur stabil sind, beispielsweise Ver­ gütungsgefüge, ODS-Legierungen, eine Reibschweißprozedur ohne Gefügeveränderung durchlaufen können.If the surfaces in the friction zone with the above described processes cleaned, deoxidized and condi friction welds are also on low Feasible temperature level. That means, for example se that even materials with structures that only up to egg ner certain temperature are stable, for example Ver quality structure, ODS alloys, a friction welding procedure can go through without structural changes.

Für eine solche Reibschweißprozedur auf niedrigem Tempe­ raturniveau ist es besonders wichtig, daß die zu verbin­ denden Flächen geometrisch aufeinander angepaßt sind. Hierfür bietet sich insbesondere die vorstehend erwähnte mechanische Oberflächenbehandlung an, die sich sehr gut in den gesamten Ablauf einfügen läßt.For such a friction welding procedure at low temperature ratur level, it is particularly important that the the surfaces are geometrically matched. The above-mentioned is particularly suitable for this mechanical surface treatment that works very well can be inserted into the entire process.

Vorteilhafterweise werden die Oberflächen der aneinander reibenden Bauteile im im Behälter eingebauten Zustand chemisch verändert oder beschichtet. Advantageously, the surfaces of each other rubbing components when installed in the container chemically modified or coated.  

Wenn die Oberflächen für den Reibschweißvorgang sauber konditioniert sind, ist unter Umständen keine große Reib­ arbeit, wohl aber eine gewisse Temperatur für das Gelin­ gen der Reibschweißverbindung erforderlich.When the surfaces for the friction welding process are clean conditioned, may not be a big rub work, but a certain temperature for the gelin required for the friction weld connection.

Für diesen Fall empfiehlt es sich, daß die aneinander reibenden Bauteile durch eine Zusatzheizung aufgeheizt werden. Eine Zusatzheizung ist optimal, die die Schweiß­ zone durch Strahlung oder Wärmeleitung auf das gewünschte Temperaturniveau aufheizt. Diese Zusatzheizung kann auch zur Unterstützung der Oberflächenkonditionierung genutzt werden.In this case, it is recommended that the one another rubbing components heated by an additional heater will. An additional heater is optimal, the sweat zone by radiation or heat conduction to the desired Temperature level is heating up. This additional heater can also used to support surface conditioning will.

Bei sorgfältiger Oberflächenpräparation kann ohne nen­ nenswerten Wulst und mit hoher geometrischer Genauigkeit geschweißt werden.With careful surface preparation can be without significant bead and with high geometric accuracy be welded.

Beim Schweißen im Vakuum oder einem Medium mit schlechter Wärmeleitfähigkeit können die Wärmeverluste aus der Schweißstelle sehr gering gehalten werden, so daß die Aufheizung durch das Reiben sehr stark lokalisiert werden kann. Dies führt zu einer Verkürzung der Aufheizzeit und damit zu einer geringeren Temperaturbeanspruchung der Grundwerkstoffe. Zugleich wird der Schweißbereich sehr schmal, was sich auch in einer geringen Wulstbildung und in hoher geometrischer Formtreue zeigt.When welding in vacuum or a medium with poor Thermal conductivity can reduce heat loss from the The weld is kept very low, so that the Heating by rubbing can be localized very strongly can. This leads to a shortening of the heating time and thus to a lower temperature stress of the Base materials. At the same time, the welding area becomes very narrow, which can also be seen in a slight bulge and shows in high geometric form fidelity.

Es ist möglich, gleiche oder unterschiedliche Metalle miteinander, Metalle mit keramischen Werkstoffen oder ke­ ramische Werkstoffe miteinander reibzuverschweißen.It is possible to use the same or different metals with each other, metals with ceramic materials or ke ram materials friction welded together.

Durch die Möglichkeit, auf niedrigem Temperaturniveau Reibschweißverbindungen herzustellen, werden die Verbin­ dungszonen auch bei unterschiedlichen thermischen Ausdeh­ nungskoeffizienten nur gering belastet. Dies ist insbe­ sondere für Metall-Keramikverbindungen wichtig. Due to the possibility of a low temperature level Establishing friction welded connections becomes the verbin zones with different thermal expansion only slightly loaded. This is especially true especially important for metal-ceramic connections.  

Je nach eingestelltem Medium im Behälter kann ohne Sprit­ zer und ohne Schlackenerzeugung geschweißt werden.Depending on the medium set in the tank, you can run out of fuel can be welded without producing slag.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann auf metallischen und keramischen Werkstoffen durch Reiben mit Metallen oder keramischen Werkstoffen eine Schicht erzeugt werden, deren Bindungscharakter dem Reib­ schweißen entspricht.According to a further advantageous feature of the invention can pass through on metallic and ceramic materials Rub with metals or ceramic materials Layer are generated, the binding character of the friction welding corresponds.

Nachfolgend wird eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Es zeigtBelow is a device for performing the described method according to the invention. It shows

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Durchführen des Reib­ schweißens in einem vakuum- und gasdichten Behälter, teilweise im Schnitt und Fig. 1 shows a device for performing the friction welding in a vacuum and gas-tight container, partly in section and

Fig. 2 eine Ansicht auf die Ebene A-B der Fig. 1. FIG. 2 is a view of the AB plane of FIG. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Behälter 1 hat einen Boden 2, einen Deckel 3 und Wandteile 4 und 5. Der Behälter 1 be­ steht aus rost- und säurebeständigem Stahl, der auf Vaku­ umbetrieb und einen ausreichenden inneren Überdruck sowie auf eine Betriebstemperatur von etwa 250°C ausgelegt ist. Am Wandteil 5 ist eine Flanschfläche 6 angeordnet, an der ein vom Behälter 1 nach außen abstehender Preßzy­ linder 7 befestigt ist.The container 1 shown in Fig. 1 has a bottom 2, a cover 3 and wall parts 4 and 5. The container 1 be made of rust and acid-resistant steel, which is designed for vacuum operation and a sufficient internal pressure as well as an operating temperature of about 250 ° C. On the wall part 5 , a flange surface 6 is arranged, on which a protruding from the container 1 outwardly Preßzy cylinder 7 is attached.

Die Kolbenstange 8 des Preßzylinders 7 ragt durch die Flanschfläche 6 in das Innere 9 des Behälters 1 und ist an ihrem vorderen Ende mit einem Aufnahmekopf 10 verse­ hen.The piston rod 8 of the press cylinder 7 projects through the flange surface 6 into the interior 9 of the container 1 and is hen at its front end with a receiving head 10 verses.

Die Kolbenstange 8 ist von einem Metallkompensator 11 um­ geben, der mit seinem vorderen Ende 12 mit Hilfe einer demontierbaren federbelasteten Metalldichtung dicht ver­ bunden ist. Das andere Ende 13 des Metallkompensators 11, der einen Hub von 70 mm erlaubt, ist in der gleichen Wei­ se mit dem Flansch des Preßzylinders 7 verbunden.The piston rod 8 is of a metal compensator 11 to give, which is tightly connected with its front end 12 by means of a removable spring-loaded metal seal. The other end 13 of the metal compensator 11 , which allows a stroke of 70 mm, is connected in the same manner to the flange of the press cylinder 7 .

Der in der Zeichnung im einzelnen nicht dargestellte Kol­ ben des Preßzylinders 7 liegt außerhalb des Behälters 1 und hat eine Hydraulikdichtung, so daß der Metallkompen­ sator 11 nur von dem Differenzdruck zwischen außen und innen belastet ist. Durch diese Konstruktion ist sicher­ gestellt, daß die bewegliche Kolbenstange 8 eine ähnliche Dichtheit aufweist wie ein Metallrohr.The Kol ben of the press cylinder 7, not shown in the drawing in detail, lies outside the container 1 and has a hydraulic seal, so that the metal compensator 11 is only loaded by the differential pressure between the outside and inside. This construction ensures that the movable piston rod 8 has a similar tightness as a metal tube.

In dem Aufnahmekopf 10 des Preßzylinders 7 ist ein still stehender Stift 14 eingebaut.A stationary pin 14 is installed in the receiving head 10 of the press cylinder 7 .

In dem der Flanschfläche 6 genau gegenüberliegenden Wandteil 4 ist eine Flanschfläche 15 vorgesehen, an der nach außen hin eine Spindel 16 befestigt ist. Die Spindel 16 ist über eine Dichtungseinheit 17 gegenüber dem Inne­ ren 9 des Behälters 1 abgedichtet. Die Spindel 16 trägt am Spindelschaft 18 einen Aufnahmekopf 19, in dem ein drehender bzw. reibender Stift 20 befestigt ist.In the wall part 4 exactly opposite the flange surface 6 , a flange surface 15 is provided, to which a spindle 16 is attached to the outside. The spindle 16 is sealed via a sealing unit 17 with respect to the inner 9 of the container 1 . The spindle 16 carries on the spindle shaft 18 a receiving head 19 in which a rotating or rubbing pin 20 is fastened.

Durch Bewegung des Preßzylinders 7 werden die beiden Stifte 14 und 20 in Kontakt zueinander gebracht und auf­ einander gedrückt. Die Spindel 16 überträgt die Preßkraft des Preßzylinders 7 auf die Axiallager, die in ihrer Tragfähigkeit auf die maximale Preßkraft des Preßzylin­ ders 7 hin ausgelegt sind. Der Preßzylinder 7 und die Spindel 16 werden hydraulisch angetrieben und präzise ge­ steuert.By moving the press cylinder 7 , the two pins 14 and 20 are brought into contact with one another and pressed onto one another. The spindle 16 transmits the pressing force of the press cylinder 7 to the thrust bearing, which are designed for the maximum press force of the Preßzylin 7 in their load capacity. The press cylinder 7 and the spindle 16 are hydraulically driven and precisely controlled ge.

Der Preßzylinder 7 und die Spindel 16 unterscheiden sich von dem Konstruktionsprinzip der beim üblichen Reibschwei­ ßen eingesetzten Maschinen durch die Abdichtung, die die außerhalb des Behälters 1 liegenden hydraulischen oder elektrischen Antriebe und Lagerungen von den innerhalb des Behälters 1 liegenden Aufnahmevorrichtungen für die Reibstifte 14 und 20 vakuum- und gasdicht trennt. Das be­ deutet, daß die in den Behälter 1 reichende Kolbenstange 8 des Preßzylinders 7 und der ebenfalls in den Behälter 1 ragende Spindelkopf für alle Bewegungszustände vakuum- und gasdicht abgedichtet sein müssen.The press cylinder 7 and the spindle 16 differ from the design principle of the machines used in the conventional friction welding owing to the seal that the hydraulic or electrical drives and bearings lying outside the container 1 from the receiving devices for the friction pins 14 and 20 lying inside the container 1 separates vacuum and gas tight. This means that the piston rod 8 reaching into the container 1 of the press cylinder 7 and the spindle head also projecting into the container 1 must be sealed in a vacuum-tight and gas-tight manner for all movement states.

Wegen der hohen Drehmomente und der großen Axialkräfte ist der in den Behälter 1 hineinragende Spindelschaft 18 entsprechend stark ausgebildet. Als Abdichtung des rotie­ renden Spindelschaftes 18 ist eine Dichtungseinheit 17 eingesetzt, bei der mit Hilfe von Dauermagneten eine Mag­ netflüssigkeit in einem Labyrinth gehalten wird. Durch dieses Konstruktionsprinzip ist sichergestellt, daß der Spindelschaft 18 sowohl im Stillstand als auch während der Drehung verschleißfrei abgedichtet ist. Die Auswahl einer geeigneten Magnetflüssigkeit erlaubt es, im Behäl­ ter UHV-Bedingungen zu realisieren und Gasatmosphären präzise einzustellen.Because of the high torques and the large axial forces, the spindle shaft 18 protruding into the container 1 is correspondingly strong. As a seal of the rotating shaft shaft 18 , a sealing unit 17 is used in which a magnetic liquid is held in a labyrinth with the aid of permanent magnets. This design principle ensures that the spindle shaft 18 is sealed without wear both when it is at a standstill and during rotation. The selection of a suitable magnetic fluid makes it possible to implement UHV conditions in the container and to precisely set gas atmospheres.

Der Schweißvorgang beginnt damit, daß die gesäuberten und gebeizten Reibstifte 14 und 20 in den Behälter 1 einge­ setzt und eventuell Meßfühler angekoppelt werden. Nach dem Verschließen des Behälters 1 wird dieser evakuiert, um die während des Öffnens des Behälters 1 in diesen ein­ gedrungene Luft zu entfernen. Danach werden von den Oberflächen der Reibstifte 14 und 20 die Oxidschichten durch Schleifen entfernt. Dazu sind zwei Schleifkörper 21 und 22 an einem schwenkbaren Gestänge 23 so befestigt, daß wahlweise die Stirnflächen beider Reibstifte 14 und 20 bearbeitet werden können. Das Schleifen des sich dre­ henden Reibstiftes 20 erfolgt durch Anlegen eines ste­ henden Schleifkörpers 22 und durch Drehen der Spindel 16 auf dem Schleifkörper 22.The welding process begins with the cleaned and pickled rubbing pins 14 and 20 inserted into the container 1 and any sensors are coupled. After the container 1 has been closed , the latter is evacuated in order to remove the air that has penetrated into it during the opening of the container 1 . The oxide layers are then removed from the surfaces of the friction pins 14 and 20 by grinding. For this purpose, two grinding wheels 21 and 22 are attached to a pivotable linkage 23 so that the end faces of both friction pins 14 and 20 can be machined optionally. The grinding of the rotating friction pin 20 is carried out by applying a standing grinding wheel 22 and by rotating the spindle 16 on the grinding wheel 22nd

Zum Schleifen des stehenden Reibstiftes 14 wird ein Schleifkörper 21 mit dem Spindelschaft 18 gekoppelt und unter Drehen auf den stehenden Reibstift 14 gedrückt. Nach dem Schleifen werden die Schleifkörper 21, 22 aus der Reibzone herausgeschwenkt.For grinding the standing friction pin 14 , a grinding body 21 is coupled to the spindle shaft 18 and pressed onto the standing friction pin 14 while rotating. After grinding, the grinding bodies 21 , 22 are pivoted out of the friction zone.

Sodann wird ein sauberes Wasserstoff-Argon-Gemisch in den Behälter 1 eingelassen. In dieser Atmosphäre wird der Reibvorgang begonnen durch Anpressen des Preßzylinders 7 und Drehen der Spindel 16. Sobald die geplante Temperatur in der Reibzone erreicht ist, wird die Drehung gestoppt und eine reine Druckbelastung erzeugt. Nach dem Abkühlen und dem Ausbau ist der Schweißvorgang beendet.A clean hydrogen-argon mixture is then let into the container 1 . In this atmosphere, the rubbing process is started by pressing the press cylinder 7 and rotating the spindle 16 . As soon as the planned temperature in the friction zone is reached, the rotation is stopped and a pure pressure load is generated. After cooling and dismantling, the welding process is finished.

Claims (11)

1. Reibschweißverfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen miteinander, wobei das eine Bauteil unter hohem Druck gegen das anderen Bauteil auf diesem so lange insbeson­ dere durch drehende Bewegung gerieben wird, bis die Kontaktzone zwischen den beiden Bauteilen die für eine Schweißung geeignete Temperatur erreicht hat, an­ schließend der Druck der beiden Bauteile gegeneinander erhöht und so lange aufrechterhalten wird, bis die beiden Bauteile in der Kontaktzone miteinander ver­ schweißt sind, und danach die Kontaktzone abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibschweißen in einem vakuum- und gasdichten Behälter durchgeführt wird, in dem beliebige Umge­ bungsmedien eingesetzt werden.1. Friction welding process for connecting two components with one another, the one component being rubbed against the other component under high pressure on the latter, in particular by rotating movement, until the contact zone between the two components has reached the temperature suitable for welding closing the pressure of the two components against each other is increased and maintained until the two components are welded together in the contact zone, and then the contact zone is cooled, characterized in that the friction welding is carried out in a vacuum and gas-tight container, in any surrounding media are used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Umgebungsmedien Vakuum, Inertgas, reduzierende At­ mosphäre, chemisch aktives Gas und dgl. eingesetzt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that as ambient media vacuum, inert gas, reducing At atmosphere, chemically active gas and the like will. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Umgebungsmedien Flüssigkeiten eingesetzt werden.3. The method according to claim 1, characterized in that liquids are used as ambient media. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit Gasen und Flüssigkeiten in beliebiger und fest einstellbarer Zusammensetzung und in beliebiger zeit­ licher Reihenfolge und mit beliebigem Druck gefüllt oder im Kreislauf durchströmt wird.4. Method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the container with gases and liquids in any and solid adjustable composition and in any time order and filled with any pressure or is circulated. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der aneinander reibenden Bauteile im im Behälter ein­ gebauten Zustand auf physikalischem, chemischem oder mechanischem Wege gesäubert und desoxidiert werden oder durch mechanischen Materialabtrag aufeinander angepaßt werden.5. Method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the surfaces of the components rubbing against each other in the container  built state on physical, chemical or mechanically cleaned and deoxidized or by mechanical material removal on each other be adjusted. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der anein­ ander reibenden Bauteile im im Behälter eingebauten Zustand chemisch verändert oder beschichtet werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surfaces of the anein other rubbing components in the built-in container Condition chemically changed or coated. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander reibenden Bauteile durch eine Zusatzheizung aufge­ heizt werden.7. Method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the each other rubbing components by additional heating be heated. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gleiche oder unterschiedliche Metalle miteinander reibverschweißt werden.8. Method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the same or different metals friction welded together will. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Metalle mit keramischen Werkstoffen reibverschweißt werden.9. The method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that metals with ceramic materials are friction welded. 10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß keramische Werkstoffe miteinander reibverschweißt werden.10. The method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that ceramic Materials are friction welded together. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf metalli­ schen und keramischen Werkstoffen durch Reiben mit Metallen oder keramischen Werkstoffen eine Schicht erzeugt wird, deren Bindungscharakter dem Reibschwei­ ßen entspricht.11. The method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that on metalli and ceramic materials by rubbing with Metals or ceramic materials one layer is generated, the binding character of the friction welding eating corresponds.