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Title: Semi-stationary shoulder bobbin tool (S3BT): a new approach in high speed friction stir welding
Language: English
Authors: Scupin, Peer-Jorge 
Keywords: Rührreibschweißen, Doppelschulterwerkzeug, Industrieroboter, Knickarmroboter, CFD Simulation, Temperatur Simulation, Wärmeeintrag, kinetische Energie, semi-stationäre Doppelschulterwerkzeug, hochgeschwindigkeits FSW, Schweißgeschwindigkeit, Schmidtsche Wärmequelle,;Bobbin tool, BT, friction stir welding, FSW, high speed, industrial robot, robotic FSW, kinetic energy, Comparable kinetic energy, CKE, Relative kinetic energy RKE, BT-FSW, semi-stationary shoulder, S3BT, S^3BT, reduced handling forces, CFD simulation, thermal simulation, temperature simulation, heat transfer, asymmetric analytical shear layer model, A2SLM, A^2SLM, viscosity model, AA6082, AA6082-T4, material loss, Schmidt heat source, thermal-pseudo-mechanical heat source, velocity field, welding speed, stationary shoulder, self-reacting, controlled,
Issue Date: 2016
Abstract (german): Neben seinen Vorteilen führt das Rührreibschweißen mit dem Doppelschulterwerkzeug zu erhöhtem Wärmeeintrag und somit zur Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Verbindung. Neue Schweißwerkzeuge und ein neues Handhabungssystem wurden entwickelt. Ein analytisches Modell wurde eingeführt, welches die kinetische Energie des Materialflusses auf der Gegenlaufseite in der numerischen Simulation als kritische Größe für die experimentelle Durchführbarkeit erkennt. In Versuchen zeigte das neue semi-stationäre Doppelschulterwerkzeug geringere Reaktionskräfte in Kombination mit Schweißgeschwindigkeiten von 3000 mm/min bei reduziertem Wärmeeintrag. Mit diesem neuen Werkzeugkonzept erscheint der Einsatz von Knickarmrobotern als realistisch.
Abstract (english): Next to the advantages, in Bobbin Tool Friction Stir Welding (BT-FSW) the excessive heat generated by both shoulders leads to an excessive degradation of the joint microstructure and a consequent loss in mechanical properties. During this work a new set of welding tools and a new unique experimental BT-FSW system was created. An analytical model was introduced, which identified the kinetic energy on the retreating side of the weld zone as a critical value in the modelling to indicate the experimental feasibility. The Semi-Stationary Bobbin Tool (S3BT) process variant has shown good results in reducing handling forces in combination with considerable high welding speeds of 3000 mm/min and low energy inputs. The adaption of the tool concept to articulated arm robots appears realistic.
URI: http://tubdok.tub.tuhh.de/handle/11420/1328
DOI: 10.15480/882.1325
Institute: Werkstoffphysik und -technologie M-22 
Type: Dissertation
Advisor: Huber, Norbert 
Thesis grantor: Technische Universität Hamburg
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