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2006 | Buch

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Praxiswissen Schweißtechnik

Werkstoffe, Prozesse, Fertigung

verfasst von: Hans J. Fahrenwaldt, Volkmar Schuler, Herbert Wittel, Jürgen Twdrek

Verlag: Vieweg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Im Maschinen- und Apparatebau wie auch im Bauwesen ist das Schweißen nach wie vor das dominierende Fügeverfahren. Die Tendenz zum Leichtbau führte in den vergangenen Jahren verstärkt zur Entwicklung neuer, oft nicht schweißgeeigneter Werkstoffe, für die neue Verf- ren zum Verbinden erforderlich wurden. Auch sind manche älteren Verfahren in den Hint- grund getreten und durch wirtschaftlichere verdrängt worden. Somit hat sich das Spektrum der Fügeverfahren sehr stark verändert. Die Sicherheit eines Bauteils, einer Anlage oder Bauwerks wird aber nicht erst durch die Qua- tät der Fertigung und der verwendeten Verfahren bestimmt. Wesentlich von Einfluss ist die Konstruktion, die neben der Gestaltung auch die Berechnung und die Werkstoffauswahl - fasst. Dies trifft in besonderem Maße zu, wenn im Fertigungsablauf Fügeprozesse enthalten sind. Das vorliegende Buch behandelt beide Bereiche der Fügetechnik, die Fertigung und die K- struktion, und gibt einen guten Überblick zu diesen Aspekten. Die 1. Auflage des Buchs war stark nachgefragt worden, so dass nach kurzer Zeit nun eine N- auflage erforderlich wurde. In diese flossen bei der Bearbeitung die gemachten Erfahrungen und Rückmeldungen aus dem Kreis der Leser ein. Einige Kapitel, wie das Laserschweißen und das Metallkleben, wurden vollständig überarbeitet, andere, beispielsweise Auftragschweißen, Schweißeignung der Werkstoffe und Berechnungsverfahren im Maschinenbau, stark erweitert.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Auszug

Das Schweiben Zählt Systematisch Zu den Fügetechniken in DIN 8953 sind die Prozesse des Fügens in sechs Gruppen geordnet, Bild 1-1 Die Vier wichtigsteen Prozesse sind das Fügen durch Umformen Schweigben Löten und Kleben, Leimen, Kitten.

H. J. Fahrenwaldt

2. Schmelzschweißprozesse

Auszug

Unter dem Begriff Schmelzschweiβen werden die Prozesse Zusammengefasst, bei denen das Schweiβ bei Örtlich begnenztem Schmelz fluss ohne Anwendung ohne Von Kraft mit oder ohme. Schweiβzusatz erfolgt (DIN 1910 Teil 2; 2002 er setzt durch DIN ISO 857-1) Eine Ubersicht Über die zudieser Verfahrensgruppe zählenden Prozesse gibt Tabelle 2-1.

H. J. Fahrenwaldt

3. Prozesse des Pressschweißens

Auszug

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.

H. J. Fahrenwaldt

4. Löten

Auszug

Löten ist ein thermisches Verfahren zum Verbinden metallischer Werkstoffe unter Verwendung eines geschmolzenen Zusatzmetalls, des Lots, gegebenenfalls unter Anwendung von Flussmitteln und/oder Lötschutzgasen. Die Schmelztemperatur des Lots liegt stets unterhalb derjenigen der miteinander zu verbindenden metallischen Werkstoffe. Die Flächen der zu verbindenden Werkstoffe werden durch das Lot benetzt, ohne selbst an- oder aufgeschmolzen zu werden.

H. J. Fahrenwaldt

5. Metallkleben

Auszug

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.

H. J. Fahrenwaldt

6. Fügen durch Umformen

Auszug

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.

H. J. Fahrenwaldt

7. Kunststoffschweißen

Auszug

Kunststoffe sind aus organischen Grundstoffen synthetisch erzeugte Werkstoffe. Gekennzeichnet sind sie durch einen Aufbau aus makromolekularen Verbindungen mit hohem Molekulargewicht.

H. J. Fahrenwaldt

8. Auftragschweißen und Thermisches Spritzen

Auszug

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.

H. J. Fahrenwaldt, P. Heinrich

9. Thermisches Trennen

Auszug

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. Abhängig vom Werkstoff kann dieser

— Verbrennen,
— Schmelzen oder
— Verdampfen

wodurch im Bauteil bei bewegter Energiequelle eine Fuge entsteht. Dabei fallen formlose Produkte wie Stäube, Schmelzen, Dämpfe u. ä. an.

H. J. Fahrenwaldt

10. Flammrichten

Auszug

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).

V. Schuler, J. Twrdek

11. Werkstoffe und Schweißen

Auszug

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 beim Gasschmelzschweißen mit seiner vergleichsweise geringen Leistungsdichte wesentlich flacher.

H. J. Fahrenwaldt

12. Schweißnahtberechnung

Auszug

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

H. Wittel

13. Darstellung und Ausführung von Schweißverbindungen

V. Schuler, J. Twrdek

14. Anforderungsgerechte Gestaltung von Schweißkonstruktionen

Auszug

Die anforderungsgerechte Gestaltung ist eine branchenneutrale Gliederung allgemein gültiger Konstruktionsregeln.

V. Schuler, J. Twrdek

15. Anwendungsgerechte Gestaltung von Schweißkonstruktionen

Auszug

Stahlbauten bestehen aus einem System von Stäben (Skelett), deren Querschnitt klein im Verhältnis zur Länge ist. Im Gegensatz zum Massivbau mit seinen tragenden Wänden ist das Stahltragwerk nicht zugleich Raumabschluss.

V. Schuler, J. Twrdek

16. Wirtschaftlichkeitsüberlegungen

Auszug

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.

V. Schuler, J. Twrdek

17. Qualitätssicherung

Auszug

Zur Vermeidung von Produktfehlern und Lieferschwierigkeiten nimmt die Qualitätssicherung einen immer stärkeren Platz ein. Je besser die Qualität vom Kunden eingeschätzt wird, je höher ist der Marktanteil einzuordnen (return on investment). Dabei sollte sich aber das hohe Maß an Qualitätsphilosophie auf ein vernünftiges Maß an Qualitätssicherungsmaßnahmen einpendeln. Elementare Überlegungen sollen im folgenden Kapitel vorgestellt werden. Vorab aber noch einige wichtige juristische Hinweise, die bei allem Qualitätsdenken eine Rolle spielen müssen.

V. Schuler, J. Twrdek

18. Anhang

H. J. Fahrenwaldt

Backmatter

Titel: Praxiswissen Schweißtechnik
verfasst von: Hans J. Fahrenwaldt
Volkmar Schuler
Herbert Wittel
Jürgen Twdrek
Verlag: Vieweg
Electronic ISBN: 978-3-8348-9192-1
Print ISBN: 978-3-8348-0194-4
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-8348-9192-1

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