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2009 | Buch

Praxiswissen Schweißtechnik

Werkstoffe, Prozesse, Fertigung

verfasst von: Hans J. Fahrenwaldt, Volkmar Schuler

Verlag: Vieweg+Teubner

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Über dieses Buch

Im Maschinen- und Apparatebau wie auch im Bauwesen oder im Schiffbau ist das Schweißen nach wie vor das dominierende Fügeverfahren. Die Tendenz zum Leichtbau führte in den v- gangenen Jahren verstärkt zur Entwicklung neuer, oft nicht schweißgeeigneter Werkstoffe, für die neue Verfahren zum Verbinden erforderlich wurden. Auch traten manche älteren Verf- ren in den Hintergrund (getreten) und wurden durch wirtschaftlichere verdrängt (worden). Somit hat sich das Spektrum sehr stark verändert. Die Sicherheit eines Bauteils, einer Anlage oder Bauwerks wird aber nicht erst durch die Q- lität 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 2. Auflage des Buchs war stark nachgefragt worden, so dass nach kurzer Zeit nun eine Neuauflage erforderlich wurde. In diese flossen bei der Bearbeitung die gemachten Erfahr- gen und Rückmeldungen aus dem Kreis der Leser ein. Bekanntgewordene Fehler wurden k- rigiert. Die Gliederung des Inhalts in den beiden früheren Auflagen hat sich bewährt und wurde b- behalten. So beginnt das Buch mit der Behandlung der klassischen Prozesse des Schmelz- und Pressschweißens wie auch des Lötens. Ergänzend werden das Metallkleben, das Kunststo- schweißen und das immer wichtiger werdende Fügen durch Umformen und Nieten vorgestellt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Einleitung
Auszug
Das Schweißen zählt systematisch zu den Fügetechniken. In DIN 8953 sind die Prozesse des Fügens in sechs Gruppen geordnet, Bild 1-1. Die vier wichtigsten Prozesse sind das Fügen durch Umformen Schweißen, Löten und Kleben, Leimen, Kitten.
2. Schmelzschweißprozesse
Auszug
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; 2002 ersetzt durch DIN ISO 857-1). Eine Übersichtüber die zu dieser Verfahrensgruppe zählenden Prozesse gibt Tabelle 2–1.
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 Überblicküber diese Verfahrensgruppe.
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.
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.
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.
7. Kunststoffschweißen
Auszug
Kunststoffe sind aus organischen Grundstoffen synthetisch erzeugte Werkstoffe. Gekennzeichnet sind sie durch einen Aufbau aus makromolekularen Verbindungen mit hohem Molekulargewicht. Nach dem Aufbau werden unterschieden
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.
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.
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 oderüber 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).
11. Werkstoffe und Schweißen
Auszug
Beim Schmelzschweißen wird der Werkstoff an der Schweißstelle durch die Einwirkung der Wärmequelleüber 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.
12. Schweißnahtberechnung
Auszug
Die Berechnung der auftretenden Spannungen in Schweißnähten erfolgt im Regelfall mit Hilfe der elementaren Gleichungen der Festigkeitslehre. Aufweiterfuhrende Berechnungsverfahren, wie z. B. die Traglast- und Fließgelenktheorie, wird nicht eingegangen.
13. Darstellung und ausführung von schweißverbindungen
Auszug
Für die zeichnerische Darstellung von Schweiß- und Lötnähten ist DIN EN 22553 die wichtigste Grundlage. Weitere Normen sind: Prinzipiell haben bei der zeichnerischen Darstellung von Schweißnähten die Grundregeln für technische Zeichnungen Gültigkeit. So z. B. das Symmetriegesetz, d. h. dass jede Naht am Bauteil nur in einer Ansicht bezeichnet werden muss. Dabei erfolgt die Bemaßung bevorzugt an der sichtbaren Fügekante.
14. Anforderungsgerechte gestaltung von schweißkonstruktionen
Auszug
Die anforderungsgerechte Gestaltung ist eine branchenneutrale Gliederung allgemein gültiger Konstruktionsregeln.
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.
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.
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.
18. Anhang
Backmatter
Metadaten
Titel
Praxiswissen Schweißtechnik
verfasst von
Hans J. Fahrenwaldt
Volkmar Schuler
Copyright-Jahr
2009
Verlag
Vieweg+Teubner
Electronic ISBN
978-3-8348-9234-8
Print ISBN
978-3-8348-0382-5
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-8348-9234-8

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.