DE69928471T3

DE69928471T3 - Integraler Korrosionsschutz für umgerührtes Reibschweissen

Info

Publication number: DE69928471T3
Application number: DE69928471.6T
Authority: DE
Inventors: Ricky Lynn Martin; David Robert Bolser
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2014-04-03
Anticipated expiration: 2019-07-17
Also published as: EP0972605A2; JP2000061664A; DE69928471D1; EP0972605B1; EP0972605B2; EP0972605A3; DE69928471T2; JP3563641B2; US6045028A

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Schweißen von Metallen und spezieller das Reibschweißen von Verbindungsstellen zwischen Metallwerkstücken.
Hintergrund der Erfindung
Die EP 0 797 043 offenbart ein FSW-Verfahren (FSW: „Friction Stir Welding”, Reibrührschweißen) für Wabenplatten. Bei dem Ausführungsbeispiel von 13 wird eine Platte 86 auf der Schweißzone positioniert, um das Material zu ersetzen, welches plastisch gemacht wird und herausfließt.
Die US 452,539 und ein Artikel mit dem Titel „American Chemical Industries”, Industrial and Engineering Chemistry, Bd. 23, Nr. 11, offenbaren „Alclad”-Lagen.
Die EP 0 752 926 offenbart ein FSW-Verfahren zum Schweißen von Überlappungsverbindungen.
Reibrührschweißen ist eine bekannte Technik zum Verschweißen von Werkstücken über eine Verbindungsstelle dazwischen. Der Prozess ist in dem US-Patent Nr. 5,460,317 beschrieben, dessen Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme einbezogen ist, und umfasst allgemein ein Durchführen eines rotierenden Rührstifts zwischen den Werkstücken an der Verbindungsstelle, so dass der Rührstift das Material beider Werkstücke, welches den Rührstift umgibt, durch Reibung erwärmt und erweicht, und bewirkt, dass sich das plastische Material vermischt, und ein Weiterführen des rotierenden Rührstifts entlang der Verbindungsstelle, um die Werkstücke metallurgisch aneinander zu binden.
Rührreibschweißen hat einen praktischen Prozess geschaffen, um bestimmte Materialien zu schweißen, welche bis dahin praktisch nicht geschweißt werden konnten, um strukturelle Baugruppen zu erzeugen. Zum Beispiel sind hochfeste durch Ausscheidung gehärtete Aluminiumlegierungen attraktive Kandidaten zum Aufbauen von Hochleistungsstrukturen, welche hohe Verhältnisse von Festigkeit zu Gewicht aufweisen, jedoch konnte vor der Entwicklung des Reibrührschweißverfahrens ihr voller Vorteil bei Strukturen mit linear geschweißten Verbindungsstellen nicht ausgeschöpft werden, weil kein Prozess verfügbar war, um solche Materialien effektiv entlang linearer Schweißstellen zu verschweißen. Folglich mussten mechanische Befestigungsmittel verwendet werden, um aus hochfesten Aluminiumlegierungen gebildete Komponenten zu verbinden. Das zusätzliche Gewicht der Befestigungsmittel beeinträchtigt die gewichtsreduzierenden Vorteile dieser hochfesten Materialien.
Mit dem Aufkommen des Reibrührschweißprozesses wurde ein Verfahren zum effektiven Verbinden dieser hochfesten Aluminiumlegierungen entlang linearer Verbindungsstellen ohne mechanische Befestigungsmittel bereitgestellt, wodurch eine der Barrieren für eine weiter verbreitete Verwendung von solchen Materialien zum Aufbau von Hochleistungsstrukturen beseitigt wurde. Jedoch verbleibt nach wie vor eine weitere Barriere für ihre Verwendung. Speziell neigt die sorgfältig gestaltete korrosionsfeste Mikrostruktur von hochfesten durch Ausscheidung gehärteten Aluminiumlegierungen dazu, bei dem Prozess des Verschweißens verändert zu werden, so dass die Schweißzone gegenüber einer korrosiven Beschädigung mit einer beschleunigten Rate im Vergleich zu dem Material außerhalb der Schweißzone anfällig ist. Das Ergebnis sind geschweißte Verbindungen, welche eine geringe Korrosionsfestigkeit aufweisen. Obwohl geschweißte Strukturen typischerweise chemisch behandelt werden, um ihre Korrosionsfestigkeit zu verbessern, bevor sie in Betrieb genommen werden, wäre diese Art von Behandlung unzureichend, um die geringe Korrosionsfestigkeit der geschweißten Verbindungen zu überwinden.
Die EP-A-0797043 offenbart ein Verfahren zum Reibrührschweißen von zwei Metallwabenplatten, wobei das Verfahren umfasst: Positionieren der Werkstücke in Kontakt miteinander, so dass eine Verbindungsstelle dazwischen definiert wird, entlang welcher die Werkstücke verschweißt werden sollen, Definieren der Schweißzone, welche sich über die Verbindungsstelle zwischen den Werkstücken erstreckt, welche plastisch gemacht werden soll, um eine metallurgische Bindung zwischen den Werkstücken entlang der Verbindung zu erzeugen, wobei die Schweißzone eine Außenfläche aufweist, wobei die Außenfläche der Schweißzone mit einer Metallschicht bedeckt ist, nämlich demselben Material wie das Material der Wabenplatten.
Somit war vor der vorliegenden Erfindung keine Technik verfügbar, um effektiv hochfeste Aluminiumlegierungen und Ähnliches zu schweißen, während eine hinreichende Korrosionsfestigkeit an den geschweißten Verbindungsstellen bewahrt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung überwindet die Probleme, welche mit dem Verschweißen von Materialien wie zum Beispiel hochfesten durch Ausscheidung gehärteten Aluminiumlegierungen wie oben erwähnt verbunden sind, indem ein Verfahren zum Reibrührschweißen gemäß Anspruch 1 oder 5 bereitgestellt wird, bei welchem eine integrale Zone mit korrosionsfestem Material an einer Schweißzonenoberfläche, welche andernfalls potenziell korrosiven Umfeldern ausgesetzt wäre, gleichzeitig mit der Ausbildung der Schweißstelle erzeugt wird. Der Bereich mit korrosionsfestem Material ist eng und metallurgisch mit dem Material der Werkstücke verbunden, welche verbunden werden, wobei sie die Oberfläche der Schweißzone bedeckt, so dass das Material in der Schweißzone gegen eine Aussetzung gegenüber korrosiven Wirkstoffen geschützt wird.
Spezieller umfasst ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Definieren einer Schweißzone der Werkstücke, welche zum Erzeugen einer metallurgischen Verbindung zwischen den zwei Werkstücken, welche an einer Verbindungsstelle dazwischen verbunden sind, erweicht werden soll. Eine Schicht aus korrosionsfestem Material ist an der Außenfläche der Schweißzone benachbart zu Außenflächen von einem oder beiden der Werkstücke befestigt. Das korrosionsfeste Material kann als ein Streifen aufgebracht werden, welcher die Schweißzone bedeckt und sich entlang der Verbindungsstelle erstreckt. In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Streifen aus korrosionsfestem Material ein Metallstreifen. Der Metallstreifen kann durch Heftschweißung oder eine andere geeignete Technik angebracht werden. In dem Fall von Stoßnähten kann alternativ das korrosionsfeste Metall als eine separate Schicht aufgebracht werden, welche die Außenfläche von jedem Werkstück derart bedeckt, dass die separaten Schichten zusammen eine im Wesentlichen durchgängige Schicht aus korrosionsfestem Material bilden, wenn die Werkstück mit aneinander angrenzenden Kanten angeordnet werden. Die separaten Schichten können durch einen Plattierungsprozess oder eine andere geeignete Technik aufgebracht werden.
In dem Fall eines Schweißens über eine Überlappungsverbindungsstelle zwischen zwei überlappenden Werkstücken wird die Schicht aus korrosionsfestem Material über die Außenfläche von einem der Werkstücke, welche die Außenfläche der geschweißten Verbindung bilden wird, aufgebracht.
Wenn die Werkstücke in Kontakt miteinander positioniert sind, wird ein Reibrührschweißvorgang durchgeführt, um das Metall der Werkstücke innerhalb der Schweißzone zu erweichen sowie die Schicht oder Schichten aus korrosionsfestem Material abzuscheren, um einen plastischen Fluss davon entlang der Außenfläche der Schweißzone zu erzeugen. Das korrosionsfeste Material bindet sich eng und metallurgisch mit der Außenfläche der geschweißten Verbindungsstelle.
Der Reibrührschweißvorgang wird durchgeführt, indem beide Werkstücke auf beiden Seiten der Verbindungsstelle mit einem Rührstift eines rotierenden Reibrührschweißwerkzeugs in Eingriff gebracht werden, um ein lokales Erweichen des Metalls beider Werkstücke benachbart zu der Verbindungsstelle zu bewirken, und das rotierende Reibrührschweißwerkzeug entlang der Verbindungsstelle vorwärts bewegt wird, um die reibrührgeschweißte Verbindungsstelle zu erzeugen. Das Reibrührschweißwerkzeug beinhaltet eine Schulter, welche die Außenflächen der Werkstücke während des Schweißvorgangs berührt und eine Kraft auf die Werkstücke ausübt. Die Schulter kommt mit der Schicht oder den Schichten aus korrosionsfestem Material in Eingriff und bewirkt deren Erwärmung durch Reibung und deren Abscherung. Wenn das rotierende Reibrührschweißwerkzeug in der Ebene der Werkstücke vorwärts bewegt wird, um eine Schweißnaht auszubilden, bewirkt die Schulter einen ebenen plastischen Fluss des korrosionsfesten Materials entlang der Grenzfläche zu dem plastisch gemachten Metall der Werkstücke und bewirkt, dass das korrosionsfeste Material eng und metallurgisch an die Außenfläche der Schweißzone gebunden wird.
Somit bildet die Schicht aus korrosionsfestem Material eine integrale korrosionsfeste Zone, welche sich über die Verbindungsstelle erstreckt und das Metall in der Schweißzone, welches durch die thermische Auslenkung während des Schweißvorgangs metallurgisch verändert wurde, bedeckt. Die Schweißzone ist dadurch gegen eine Aussetzung gegenüber korrosiven Umfeldern geschützt.
In Übereinstimmung mit einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausbilden von geschweißten Überlappungsverbindungsstellen, wird eine Schicht aus korrosionsfestem Material zwischen überlappenden Abschnitten von zwei Werkstücken angeordnet und ein Reibrührschweißvorgang wird durchgeführt, um eine Überlappungsschweißstelle durch die überlappenden Abschnitte auszubilden. Der rotierende Rührstift bewirkt einen plastischen Fluss der Schicht aus korrosionsfestem Material, welches die Schweißzone umgibt, was bewirkt, dass sich das korrosionsfeste Material metallurgisch an das erweichte Metall der Werkstücke bindet. Das Ergebnis ist ein korrosionsfestes Material, welches die Schweißnaht an der Überlappungsverbindungsstelle umgibt und daran metallurgisch gebunden ist, wodurch die Verbindungsstelle versiegelt wird und korrosive Wirkstoffe daran gehindert werden, mit der Schweißstelle in Kontakt zu kommen und deren Korrosion zu bewirken.
Die geschweißte Verbindungsstelle umfasst erste und zweite Werkstücke, welche an einer Verbindungsstelle dazwischen verbunden und durch eine sich über die Verbindungsstelle erstreckende geschweißte Zone metallurgisch aneinender gebunden sind. Die geschweißte Verbindungsstelle beinhaltet auch ein korrosionsfestes Material, welches eng und metallurgisch an das Metall in der geschweißten Zone gebunden ist, um dadurch eine Zone aus korrosionsfestem Material entlang einer Oberfläche der geschweißten Zone auszubilden.
In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Werkstücke aus einer durch Ausscheidung gehärteten Aluminiumlegierung gebildet, und das korrosionsfeste Material ist reines Aluminium. Jedoch ist die Erfindung auf das Verschweißen einer Vielzahl von Materialien anwendbar. Zusätzlich zu hochfesten Aluminiumlegierungen kann die Erfindung für das Schweißen von Titan, Stahl, Kupfer und anderen Materialien verwendet werden. Das korrosionsfeste Material ist derart ausgewählt, dass es kompatibel mit dem Material ist, welches geschweißt wird.
Indem es eng und metallurgisch mit Abschnitten des ersten und zweiten Werkstücks innerhalb der Schweißzone verbunden ist, schützt das korrosionsfeste Material das Metall in der Schweißzone, welches während des Schweißvorgangs metallurgisch verändert wurde und ansonsten gegenüber Korrosion empfindlich ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher aus der folgenden Beschreibung von bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen davon im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich sein, in welchen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht ist, welche einen herkömmlichen Reibrührschweißvorgang zum Ausbilden einer Stoßnahtschweißstelle zwischen zwei Werkstücken zeigt;
2A eine entlang der Linie 2A-2A von 1 durchgeführte Querschnittsansicht ist, welche die Stoßnahtverbindungsstelle vor dem Schweißen zeigt;
2B eine entlang der Linie 2B-2B von 1 durchgeführte Querschnittsansicht ist, welche die Stoßnahtverbindungsstelle nach dem Schweißen zeigt;
3 eine schematische perspektivische Ansicht ist, welche einen erfindungsgemäßen Reibrührschweißvorgang zeigt, um eine geschweißte Stoßnaht auszubilden, welche eine integrale Zone mit korrosionsfestem Material aufweist, die die Außenfläche der geschweißten Verbindungsstelle bedeckt;
4A eine entlang der Linie 4A-4A von 3 durchgeführte Querschnittsansicht ist, welche die Stoßnahtverbindungsstelle vor dem Schweißen zeigt;
4B eine entlang der Linie 4B-4B von 3 durchgeführte Querschnittsansicht ist, welche die Stoßnahtverbindungsstelle nach dem Schweißen zeigt;
5A Querschnittsansicht ist, welche eine Überlappungsverbindungsstelle zeigt, bei welcher vor dem Schweißen eine Schicht aus korrosionsfestem Material zwischen den überlappenden Werkstücken eingefügt wurde; und
5B ein fotografisches Gefügebild einer Überlappungsverbindungsschweißstelle ist, welche durch Überlappungsverschweißen der Überlappungsverbindungsstelle von 5A hergestellt wurde, welche entlang einer Ebene senkrecht zu der Richtung, in welcher das Reibrührschweißwerkzeug vorwärts bewegt wird, aufgenommen ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele davon beschrieben. Jedoch versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsbeispiel beschränkt ist.
1 stellt einen herkömmlichen Reibrührstoßschweißvorgang dar, wie er in dem zuvor genannten US-Patent Nr. 5,460,317 beschrieben ist, welches hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die zwei Werkstücke 10 und 12, welche mit Stoßnaht verschweißt werden sollen, sind mit angrenzenden Kanten angeordnet, wie es am besten in 2A erkennbar ist. Ein rotierendes Reibrührschweißwerkzeug 14, welches einen Rührstift 16 aufweist, wird mit oberen Oberflächen der Werkstücke in Eingriff gebracht, so dass der Rührstift 16 das Material beider Werkstücke auf jeder Seite der Verbindungsstelle 18 dazwischen berührt. Der rotierende Rührstift 16 erwärmt durch Reibung das Material der Werkstücke benachbart zu dem Rührstift 16 und bewirkt, dass das Material erweicht, was es dem Rührstift 16 ermöglicht, in die Werkstücke 16 hineingesteckt zu werden, bis die erweichte Zone sich bis zu einem Ort in der Nähe der unteren Oberflächen der Werkstücke erstreckt. Das rotierende Werkzeug 14 wird entlang der Verbindungsstelle 18 vorwärts bewegt, und der Rührstift 16 erwärmt und erweicht das Werkstückmaterial, während sich das Werkzeug vorwärts bewegt, was die erweichten Materialien der zwei Werkstücke miteinander vermischt, so dass eine erweichte Zone 20 erzeugt wird, welche die Werkstücke nahtlos und durchgängig überbrückt. Wie in 2B dargestellt, kühlt sich das in dem Nachlauf des sich vorwärts bewegenden Rührstifts verbleibende erweichte Material ab und erhärtet wieder, wodurch eine Schweißstelle 22 zwischen den Werkstücken ausgebildet wird.
Die Außenfläche 24 der geschweißten Zone 22 wird potenziell korrosiven Umfeldern ausgesetzt belassen. Wo die Korrosionsfestigkeitseigenschaften der Werkstücke, welche verschweißt werden, durch die während des Schweißvorgangs erfahrene thermische Auslenkung verschlechtert werden, was zum Beispiel bei hochfesten durch Ausscheidung gehärteten Aluminiumlegierungen auftritt, stellt diese ausgesetzte Oberfläche der Schweißnaht einen ernsthaften Nachteil dar, weil es erlaubt wird, dass ein korrosiver Angriff auf die Schweißnaht, sogar in Fällen, in welchen die geschweißten Strukturen chemisch behandelt werden, bevor sie in Betrieb genommen werden, auftritt.
Die Erfindung stellt ein Schweißverfahren und eine geschweißte Verbindungsstelle bereit, welche diesen Nachteil überwinden. 3 zeigt einen Schweißvorgang zum Ausbilden einer reibrührgeschweißten Stoßnahtschweißstelle in Übereinstimmung mit der Erfindung. Die Werkstücke 10 und 12 werden mit aneinander angrenzenden Kanten angeordnet, und die Außenfläche der Verbindungsstelle 18 (d. h. die Oberfläche benachbart zu dem Reibrührschweißwerkzeug 14) ist von einem Streifen 26 aus korrosionsfestem Material bedeckt. Der Streifen 26 erstreckt sich über eine Querbreite (gemessen quer zu der Richtung, entlang welcher das Reibrührschweißwerkzeug 14 vorwärts bewegt wird), welche ausreichend ist, um eine Schweißzone zu bedecken, welche vorbestimmt oder basierend auf dem Durchmesser des Rührstifts 16 definiert ist. Die Schweißzone ist der Bereich der Werkstücke 10 und 12, welcher durch die von dem rotierenden Rührstift 16 bewirkte Reibungserwärmung erweicht wird, wenn der Reibrührschweißvorgang durchgeführt wird. Wie zuvor beschrieben, unterliegt die Mikrostruktur des Metalls in dieser Schweißzone einer Veränderung durch die während des Reibrührschweißens erfahrenen thermischen Auslenkung, so dass die Korrosionsfestigkeit des Metalls wesentlich verschlechtert wird.
Der Streifen 26 umfasst reines Aluminium (d. h. Aluminium, welches nicht absichtlich mit einem anderen Material legiert ist), da es sehr gute Korrosionsfestigkeitseigenschaften aufweist und kompatibel mit Aluminiumlegierungen ist.
Wenn das korrosionsfeste Material ein Metall ist, kann es durch Heftschweißung an den Werkstücken angebracht werden, wie es in 4A dargestellt ist. Es können jedoch andere Verfahren zum Anbringen des Streifens an den Werkstücken verwendet werden.
Wie es am besten in 4B erkennbar ist, kommt das Reibrührschweißwerkzeug 14 derart mit den Werkstücken in Eingriff, dass eine Schulter 28, von welcher sich der Rührstift 16 erstreckt, in engen Kontakt mit dem korrosionsfesten Streifen 26 kommt und mit dem Streifen in Reibungseingriff kommt, um eine Abscherwirkung und einen plastischen Fluss des korrosionsfesten Materials entlang der Außenfläche der Verbindungsstelle zu bewirken. In der Schweißzone tritt eine metallurgische Bindung des korrosionsfesten Materials und des erweichten Metalls der Werkstücke entlang der Grenze dazwischen auf. Somit beinhaltet die resultierende geschweißte Verbindungsstelle eine Zone 30 mit korrosionsfestem Material, welche die Oberfläche der Schweißzone bedeckt, welche andernfalls potenziell korrosiven Wirkstoffen ausgesetzt wäre. Die Zone aus korrosionsfestem Material bedeckt die Schweißzone 22 und ist durchgängig an die oberen Oberflächen der Werkstücke gebunden. Die Zone 30 aus korrosionsfestem Material schützt das Metall der Schweißzone 22 vor einer Aussetzung gegenüber korrosiven Umfeldern.
Vor dem Schweißen kann die Schicht aus korrosionsfestem Material durch verschiedenartige Techniken auf die Werkstücke aufgebracht werden, von welchen eine im Zusammenhang mit 4A beschrieben wurde.
Zusätzlich zu Stoßnähten ist das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar, um Schweißnähte anderer Typen auszubilden.
Ein Beispiel eines Überlappungsschweißverfahrens ist in 5A und 5B dargestellt. Werkstücke 64 und 66 werden überlappt, um dazwischen eine Überlappungsverbindungsstelle zu definieren. Eine Schicht 68 aus korrosionsfestem Material wird an der Überlappungsverbindungsstelle zwischen den Werkstücken eingefügt. Ein Reibrührschweißprozess wird durchgeführt, um eine Überlappungsschweißstelle in dem Bereich der Werkstücke auszubilden, welcher die Schicht 68 mit korrosionsfestem Material aufweist. Der rotierende Rührstift erweicht das Metall der Werkstücke und bewirkt auch einen plastischen Fluss der Schicht 68 aus korrosionsfestem Material in dem Bereich der Schweißstelle. 5B zeigt ein fotografisches Gefügebild einer Überlappungsschweißstelle, welche durch dieses Verfahren erzeugt ist. Zwei Bleche aus 0,063 Zoll dicker 7075 Aluminiumlegierung wurden überlappt, eine Plattierungsschicht aus nicht legiertem Aluminium wurde vor dem Schweißen zwischen den Blechen angeordnet, und ein Reibrührschweißvorgang wurde durchgeführt. Die Schweißzone 70 ist als der mittlere verdunkelte Bereich sichtbar. Eine durchgängige Schicht 72 aus nicht legiertem Aluminium verbleibt an der Verbindungsstelle intakt, wobei sie die Verbindungsstelle versiegelt und korrosive Wirkstoffe daran hindert, an der Verbindungsstelle anzugreifen und Korrosion zu erzeugen. Dieses Schweißverfahren kann zum Beispiel darin effektiv sein, zwischen den Werkstücken eingeschlossene Feuchtigkeit daran zu hindern, die geschweißte Verbindungsstelle zu kontaktieren und Korrosion zu bewirken.
Aus der vorangegangenen Beschreibung bestimmter bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung versteht es sich, dass die Erfindung einzigartige Reibschweißverfahren und geschweißte Verbindungsstellen bereitstellt. Die erfindungsgemäßen Verfahren erzeugen geschweißte Stoßnahtverbindungsstellen, bei welchen sich korrosionsfestes Material 26 metallurgisch an Abschnitten der Werkstücke 10 und 12 in der Schweißzone 22 bindet, und/oder bei welchen korrosionsfestes Material 68 sich metallurgisch an eine Schweißzone 70 an einer Überlappungsverbindungsstelle bindet und diese umgibt. Das korrosionsfeste Material 26 oder 68 schützt das Metall in der Schweißzone, welches metallurgisch während des Schweißvorgangs verändert wurde und ansonsten empfindlich gegenüber Korrosion ist.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele davon beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die speziellen Details dieser Ausführungsbeispiele beschränkt ist und verschiedenartige Modifikationen und Ersetzungen von Äquivalenten daran vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Reibrührschweißen zweier Aluminiumlegierungswerkstücke (10, 124; 50, 52) aneinander, wobei das Verfahren umfasst: Positionieren der Werkstücke in Kontakt miteinander, um dazwischen eine Verbindungsstelle (184; 54) zu definieren, entlang welcher die Werkstücke aneinander geschweißt werden sollen; Definieren einer sich über die Verbindungsstelle zwischen den Werkstücken erstreckenden Schweißzone, welche erweicht werden soll, um eine metallurgische Bindung zwischen den Werkstücken entlang der Verbindungsstelle zu erzeugen; Bedecken der Außenfläche der Schweißzone, welche während des Schweißens von der Reibrührschweißwerkszeugsschulter kontaktiert werden soll, mit einer Materialschicht (264; 56); und Reibrührschweißen der Werkstücke aneinander entlang der Verbindungsstelle, um das Metall in der Schweißzone zu erweichen, wobei die Materialschicht aus einem nicht legierten Aluminiummaterial gebildet ist und das Reibrührschweißen einen plastischen Fluss des korrosionsfesten Materials entlang der Außenfläche (24) der Schweißzone (22) und eine metallurgische Bindung des korrosionsfesten Materials an einen Abschnitt des erweichten Metalls bewirkt, so dass ein korrosionsfestes Material erzeugt wird, welches die Außenfläche der Verbindungsstelle bedeckt; wobei der Schritt des Positionierens der Werkstücke ein Positionieren der Werkstücke in aneinander angrenzender Weise umfasst, um dazwischen eine Stoßnaht zu definieren, wobei die Schweißzone angrenzende Abschnitte von beiden Werkstücken derart umfasst, dass die Außenfläche der Schweißzone Außenflächen beider Werkstücke auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindungsstelle umfasst, und wobei der Schritt des Bedeckens der Außenfläche der Schweißzone ein Bedecken von Außenflächen beider Werkstücke, so dass die Schweißzone bedeckt wird, umfasst, und wobei der Schritt des Bedeckens der Außenfläche der Schweißzone ein Aufbringen einer einzigen durchgängigen Materialschicht aus korrosionsfestem Material über die Außenflächen der Werkstücke, welche sich über die Verbindungsstelle erstreckt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bedeckens der Außenfläche der Schweißzone ein Heftschweißen eines Streifens aus korrosionsfestem Metall an die Werkstücke, um die Schweißzone zu bedecken, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Reibrührschweißens ein Bringen beider Werkstücke in Eingriff mit einem Rührstift eines rotierenden Reibrührschweißwerkzeugs auf jeder Seite der Verbindungsstelle, um eine lokale Erweichung des Metalls beider Werkstücke benachbart zu der Verbindungsstelle zu bewirken, und ein Vorwärtsbewegen des rotierenden Reibrührschweißwerkzeugs entlang der Verbindungsstelle, um die reibrührgeschweißte Verbindungsstelle zu erzeugen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Reibrührschweißens ferner ein Bringen der Schichten aus korrosionsfestem Material in Eingriff mit einer Schulter (28) des rotierenden Reibrührschweißwerkzeugs umfasst, wobei die Schulter mit den Schichten aus korrosionsfestem Material in Scherungungseingriff kommt, so dass ein plastischer Fluss davon und eine metallurgische Bindung des korrosionsfesten Materials an die Werkstücke bewirkt wird.
Verfahren zum Reibrührschweißen zweier korrosionsfester präzipitationsgehärteter hochfester Aluminiumwerkstücke (64, 66) aneinander entlang einer Überlappungsverbindungsstelle dazwischen, wobei das Verfahren umfasst: Positionieren der Werkstücke in miteinander überlappender Weise, wobei ein Streifen (68) aus korrosionsfestem nicht legierten Aluminiummaterial zwischen überlappenden Abschnitten der Werkstücke angeordnet ist, so dass eine Überlappungsverbindungsstelle ausgebildet wird, entlang welcher die Werkstücke aneinander geschweißt werden sollen; und Reibrührschweißen der Werkstücke aneinander entlang der Verbindungsstelle, so dass das Metall in der Schweißzone und in dem Streifen aus korrosionsfestem nicht legiertem Aluminiummaterial erweicht wird, wobei sich der Streifen aus korrosionsfestem Material metallurgisch an einen Abschnitt des erweichten Metalls bindet, so dass eine Zone aus korrosionsfestem Material erzeugt wird, welche die Schweißzone an der Überlappungsverbindungsstelle derart umgibt, dass die Verbindungsstelle eine metallurgisch gebundene Schicht aus korrosionsfestem Material, welches die Verbindungsstelle umgibt, aufweist.