Praxiswissen Schweißtechnik

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

Alle dort genannten Prozesse zählen zu den unlösbaren Verbindungen. Die Abgrenzung der unlösbaren Verbindungen zueinander erfolgt für die wichtigsten Verfahren zweckmäßig über deren Definition wie folgt: Fügen durch Umformen umfasst die Prozesse, bei denen die Fügeteile oder Hilfsfügeteile örtlich umgeformt werden, so dass die Verbindung durch Formschluss gegen ungewolltes Lösen gesichert ist.

Hans J. Fahrenwaldt

2. Schmelzschweißprozesse

Zusammenfassung

Unter dem Begriff Schmelzschweißen werden die Prozesse zusammengefasst, bei denen das Schweißen bei örtlich begrenztem Schmelzfluss ohne Anwendung von Kraft mit oder ohne Schweißzusatz erfolgt (DIN 1910 Teil 2; ersetzt durch DIN ISO 857-1). Eine Übersicht über die zu dieser Verfahrensgruppe zählenden Prozesse gibt Tabelle 2-1.

Hans J. Fahrenwaldt

3. Prozesse des Pressschweißens

Zusammenfassung

Unter Pressschweißen versteht man nach DIN 1910 das Schweißen unter Anwendung von Kraft ohne oder mit Schweißzusatz; ein örtlich begrenztes Erwärmen ermöglicht oder erleichtert dabei das Schweißen. Tabelle 3-1 gibt einen Überblick über diese Verfahrensgruppe.

Hans J. Fahrenwaldt

4. Löten

Zusammenfassung

Nach DIN 8505 ist Löten ein thermisches Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen und Beschichten von Grundwerkstoffen, wobei eine flüssige Phase durch Schmelzen eines Lotes (Schmelzlöten mit einem Fertiglot) oder durch Diffusion an den Grenzflächen (Diffusionslöten) entsteht. Die Solidustemperatur der Grundwerkstoffe wird nicht erreicht. Die Flächen der zu verbindenden Werkstoffe werden durch das Lot benetzt. Die Flächen der zu verbindenden Werkstoffe werden durch das Lot benetzt, ohne selbst an- oder aufgeschmolzen zu werden.

Hans J. Fahrenwaldt

5. Metallkleben

Zusammenfassung

Das Metallkleben kann definiert werden als Prozess zu Herstellung einer festen Verbindung von gleichen oder unterschiedlichen Metallen durch eine artfremde Substanz, die infolge einer chemischen Härtungsreaktion verfestigt wird und die Teile durch Oberflächenhaftung (Adhäsion) sowie zwischen- und innermolekulare Kräfte (Kohäsion) im Kleber miteinander verbindet.

Hans J. Fahrenwaldt

6. Fügen durch Umformen

Zusammenfassung

Neben den Fügeverfahren mit stoffschlüssiger Verbindung, wie z. B. Schweißen und Löten, haben in den letzten Jahren die Verfahren mit formschlüssiger Verbindung wieder Bedeutung erlangt. Ursache hierfür ist die zunehmende Verwendung von wenig schweißgeeigneten beschichteten Blechen, Edelstahlblechen und Werkstoffkombinationen auch mit Verbundwerkstoffen im Zuge des Leichtbaus.

Hans J. Fahrenwaldt

7. Kunststoffschweißen

Zusammenfassung

Als Kunststoffe werden organische Werkstoffe bezeichnet, die im Wesentlichen aus langkettigen Makromolekülen (Polymeren) bestehen, die wiederum aus niedermolekularen Bausteinen (Monomeren) aufgebaut sind. Kennzeichnend sind starke Bindungsbezirke in den Ketten.

Hans J. Fahrenwaldt

8. Auftragschweißen und Thermisches Spritzen

Zusammenfassung

Auftragschweißen ist das Beschichten eines Werkstücks durch Schweißen. Ziel ist es, eine funktionale Oberfläche zu schaffen, die allen sich aus dem Gebrauch ergebenden Anforderungen genügen muss. In erster Linie handelt es sich dabei um die Erhöhung des Widerstands gegen Verschleiß und Korrosionsangriff. Dies wird erreicht durch das Aufbringen eines geeigneten Auftragwerkstoffs auf den Grundwerkstoff.

Hans J. Fahrenwaldt, P. Heinrich

9. Thermisches Trennen

Zusammenfassung

Trennen ist definiert als Formändern eines festen Körpers durch örtliches Aufheben des Zusammenhalts. Neben den mechanischen Schneidverfahren, wie Sägen, Scheren oder Zerspanen, zählen dazu auch die abtragenden Verfahren, wozu das thermische Trennen zu rechnen ist. Dabei wird der zu trennende Werkstoff mittels einer geeigneten Energiequelle örtlich begrenzt auf hohe Temperatur erwärmt.

Hans J. Fahrenwaldt

10. Flammrichten

Zusammenfassung

Nach SEW 088 versteht man unter Flammrichten eine schnelle und örtlich begrenzte Erwärmung von Bauteilen mit dem Ziel, dem Bauteil eine gewünschte Form zu geben oder Formabweichungen, wie sie bei jeder schweißtechnischen Fertigung auftreten, zu beseitigen. Die Erwärmung erfolgt dabei mit kurzer Verweildauer der Flammrichttemperatur im oberflächennahen Bereich oder über die gesamte Werkstückdicke. Diese Flammrichttemperatur ist die höchste während des Flammrichtens auftretende Temperatur im Bauteil, ohne den Werkstoff zu schädigen (bei Stählen ca. 650 bis 700 °C). Die schnelle und örtlich begrenzte Erwärmung bewirkt eine Ausdehnung des Werkstücks, die jedoch durch die umliegenden kalten Bereiche behindert wird. Da bei erhöhter Temperatur die Streckgrenze sinkt, wird eine plastische Stauchung der erwärmten Zone hervorgerufen. Beim Abkühlen schrumpft die gesamte erwärmte Zone, wobei die gestauchte Zone (mit größerer Wanddicke) kürzer wird als sie vor dem Richtvorgang war (Volumenkonstanz).

Volkmar Schuler, J. Twrdek

11. Werkstoffe und Schweißen

Zusammenfassung

Beim Schmelzschweißen wird der Werkstoff an der Schweißstelle durch die Einwirkung der Wärmequelle über seinen Schmelzpunkt erwärmt und dabei aufgeschmolzen. Zum benachbarten Grundwerkstoff beidseits der Naht nimmt die Temperatur exponentiell ab. Der Temperaturgradient wie auch die maximale Temperatur sind dabei abhängig von der Leistungsdichte, der Schweißgeschwindigkeit und den physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs. Bild 11-1 zeigt die Temperaturfelder für zwei Verfahren unterschiedlicher Leistungsdichte. So findet man beim Elektronenstrahlschweißen, gekennzeichnet durch eine hohe Leistungsdichte, einen hohen Temperaturgradienten, d. h. einen steilen Abfall der Temperatur vom Maximalwert – dargestellt durch die dicht beieinander liegenden Isothermen des Temperaturfeldes. Im Gegensatz dazu verläuft die Temperaturkurve beimGasschmelzschweißen mit seiner vergleichsweise geringen Leistungsdichte wesentlich flacher.

Hans J. Fahrenwaldt

12. Schweißnahtberechnung

Zusammenfassung

Die Berechnung der auftretenden Spannungen in Schweißnähten erfolgt im Regelfall mit Hilfe der elementaren Gleichungen der Festigkeitslehre. Auf weiterführende Berechnungsverfahren, wie z. B. die Traglast- und Fließgelenktheorie, wird nicht eingegangen.

H. Wittel

13. Darstellung und Ausführung von Schweißverbindungen

Zusammenfassung

Für die zeichnerische Darstellung von Schweiß- und Lötnähten ist DIN EN 22553 die wichtigste Grundlage.

Volkmar Schuler, J. Twrdek

14. Anforderungsgerechte Gestaltung von Schweißkonstruktionen

Zusammenfassung

Die anforderungsgerechte Gestaltung ist eine branchenneutrale Gliederung allgemein gültiger Konstruktionsregeln.

Volkmar Schuler, J. Twrdek

15. Anwendungsgerechte Gestaltung von Schweißkonstruktionen

Zusammenfassung

Die Normenreihe DIN 18800 ist seit Jahrzehnten Basis für den Stahlbau in Deutschland. Im Zuge der Harmonisierung von Rechts- und Verwaltungsvorschriften wurde im Amtsblatt der Europäischen Union vom 17. 12. 2010 veröffentlicht, dass EN 1090 die gültige Norm zur Ausführung von Stahltragwerken und Aluminiumtragwerken wird, resp. bereits ist. Die Koexistenzperiode begann am 01. 01. 2011 und endet am 01. 07. 2012. Innerhalb dieser Zeit gelten beide Normen, DIN 18800 und DIN EN 1090. Danach werden nationale technische Spezifikationen ungültig.

Volkmar Schuler, J. Twrdek

16. Wirtschaftlichkeitsüberlegungen

Zusammenfassung

Für die Herstellung geschweißter Bauteile gelten die gleichen Prinzipien bezüglich Kosten und Wirtschaftlichkeit, wie sie allgemein in der Fertigung im Stahlbau, Behälterbau oder Maschinenbau Gültigkeit haben. Der Anteil der Personalkosten muss gesenkt, die Maschinenlaufzeiten gesteigert, der Automatisierungsgrad erhöht und der Fertigungsablauf besser, fehlerfreier und leistungsfähiger gestaltet werden.

Volkmar Schuler, J. Twrdek

17. Qualitätssicherung

Zusammenfassung

Zur Vermeidung von Produktfehlern und Lieferschwierigkeiten nimmt die Qualitätssicherung einen immer stärkeren Platz ein. Je besser die Qualität vom Kunden eingeschätzt wird, desto höher wird sich der Marktanteil einstellen (return on investment). Dabei sollte sich aber die hohe Qualitätsphilosophie auf ein vernünftiges Maß an Qualitätssicherungsmaßnahmen einpendeln.

Volkmar Schuler, J. Twrdek

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