Tool materials for friction stir welding of steel

Abstract

For friction stir welding of steels (FSW) different alloys based on refractory metals were tested as tool materials. Mo Matrix composites reinforced with corundum were produced by CIP, presintering, HIP and hot working and compared with commercially available Mo and W materials. It showed that the Al2O3 phase does not improve the wear resistance during FSW but is rather detrimental. Maximum tool life was attained with a combined tool consisting of both Mo and W based alloys. At least as crucial as selection of the tool is also the correct selection of the FSW parameters to avoid embrittlement of the weld.

Für das Rührreibschweißen (FSW) von Stählen wurden unterschiedliche Werkstoffe auf Basis von Refraktärmetallen auf ihre Eignung als Werkzeugmaterialien untersucht. Mo-Matrix-Verbundwerkstoffe mit Korund als Hartphase wurden durch CIP, Vorsintern, Heißisostatisches Pressen (HIP) und Warmumformung hergestellt und mit kommerziellen Materialien auf Mo- und W-Basis verglichen. Es zeigte sich, dass die keramische Verstärkungsphase die Verschleißbeständigkeit beim FSW nicht erhöht, sondern eher ungünstig wirkt. Die höchsten Standzeiten wurden mit einem kombinierten Werkzeug aus W- und Mo-Werkstoffen erzielt. Ebenso entscheidend ist aber die Einstellung der Prozeßparameter beim FSW, um Versprödungseffekte in der Schweißnaht zu vermeiden.