Schweißverbindungen: Unterschied zwischen den Versionen

Aus BS-Wiki: Wissen teilen
Wechseln zu: Navigation, Suche
(→‎Allgemeines)
 
(676 dazwischenliegende Versionen von 8 Benutzern werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
−
[[Bild:Schweißen1.jpg]]
+
'''Schweißen ist ein Vereinigen [[metalle|metallischer]] oder [[Kunststoffschweißen|nicht metallischer Werkstoffe]]'''<br />
−
== Allgemeines ==
+
'''in weichteigigem oder schmelzflüssigen [[Zustand]] mit oder ohne Zusatz von''' <br />
−
Schweißverbindungen sind [[stoffschlüssige Verbindungen]] sie werden vielseitig eingesetzt und haben eine lange geschichtliche Entwicklung hinter sich ( siehe: [[Geschichtliche Entwicklung der Schweißtechnik]]). Anwendung primär für [[Stahl]]( siehe auch:[[Herstellung von Stahl]]), aber auch für Stahlguss, bedingt für Grauguss (Reparatur-Schweißung), [[Aluminium]]-, [[Titan]]-, [http://www.kupfer.de/ Kupfer]-, [http://www.innovations-report.de/html/berichte/materialwissenschaften/bericht-1255.html Magnesium-Legierungen], für Nickel, [http://www.initiative-zink.de/index.php Zink], [http://www.blei-institut.de/domains/blei/ Blei] und [http://www.hug-technik.com/inhalt/fb/kunststoffverarbeitung.html thermoplastische Kunststoffe].
+
'''artgleichem Werkstoff ([[Zusatzwerkstoff]]) mit oder ohne Anwendung von [[Druck]].'''<br />
−
[[Kupfer]]
 
−
Im Maschinenbau wird bei kleinen Stückzahlen, im Leichtbau und bei kurzen Lieferzeiten geschweißt.
 
  
−
Für die drei Hauptanwendungsgebiete
 
−
*Stahlbau (Brücken, [[Krane]])
 
−
*[[Druckbehälterbau]]
 
−
*allgemeiner Maschinenbau
 
−
wurden für die Berechnung, Herstellung und Prüfung unterschiedliche nationale und internationale Richtlinien, Normen und Vorschriften erstellt.
 
  
−
Bei der schweißgerechten Konstruktion sind daher die allgemeinen Richtlinien für die Gestaltung und Berechnung, im speziellen aber die unterschiedlichen Normen und Vorschriften einzuhalten.
+
Im [[Stahl]]- bzw. Maschinenbau ist Schweißen ([[Fügen]]) das wichtigste Verfahren <br />
 +
zum Herstellen unlösbarer [[Chemische Bindung|Verbindungen]].
  
−
== Schweißen vs. Löten ==
+
Wegen der hohen Güteanforderungen an Schweißkonstruktionen <br />
−
=== Schweißen ===
+
müssen die Fertigungsbetriebe eine entsprechende Eignung<br />
−
Unter Schweißen versteht man gemäß [[DIN]] 1910-1 ([[DIN]] 1910-1 wurde in weiten Teilen durch [[DIN]] ISO 857-1 ersetzt) das unlösbare Verbinden von Bauteilen, unter Anwendung von Wärme und/oder [[Druck]] / ohne oder mit der Verwendung von [[Schweißzusätzen]]. Besonders häufig sind Schmelzschweißverfahren zweier meist metallischer Materialien. Die Verbindung erfolgt je nach Schweißverfahren in einer Schweißnaht oder einem Schweißpunkt. Die zum Schweißen notwendige Energie wird von außen zugeführt. Das Schweißverfahren kann durch Schweißhilfsstoffe, z.B. Schutzgase, Schweißpulver oder Pasten, ermöglicht oder erleichtert werden.
+
(Eignungsnachweis, Verfahrensprüfung) vorweisen.<br />
  
−
==== Kehlnaht ====
+
== Funktion und Wirkung ==
−
[[Bild:Kehlnaht.jpg|thumb| Kehlnaht]]
 
−
Die Schweißteile liegen in zwei Ebenen, welche einen Winkel von etwa 90° bilden. Die Kehlnaht bedarf meistens keiner besonderen Vorbereitung und ist daher einfach und wirtschaftlich herzustellen. Besonders bei dynamischer Belastung ist die Kehlnaht bedeutend ungünstiger als die Stumpfnaht.
 
  
−
== Stumfnaht ==
 
  
−
Bei der Stumpfnaht liegen die Schweißteile in einer Ebene und bilden eine Fuge.
 
  
−
==== Punktschweißverbindung ====
+
=== Wirkprinzip und Anwendung ===
−
Beim Punktschweißen werden die aufeinandergepressten, flächigen, Teile meist linsenförmig geschweißt. Wegen der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wird die Punktschweißverbindung trotz der geringen Belastbarkeit in vielen Bereichen angewendet: Einzelfertigung, Serienfertigung, Fahrzeugbau, Stahlbau.
 
  
−
http://www.control-e.de/germany/technol/pktschw/ICA1B408-001.apd/punktschweißen2.gif
 
  
−
=== Vorteile ===
 
−
*Gewichtsersparnisse durch wesentlich geringere Wanddicken und kleinere Bauteilquerschnitte
 
−
*größere Formsteifigkeit
 
−
*größere Schwingungsdämpfung
 
−
*glattere Wandungen ( erleichtern Reinigung und den [[Oberflächenschutz]] )
 
−
*Zeitersparnisse
 
−
*werkstoffsparende, wirtschaftliche Leichtbauweise
 
−
*keine Schwächung
 
−
*größere konstruktive Gestaltungsfreiheit
 
−
*genügt den ästhetischen Ansprüchen
 
  
−
( gegenüber Gussverbindungen, [[Nietverbindungen]] und [[Schraubenverbindungen]] )
+
Beim Verbindungsschweißen werden die Teile am [[Schweißverbindungen#Der Schweißstoß|Schweißstoß]] durch Schweißnähte<br />
 +
unlösbar zu einem Schweißteil [[Fügen|zusammengefügt]]. Durch Schweißen von<br />
 +
Schweißteilen entstehen Schweißgruppen. Das fertige [[Maschinenelemente|Bauteil]] kann aus einer oder mehreren<br />
 +
Schweißgruppen bestehen.<br />
 +
Im Maschinenbau unterscheidet man zwischen Verbindungsschweißen und dem [[Auftragsschweißen]].
  
−
=== Nachteile ===
 
−
1. Begleiterscheinungen:
 
−
Beim Schweißen wird das Bauteil örtlich auf Schmelztemperatur erwärmt. In der Umgebung des Schmelzbades entstehen unerwünschte Gefügeveränderungen. Beim Abkühlen entstehen Schrumpfungen; werden diese behindert, entstehen Schrumpf-(Eigen-)Spannungen.
 
  
−
Aus diesen Vorgängen können die Anforderungen an den Bauteil- und Zusatz-Werkstoff abgeleitet werden: kleine Gefüge- und Festigkeits-Veränderungen beim Umschmelzen, große plastische Verformbarkeit.
 
  
−
2. Werkstoffveränderungen:
 
−
Bei der Erwärmung von Stahl entstehen Gefügeumwandlungen, die sich Negativ auf die Struktur des Materials auswirkt. Bei einer schnellen Abkühlung entstehen [[Härtespitzen]]. Bei Temperaturen über 950°C entsteht ein grobes Gefüge, nach Abkühlung somit ein grobes  oder Gefüge mit erhöhter Sprödbruchgefahr. Grobkorngefüge kann durch nachträgliches Normalglühen wieder beseitigt werden. Wirtschaftlicher ist die Verwendung feinkornbildender Legierungselemente (Al, V, Ti, Ta).
 
  
−
Die verbleibenden Eigenspannungen führen meistens zu einem Verzug des Schweißteils.
+
'''Als feste [[stoffschlüssige Verbindungen]] sind Schweißverbindungen besonders geeignet:'''
 +
* zum Übertragen von [[Festigkeitsberechnung|Kräften, Biege- und Torsionsmomenten]],
 +
* zum kostengünstigen [[Fügen|Verbinden]] von Einzelstücken bis zu größten Abmessungen und bei Kleinserien,
 +
* zum Einsatz bei höheren Betriebstemperaturen,
 +
* als instandhaltungsfreundliche [[Methodisches Konstruieren|Konstruktionen]],
 +
* für dichte Fügestellen.
  
−
Ein Abbau der Eigenspannungen kann durch Spannungsarmglühen erfolgen. Dabei werden bei Stahl gleichzeitig auch [[Härtespitzen]] abgebaut. Siehe auch:[[Wärmebehandlung von Stahl]]
+
</td>
 +
    </tr>
 +
  </table>
 +
----
  
−
[[Lötverbindungen]]
+
=== Vorteile von Schweißverbindungen ===
 +
 
 +
 
 +
==== allgemein ====
 +
*Ermöglicht werkstoffsparende, wirtschaftliche Leichtbauweise.
 +
 
 +
==== gegenüber [[Nietverbindungen]] und [[Schraubenverbindungen]]: ====
 +
*Gewichtsersparnis durch Wegfall der Überlappung Laschen und Niet- bzw.Schraubenköpfe.
 +
*Glatte Wände genügen ästhetischen Ansprüchen und erleichtern Reinigung und [[Korrosion/Korrosionsschutz|Korrossionsschutzmaßnahmen]].
 +
*Keine Schwächung der Stäbe und Bleche durch Niet – oder Schraublöcher.
 +
 
 +
==== gegenüber Gusskonstruktionen: ====
 +
*Große [[Methodisches Konstruieren|konstruktive]] Gestaltungsfreiheit.
 +
*Gewichtsersparnis durch wesentlich [[Dimensionierung|geringere Wanddicken]] und kleinere Bauteilquerschnitte (Leichtbau).
 +
*Entbehrliches Gießmodell führt zu geringeren Kosten (bei kleinen Stückzahlen).
 +
 
 +
=== Nachteile: ===
 +
*Da der Schweißvorgang naturgemäß zu [[Wärmeausdehnung|Schrumpfungen]], hohen inneren Spannungen und Gefügeveränderungen im Nahtbereich führt, kann oft nur mit beträchtlichen Aufwand der Gefahr des [[Sprödbruchneigung]] und der Rissbildung begegnet werden, was mit hohen Anforderungen an die Qualifikation des Schweißpersonals verbunden ist.
 +
*Das Richten verworfener Schweißteile durch die [[Wärmeausdehnung]] ist zeit und kostenaufwendig.
 +
*Schweißen auf Baustellen im Stahlbau häufig schwieriger und teurer als [[Nietverbindungen|Nieten]] oder [[Schraubenverbindungen|Schrauben]].
 +
*auf [[Auftragsschweißen|artgleiche Werkstoffe]] angewiesen<br />
 +
<div align="center">
 +
{| width="50%" {{}}
 +
|-
 +
  !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:1 '''
 +
<includeonly>☺⌘Dear Mr.Vagt</includeonly>
 +
'''Welche Temperaturen in Grad Celsius werden beim Schweißen benötigt? '''
 +
[[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_1|<br />Lösung 1]]
 +
|-
 +
|}</div>
 +
 
 +
{{ Sprungmarke Schweißverbindungen}}
  
 
== Schweißverfahren ==
 
== Schweißverfahren ==
−
Eine allgemeine Übersicht über Schweißverfahren mit den zugehörigen Begriffen enthält [[DIN]] 1910. Die Auswahl des Schweißverfahrens hat bereits im Entwicklungsstadium zu erfolgen, wobei technische und wirtschaftliche Gesichtspunkte berücksichtigt werden müssen. Mitentscheidend sind dabei die Güteanforderungen, der Werkstoff, die Bauteil-Größe bzw. -Dicke und die Betriebseinrichtungen.
+
Waren es zu Beginn des letzten Jahrhunderts noch ca. [[Zehn hoch|10]] Schweißverfahren  in der Schweißtechnik, so werden heute über hundert  Schweißverfahren angewandt,
 +
von denen jedoch nur sieben Verfahrensgruppen  für ca. 95 % aller  Schweißteile  zum Einsatz kommen.
 +
Diese wären [[Schutzgasschweißen(MIG, MAG, WIG)| MSG]], Laser, [[Lichtbogenhandschweißen|Lichtbogen-Hand]],  [[Unterpulverschweißen|Unter-Pulver]] sowie [[Gasschmelzschweißen|Gasschmelzschweißen]].<br />Schweißverfahren unterscheiden sich u.a. auch in der Form der [[Wärmequellen|Energieabgabe]].
 +
 
 +
== Auswirkung des Schweißverfahren ==
 +
 
 +
Schweißeigenspannungen und Schweißverzug enstehen durch ungleichmäßige Erwärmung und plastische Formänderungen. Die durch den Schweißvorgang verursachten, örtlich konzentrierten thermischen Formänderungen werden durch angrenzende kalte Querschnittsteile sowohl beim Erwärmen als auch beim Abkühlen behindert, was zu plastischen Verformungen führt. In der erwärmten Zone entstehen durch Dehnbehinderungen [[Festigkeitsberechnung#Zug-/Druckspannungen ; Schubspannungen ; zusammengesetzte Beanspruchungen |Druckspannungen]], die sich beim Abkühlen in [[Festigkeitsberechnung#Zug-/Druckspannungen ; Schubspannungen ; zusammengesetzte Beanspruchungen |Zugspannungen]] umkehren.<br />
 +
Bezogen auf die [[Schweißverbindungen#Die Schweißnaht|Schweißnaht]] lassen sich am Schweißteil folgende Bewegungsrichtungen der Schrumpfung unterscheiden:
 +
*Längsschrumpfung
 +
*Querschrumpfung
 +
*Dickenschrumpfung (ohne größere Bedeutung)
 +
*Winkelschrumpfung<br />
 +
 
 +
Eine Behinderung des Schweißverzuges kann durch steife Einspannung erfolgen, dies hat aber höhere Schweißeigenspannung zur Folge.<br />
 +
 
 +
==  Maßnahmen zur Verringerung der Schweißeigenspannung sind ==
 +
=== Einsatz von Werkstoffen mit: ===
 +
*geringen [[Wärmeausdehnung |Wärmeausdehnungskoeffizienten]],
 +
*kleinem [[Streckgrenze|Streckgrenzenverhältnis]],
 +
*geringer [[Festigkeit|Festigkeit]],
 +
*mit großem Formänderungsvermögen.
 +
 
 +
=== Konstruktive Maßnahmen ===
 +
*Nahtanhäufung und Nahtkreuzungen vermeiden
 +
*[[Umformen|Abkanten]] statt Schweißen
 +
 
 +
=== Fertigungstechnische Maßnahmen ===
 +
*[[Wärmebehandlung von Stahl#Spannungsarmglühen|Spannungsarmglühen]] (alle Spannungen die oberhalb der Warmstreckgrenze liegen, werden durch plastisches Fließen abgebaut)<br />
 +
*Kaltverformen durch gezieltes Plastifizieren der Eigenspannung,
 +
*Verminderung des Wärmeeintrages,
 +
*schrumpfgerechte Schweißfolge,
 +
*schrittweises Schweißen, (Pilgerschweißen)
 +
*Vibrationsentspannen,
 +
*Oberflächenverformung (Erzeugung von Druckeigenspannung, die den Zugeigenspannungen entgegenwirken, z.B. Kugelstrahlen, Abhämmern)
 +
<div align="center">
 +
{| width="70%" {{}}
 +
|-
 +
  !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:2 '''
 +
<includeonly>☺⌘Dear Mr.Vagt</includeonly>
 +
'''Was sind die wichtigstenen Vorteile von Schweißverbindungen gegenüber den Niet- oder Schraubverbindungen? '''
 +
[[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_2|<br />Lösung 2]]
 +
|-
 +
|}</div>
 +
{{Sprungmarke Schweißverbindungen}}
 +
 
 +
== Stoß- und Nahtarten  ==
 +
 
 +
 
 +
[[Bild:Stoßarten-1.gif|600px|thumb|left|Die  verschiedenen Stoßarten. Quelle [[Bild:Pfeil.gif]] http://www.tedata.com/1123.0.html / tedata.com ]]
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
=== Der Schweißstoß ===
 +
 
 +
 
  
−
Wirtschaftliche Bedeutung haben heute folgende Verfahren:
 
  
−
*[[Lichtbogenhandschweißen]]
 
−
*[[Schutzgasschweißen(MIG, MAG, WIG)]]
 
−
*[[Unterpulverschweißen]]
 
−
*[[Bild:UP Schweißen.jpg]]
 
−
*[[Gasschmelzschweißen]]
 
−
*[[Elektrisches Widerstands-Schweißen = Press-Schweißen]]
 
−
*(Stumpf-, Punkt-, Rollennaht-Schweißung)
 
−
*[[Kunststoffschweißen]]
 
  
−
=== Auswahl des Schweißverfahrens ===
+
ist der Bereich, in dem die Bauteile durch Schweißen miteineinander<br />
−
Folgende Kriterien müssen bei der Auswahl des Schweißverfahrens in Betracht gezogen werden:
+
vereinigt werden. Nach der konstruktiven Anordnung lassen sich <br />
 +
die Stoßarten, wie hier im Bild gezeigt, unterscheiden.
  
−
*Wirtschaftlichkeit (eng verknüpft mit der Automatisierbarkeit)
 
−
*Schweißposition (manche Verfahren nur für Wannenposition)
 
−
*Qualität (Durchschweißung, Dichtheit), eng verknüpft mit der Festigkeitsanforderung
 
−
*Festigkeitsanforderung
 
  
−
== Grundsätze ==
 
−
Beim Entwurf einer Schweißkonstruktion sind folgende Fragen zu beantworten:
 
  
−
*Welche Aufgabe soll die Konstruktion erfüllen?
 
−
*Welche Belastungen treten auf?
 
−
*Welche Werkstoffe kommen in Frage?
 
−
*Welches Schweißverfahren kann angewendet werden?
 
−
*Welche Qualität muss gefordert werden?
 
  
−
== Gestaltungseinflüsse ==
 
−
Folgende Faktoren beeinflussen die Gestaltung von Schweißkonstruktionen:
 
  
−
*Art der Belastung: ruhend, schwingend, schwellend, wechselnd
 
−
*Art der Beanspruchungen: Zug, Druck, Biegung, Torsion
 
−
*Äußere Einflüsse: Temperatur, Korrosion, Verschleiss
 
−
*Art des Schweißverfahrens: Hand, Automat
 
  
−
=== Fertigungsgerechtes Planen ===
 
−
*So wenig wie möglich schweißen (Walz- und Abkantprofile anwenden).
 
−
*Einfache Nahtformen (Kehlnähte) anstreben.
 
−
*Auf gute Zugänglichkeit achten.
 
−
*Schweiß-Nähte nicht in Passflächen legen (keine Nachbearbeitung).
 
−
*Wenn immer möglich, Hochleistungs-Schweißverfahren anwenden.
 
−
*Toleranzen nicht enger als erforderlich wählen und ausreichend Bearbeitungszugaben vorsehen.
 
−
*Auf gute Prüfmöglichkeit achten (Stumpfnaht).
 
  
−
== Werkstoffwahl ==
 
−
Bei der Auswahl des Werkstoffes ist dessen Schweißeignung im Zusammenhang mit dem Verfahren zu überprüfen. Folgende Faktoren beeinflussen die Schweißeignung:
 
  
−
=== Chemische Zusammensetzung ===
 
−
Die chemische Zusammensetzung bestimmt die
 
  
−
*Aufhärtungsneigung
 
−
*[[Sprödbruchneigung]]
 
−
*Alterungsneigung
 
−
*Heißrissneigung
 
−
*Schmelzbadverhalten.
 
  
−
=== Metallurgische Eigenschaften ===
 
−
Die metallurgischen Eigenschaften sind bestimmend für die
 
  
−
*Gefügeausbildung
 
−
*Korngröße
 
−
*[[Seigerungen]]
 
−
*Einschlüsse
 
  
−
=== Physikalische Eigenschaften ===
 
−
Die physikalischen Eigenschaften
 
  
−
*Schmelzpunkt
 
−
*Wärmeleitfähigkeit
 
−
*E-Modul, Querkontraktionszahl
 
−
*Festigkeit
 
−
*Fliessgrenze
 
  
−
sind verantwortlich für die
 
  
−
*Eigenspannungen
 
−
*Verzug
 
−
*Schrumpfung
 
  
−
Hinweise zur Schweißbarkeit der Werkstoffe siehe [[DIN]] 8528 T1.
 
  
−
[[Wärmebehandlung von Stahl]]
 
  
−
== Schweißzusätze ==
 
−
=== Normung ===
 
−
Die [[Schweißzusätze]] sind auf den Grundwerkstoff abzustimmen. Meistens hat der Zusatzwerkstoff eine bedeutend höhere Festigkeit als der Grundwerkstoff.
 
  
−
Die Zusatzwerkstoffe sind in den Normen erfasst:
 
  
−
*Gasschweiß-Stäbe: [[DIN]] 8554
 
−
*Umhüllte Stabelektroden: [[DIN]] 1913
 
−
*Feinkornbaustähle: [[DIN]] 8529
 
−
*nichtrostende und hitzebeständige Stähle: [[DIN]] 8556
 
−
*warmfeste Stähle: [[DIN]] 8575
 
−
*Aluminium: [[DIN]] 1732
 
  
−
=== Farbkennzeichnung ===
 
  
−
Um eine Verwechslung unter Schweißstäben und – Drähten auszuschließen, ist deren Kennzeichnung erforderlich. Ausgenommen hiervon sind einige Sorten von untergeordneter Bedeutung, die in der Farbzeichnungstabelle nicht aufgeführt sind.
 
  
−
Auf der Spule oder an einem Stabende, an dem nicht geschweißt wird, bezeichnet eine etwa 20mm Farbmarkierung die jeweilige Hauptgruppe des Werkstoffes entsprechend dem Basismetall. Soweit erforderlich, ist zur weiteren Unterscheidung die Farbe für eine Untergruppe innerhalb der jeweiligen Legierung festgelegt.
 
−
Die 5 in Betracht kommenden Hauptgruppen unterscheiden sich durch folgende Farben.
 
−
*Stahl- und Eisenlegierungen / verschiedene Hauptfarben, verschiedene Nebenfarben.
 
−
*Nickel- und Kobaltbasislegierungen / Hauptfarbe Blau und Lila, verschiedene Nebenfarben.
 
−
*Aluminium-Legierungen / Hauptfarbe Grün, verschiedene Nebenfarben.
 
−
*Magnesium-Legierungen / Hauptfarbe Gelb, verschiedene Nebenfarben.
 
−
*Titan- und Titanlegierungen / Hauptfarbe Schwarz, verschiedene Nebenfarben.
 
  
−
== Darstellung ==
 
−
Die Darstellung der Schweißnähte auf Fertigungszeichnungen wird durch diverse Normen geregelt. Dabei werden Nahtform, Güte, Schweißverfahren etc. eindeutig festgelegt. Man spricht hier von "schweißgerechtem Konstruieren".
 
  
  
−
[[Bild:Unbenannt.JPG]]
 
  
−
== Sicherheit ==
 
−
*Spalten und offene Hohlräume vermeiden (Korrosionsgefahr).
 
−
*Bei Schweißteilen, welche einer Glühbehandlung unterzogen werden, sind Hohlräume unbedingt zu öffnen (Explosionsgefahr).
 
−
*Schweißnähte nicht an höchstbeanspruchte Stellen legen.
 
−
*Kraftangriffspunkt in Schwerachse des Querschnittes, um Biegung zu vermeiden.
 
−
*So wenig wie möglich schweißen (Walz- und Abkantprofile anwenden).
 
−
*Einfache Nahtformen (Kehlnähte) anstreben.
 
−
*Auf gute Zugänglichkeit achten.
 
−
*Schweiß-Nähte nicht in Passflächen legen (keine Nachbearbeitung).
 
−
*Wenn immer möglich, Hochleistungs-Schweißverfahren anwenden.
 
−
*Toleranzen nicht enger als erforderlich wählen und ausreichend Bearbeitungszugaben vorsehen.
 
−
*Auf gute Prüfmöglichkeit achten (Stumpfnaht).
 
  
−
== Berechnungen ==
 
  
−
Auf analytischem Wege ist es nicht möglich die genauen Maximalspannungen in einer Schweissnaht zu berechnen. Mit Hilfe der Finite Elemente Methode (FEM) ist es möglich, relativ genau die Spannungsspitzen in einer Schweissnaht zu bestimmen. Da die örtlich im Schweissgut und vor allem in der wärmebeeinflussten Zone ertragbaren Beanspruchungen nicht bekannt sind, hilft jedoch auch dies nicht viel weiter.
+
----
  
−
Die Berechnung einer Schweissnaht basiert daher immer auf der Bestimmung einer theoretischen Nennspannung in der Schweissnaht oder in der wärmebeeinflussten Zone daneben. Die ertragbare Nennspannung für statische und dynamische Lastfälle wird in Versuchen an Probekörpern mit der entsprechenden Schweissnaht-Ausführung und -Güte ermittelt. Die zulässige Nennspannung wird dem Einsatz und der Qualität entsprechend nach Erfahrung festgelegt.
+
=== Die Schweißnaht ===
 +
Die Schweißnaht vereinigt die Bauteile am [[Schweißverbindungen#Schweißstoß|Schweißstoß]]. Die Nahtart hängt im wesentlichen von der Stoßart, der Nahtvorbereitung (Fugenform), dem Werkstoff und dem [[Schweißverbindungen#Schweißverfahren|Schweißverfahren]] ab.<br />
 +
Die Naht muß am [[Schweißverbindungen#Schweißstoß|Schweißstoß]] durch den Spalt bzw. der Fuge so vorbereitet
 +
werden, dass ein Aufschmelzen der Kanten,
 +
ein [[Schweißverbindungen#Bindefehler|Durchschweißen]] der Wurzel<br />
 +
sowie ein vollkommendes Füllen
 +
des Nahtquerschnittes
 +
gewährleistet ist.
  
−
In einer Schweissverbindung können Normalspannungen und Schubspannungen unterschiedlicher Orientierung auftreten: Normalspannung quer, Normalspannung längs (parallel), Schubspannung quer, Schubspannung längs. Die ertragbare Beanspruchung ist für diese Spannungskomponenten unterschiedlich, die Ermittlung einer Vergleichsspannung empfehlenswert, ihre Genauigkeit ist aber sehr mangelhaft.
 
  
−
Die Punktschweissverbindung sollte auf Scherung belastet werden, Kopfzug, Schälen und Torsion eines Einzelpunktes sind zu vermeiden.
 
  
−
Bei der statischen Scherbelastung wird die Schub-Nennspannung im Schweisspunkt gerechnet. Diese darf maximal 65% der zulässigen Normalspannung sein (im Stahlbau gemäss DIN 18800). Ausser der Scherspannung wird die Lochleibung an einem virtuellen Bolzen überprüft.
+
Die gängigsten Nahtarten
  
−
Für dynamisch beanspruchte Punktschweissverbindungen sind die Merkblätter DVS 2902 T3, DVS 2923 und DVS 2906 der DB heranzuziehen, in der Luft- und Raumfahrt ist die DIN 29878 anzuwenden.
+
{| {{Tabelle}}
 +
|- style="background: #B5B5B5;"
 +
|  Bezeichnung || V-Naht || I-Naht || Y-Naht || U-Naht || doppel V-Naht || Bördel-Naht || Kehl-Naht || doppel Kehl-Naht 
 +
|-
 +
|Darstellung ||[[Bild:Naht-V.gif]] || [[Bild:Naht-i.gif]] || [[Bild:Naht-y.gif]] || [[Bild:Naht-U.gif]] || [[Bild:Naht-x.gif]] || [[Bild:Naht-Boerdel.gif]] || [[Bild:Naht-K.gif]] || [[Bild:Naht doppelK.gif]]
 +
|-
 +
| Sinnbild || [[Bild:V-naht.gif|center]] ||    [[Bild:I naht.gif|center]] ||    [[Bild:Y-naht.gif|center]] ||    [[Bild:U-naht.gif|center]] ||  [[Bild:Doppel-v.gif|center]] ||    [[Bild:Boerdel.gif|center]] ||    [[Bild:Kehl.gif|center]] ||    [[Bild:Doppel kehl.gif|center]]
 +
|-       
 +
|}
  
−
== Fragen ==
 
−
*1. Wann werden im Maschinenbau Schweißverfahren eingesetzt?
 
−
*2. Was genau ist eine Kehlnaht?
 
−
*3. Nenne 3 Vorteile die das Schweißen hat.
 
−
*4. Nenne 3 Nachteile die das Schweißen hat.
 
−
*5. Nenne 3 Sicherheitskriterien auf die man beim Schweißen achten muß.
 
  
−
Lösungen hier: [[ Schweißverbindungen: Antworten ]]
 
  
  
−
== Literaturhinweise ==
 
−
*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch, Vieweg Verlag 17. Aufl. 2005, ISBN 3-528-17028-X, € 34,90.
 
−
*Maschinenelemente, Band I, G. Niemann, 2. Auflage 1981, Springer-Verlag
 
−
*AD-Merkblätter, TÜV, Heymanns-Verlag und Beuth-Verlag
 
−
*Schweißtechnisches Konstruieren und Fertigen, Volkmar Schuler, Vieweg-Verlag
 
  
−
== Links ==
+
[[Bild:Nahtarten Schweißverbindungen.jpg|200px|thumb|right|sämtliche Nahtarten]]
−
*[http://www.dvs-ev.de /www.dvs-ev.de]  
+
[[Bild:Einfache Schweißverbindungen-4.jpg|250px|thumb|left|mehrlagiger Schweißnahtaufbau]]
−
*[http://www.fronius.com/schweisstechnik/focus.schweissen/ www.fronius.com]
 
−
*[http://www.airliquide.de/loesungen/business/schweissen-schneiden/ www.airliquide.de]
 
−
*[http://www.heimwerker-webverzeichnis.de/003,001,022.htm www.heimwerker-webverzeichnis.de]
 
  
−
--[[Benutzer:Anthony|Anthony]]
 
  
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
----
 +
 +
=== Bindefehler ===
 +
 +
Typische Bindefehler beim Schweißen
 +
{| {{Tabelle}}
 +
|- style="background: #B5B5B5;"
 +
 +
!  Fehler!! Darstellung
 +
 +
|-
 +
! Lagebindefehler
 +
|[[Bild:LageBindefehler-1.gif]][[Bild:Bindefehler-2.gif]][[Bild:Bindefehler-3.gif]]   
 +
|-
 +
! Wurzelbindefehler
 +
|<div style="text-align: center;">
 +
[[Bild:Wurzelbindefehler-4.gif]]
 +
</div>   
 +
|-   
 +
!Flankenbindefehler
 +
| <div style="text-align: center;">
 +
[[Bild:Flankenbindefehler-5.gif]]
 +
</div>   
 +
|-   
 +
!ungenügende Durchschweißung
 +
| <div style="text-align: center;">
 +
[[Bild:Ungenügende Durchschweißung-6.gif]] [[Bild:Ungenügende Durchschweißung-7.gif]]
 +
</div> 
 +
|-   
 +
!nicht durchgeschweißte Wurzel
 +
|<div style="text-align: center;">
 +
[[Bild:Nicht durchgeschweißte Wurzel 8.gif|280px]] [[Bild:Nicht durchgeschweißte Wurzel9.gif|300px]]
 +
</div> 
 +
|-   
 +
|}
 +
 +
 +
 +
 +
----
 +
 +
=== Arbeitspositionen  ===
 +
[[Bild:Schweißpositionen..jpg|thumb|145px|Schweißpositionen]]
 +
 +
Die Arbeitspositionen nach [[DIN|DIN]] EN ISO 6947 und [[DIN|DIN]] 1912-2 werden durch die Lage der Schweißnaht<br />im Raum und die Arbeitsrichtung bestimmmt.
 +
Sie können mit Hilfe eines Neigungswinkel und eines Drehwinkels genau beschrieben werden.<br />
 +
Die für die Schweißpraxis wesentlichen Hauptpositionen sind in der nebenstehenden Grafik "Schweißpositionen" aufgeführt.<br />
 +
Wenn irgend möglich, sollte die PA-Position (Wannenlage) eingesetzt werden.<br />
 +
 +
 +
 +
Mit ihr ergeben sich folgende Vorteile:
 +
 +
*hohe Abschmelzleistung
 +
 +
*geringe Fehlerhäufigkeit
 +
 +
*gute Nahtausbildung
 +
 +
*ergonomisch günstig
 +
 +
*geringe Schadstoff[[emissionen]]
 +
 +
 +
 +
 +
 +
<div align="center">
 +
{| width="50%" {{}}
 +
|-
 +
  !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:3 '''
 +
<includeonly>☺⌘Dear Mr.Vagt</includeonly>
 +
'''Was sind die "großen" Nachteile beim Schweißen und wie entstehen sie? '''
 +
[[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_3|<br />Lösung 3]]
 +
|-
 +
|}</div>
 +
 +
{{Sprungmarke Schweißverbindungen}}
 +
 +
== Schweißgerechtes Gestalten ==
 +
'''Allgemeine [[Methodisches Konstruieren|Konstruktionsrichtlinien]]:'''
 +
Die nachstehend aufgeführten Richtlinien sollten bei Entwurfsarbeiten <br />
 +
unbedingt beachtet werden. Sie sind entsprechend den die Schweißbarkeit <br />
 +
bedingten Einflussgrößen [[:Kategorie:Werkstofftechnik|Werkstoff]], [[:Kategorie:Entwicklung und Konstruktion| Konstruktion]], und [[:Kategorie:Fertigungstechnik|Fertigung]] geordnet.
 +
 +
 +
=== Werkstoffgerecht: ===
 +
*Schweißneigung der Grund- und [[Zusatzwerkstoff]]e beachten
 +
*Bei komplizierten Bauteilen mit Schweißnahtanhäufung nur fließfähige Baustähle verwenden ([[Stahl|Feinkornstähle]])
 +
*Hochfeste, teure [[Stahl|Stähle]] bringen bei starker [[Kerbwirkung]] im Bereich der Wechselfestigkeit kaum Vorteile
 +
*In Hohlkehlen von Walzprofilen aus unberuhigt vergossenen [[Stahl|Stählen]] und in kaltverformten Bereichen von Bauteilen Schweißnähte vermeiden.
 +
 +
=== Beanspruchungsgerecht: ===
 +
*Eigenart der Schweißtechnik beachten
 +
*Einfache Bauelemente verwenden
 +
*Sicherste Schweißverbindung: Stumpfnaht
 +
*Ungestörte Kraftflusslinien anstreben; [[Kerbwirkung|Kerben]] und Steifigkeitssprünge vermeiden
 +
*Möglichst wenig [[Schweißverbindungen#Die Schweißnaht|Schweißnähte]]
 +
*Lange, dünne Nähte anstreben, anstelle von kurzen, dicken Nähten.
 +
*Wenn Nahthäufungen nicht zu vermeiden sind, Einschweißteile verwenden
 +
*Schweißnähte in weniger beanspruchte Stellen legen
 +
*Keine Nähte in [[Passungen|Passflächen]]
 +
*Nahtwurzel nicht in Zugzone
 +
*Kehlnähte möglichst doppelseitig; bei [[Festigkeitsberechnung#Belastungsfälle I, II und III|dynamischer Beanspruchung]] als Hohlkehlnähte
 +
*Bei [[Festigkeitsberechnung#Belastungen und Belastungsgrößen |Torsionsbeanspruchung]] möglichst geschlossene Querschnitte wählen
 +
*Zur Biegeebene unsymmetrische Profile nur im Schubmittelpunkt belasten oder paarweise zu symmetrischen Trägerprofilen zusammensetzen
 +
 +
=== Fertigungsgerecht: ===
 +
*Schweißstellen müssen zugänglich und mit dem gewählten [[Schweißverbindungen#Schweißverfahren|Schweißverfahren]] einwandfrei ausführbar sein.
 +
*Schweißen in Wannenposition anstreben (Schmelze in einer Wanne).
 +
*Wirtschaftliches [[Schweißverbindungen#Schweißverfahren|Schweißverfahren]] wählen.
 +
*Keine zu hohen Bewertungsgruppen([[DIN]] EN 25817) vorschreiben.
 +
*[[Wärmebehandlung von Stahl|Wärmebehandlung]] nur vorschreiben, wenn von der Sicherheit des Bauteils wirklich gefordert wird.
 +
*Zerstörungsfreie [[Prüfen von Schweißverbindungen|Nachprüfungen]] müssen durchführbar sein.
 +
 +
<div align="center">
 +
{| width="50%" {{}}
 +
|-
 +
  !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:4 '''
 +
<includeonly>☺⌘Dear Mr.Vagt</includeonly>
 +
'''Was ist bei der Vorbereitung einer Schweißnaht zu beachten? '''
 +
[[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_4|<br />Lösung 4]]
 +
|-
 +
|}</div>
 +
 +
{{Sprungmarke Schweißverbindungen}}
 +
 +
== Berechnung geschweißter Druckbehälter  nach [[AD 2000]] ==
 +
Ein [[Media:Berechnungsbeispiel Druckbehälter.pdf|ausführliches Rechenbeispiel für Druckbehälter]] ist hier in einer PDF-Datei hinterlegt.<br /> Step by Step werden hier die einzelnen Schritte durchgearbeitet um so zum gewünschten Erfolg zu kommen.
 +
 +
Bei der Herstellung von Druckbehältern müssen die Werkstoffe sorgfältig ausgewählt werden. Das [[AD 2000]] Regelwerk liefert bestimmte Vorgaben zur Werkstoffwahl. Das [[3.1B Zeugnis]] ist ein Beispiel dafür, was bei bestimmten Druckbehältern verlangt wird.
 +
 +
=== Berechnungsbeispiele ===
 +
 +
[[Bild:Excel Behälter-1.jpg|thumb| 100px| right|Beispiel der Excel-Tabelle]]
 +
 +
[[Media:Der Behälter laut Skizze soll festigkeitsmäßig ausgelegt werden.pdf|Aufgaben zur Berechnung von Druckbehältern]] sind hier zu finden. Um die sog. Leistungskontrolle  zu überprüfen,<br />
 +
sind hier[[Media:Lösungen von Der Behälter laut Skizze soll festigkeitsmäßig ausgelegt werden.pdf| die passenden Lösungen dazu]].
 +
 +
 +
 +
 +
 +
[[Media:Behälterberechnungen Excel Egmont Jank-.xls|Eine Exceltabelle zur Berechnung von Druckbehältern]]
 +
kann man hier öffnen. In dieser Tabelle kann man die verschiedenen Parameter verändern um so<br />
 +
die passende Behälterwandung zu ermitteln.<br />
 +
Die iterative Vorgehensweise bei der Klöpperboden [[Dimensionierung]] wird hier erheblich vereinfacht.<br />
 +
 +
== Powerpointpräsentation==
 +
Hier ist noch eine [[Media:Referat Schweißverbindungen.pdf|Foliensammlung]] als PDF-Datei zu diesem Thema hinterlegt.
 +
 +
 +
 +
== Schweißer[[Chatroom Schweißverbindungen|Chat]] ==
 +
[[Fragen]], Diskussionsbedarf?<br>
 +
Im '''[[Chatroom Schweißverbindungen]]''' sollen diverse Fragen, Anregungen, Tipps zum Thema Schweißen diskutiert werden.
 +
 +
== Literatur ==
 +
 +
Viele dieser Berichte oder Texte sind  unter anderen entstanden mit der Hilfestellung folgender Bücher:
 +
 +
{| {{
 +
 +
 +
|-
 +
| [[Bild:Roloff Matek.jpg|Thumb|60px]]
 +
| Roloff/Matek: [[Maschinenelemente]], Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.
 +
|-
 +
| [[Bild:Roloff MatekFormelsammlung-1.jpg|Thumb|60px]]
 +
| Roloff/Matek [[Maschinenelemente]] Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.
 +
|-
 +
| [[Bild:Europa Tabellenbuch-1.jpg|Thumb|60px]]
 +
| [[Tabellenbuch]] Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50
 +
 +
|-
 +
| [[Bild:Fertigungstechnik-1.jpg|Thumb| 60px]]
 +
| Schal Fertigungstechnik 2, [http://www.handwerk-technik.de/ Verlag Handwerk und Technik ] , 10. Auflage, ISBN 3-582-02313-3, € 42,80.<br />
 +
|-
 +
| [[Bild:AD 2000-1.jpg|Thumb|60px]]
 +
| [[AD 2000]] Regelwerk, [http://www.beuth.de/ Beuth Verlag], ISBN-10: 3452259684 , EUR 279,50.<br />
 +
 +
|}
 +
 +
 +
 +
{{Sprungmarke Schweißverbindungen}}
 +
 +
{{www}}
 +
*[http://www.die-verbindungs-spezialisten.de/  Die Verbindungsspezialisten]
 +
*[http://www.linde-gas.de/international/web/lg/de/like35lgde.nsf/docbyalias/homepage  Linde Gas]
 +
*[http://www.hwk-hamburg.de/weiterbildung/slv-nord/index.php  Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Nord]
 +
*[http://www.isf.rwth-aachen.de/lehre/material/umdrucke/STII/ST2-KAP09.pdf  ISF Aachen Pdf Datei zu Thema Schweißfehler]
 +
*[http://www.km.tu-berlin.de/uploads/media/KoWe-05-Schweissen.pdf  TU-Berlin Gestaltung von Schweißverbindungen]
 +
*[http://www.druckgeraete-online.de/seiten/ad2000/ad2000_a.htm  Druckgeräte-online; AD 2000]
 +
*[http://www.airliquide.de/loesungen/business/schweissen-schneiden/    Airliquide]
 +
* [http://www.ewm-handel.at/downloads/schweisslexikon.pdf EWM-Schweißlexikon, E-Hand, MIG/MAG, WIG u. Plasmaschweißen umfassend dargestellt, PDF (104 S., 3 MB)]
 +
 +
9977--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 13:23, 28. Jun. 2008 (CEST)<br />
 +
11562--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 20:27, 25. Aug. 2008 (CEST)<br />
 +
12885--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 18:25, 28. Sep. 2008 (CEST)<br />
 +
13198--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 20:46, 5. Okt. 2008 (CEST)<br />
 +
14411--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 23:40, 5. Nov. 2008 (CET)<br />
 +
27827--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 16:48, 13. Sep. 2009 (CEST)<br />
 +
43968--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 21:56, 3. Mai 2010 (CEST)
 +
Egmont Jank
 
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]
 
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]
 
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]
 
[[Kategorie:Fertigungstechnik]]
 +
[[Kategorie:Werkstofftechnik]]
 +
{{Lesenswert}}
 +
 +
== Unterrichtseinheit Schweißverbindungen FSM2-2007==
 +
 +
[[Media:Schweißverbindungen.ppt]]<br />
 +
[[Media:Aufgabe_Maßnahmen_gegen_Verzug.doc]]<br />
 +
[[Media:Aufgabe_Berechnung_Druckbehälter.doc]]<br />
 +
[[Media:Musterlösung_zur_Berechnung_eines_geschweißten_Druckbehälters_nach_AD_2000_Regelwerk.doc]]

Aktuelle Version vom 18. Mai 2018, 12:52 Uhr

Schweißen ist ein Vereinigen metallischer oder nicht metallischer Werkstoffe
in weichteigigem oder schmelzflüssigen Zustand mit oder ohne Zusatz von
artgleichem Werkstoff (Zusatzwerkstoff) mit oder ohne Anwendung von Druck.


Im Stahl- bzw. Maschinenbau ist Schweißen (Fügen) das wichtigste Verfahren
zum Herstellen unlösbarer Verbindungen.

Wegen der hohen Güteanforderungen an Schweißkonstruktionen
müssen die Fertigungsbetriebe eine entsprechende Eignung
(Eignungsnachweis, Verfahrensprüfung) vorweisen.

Funktion und Wirkung

Wirkprinzip und Anwendung

Beim Verbindungsschweißen werden die Teile am Schweißstoß durch Schweißnähte
unlösbar zu einem Schweißteil zusammengefügt. Durch Schweißen von
Schweißteilen entstehen Schweißgruppen. Das fertige Bauteil kann aus einer oder mehreren
Schweißgruppen bestehen.
Im Maschinenbau unterscheidet man zwischen Verbindungsschweißen und dem Auftragsschweißen.



Als feste stoffschlüssige Verbindungen sind Schweißverbindungen besonders geeignet:

</td> 

    </tr>
 </table>

Vorteile von Schweißverbindungen

allgemein

  • Ermöglicht werkstoffsparende, wirtschaftliche Leichtbauweise.

gegenüber Nietverbindungen und Schraubenverbindungen:

  • Gewichtsersparnis durch Wegfall der Überlappung Laschen und Niet- bzw.Schraubenköpfe.
  • Glatte Wände genügen ästhetischen Ansprüchen und erleichtern Reinigung und Korrossionsschutzmaßnahmen.
  • Keine Schwächung der Stäbe und Bleche durch Niet – oder Schraublöcher.

gegenüber Gusskonstruktionen:

  • Große konstruktive Gestaltungsfreiheit.
  • Gewichtsersparnis durch wesentlich geringere Wanddicken und kleinere Bauteilquerschnitte (Leichtbau).
  • Entbehrliches Gießmodell führt zu geringeren Kosten (bei kleinen Stückzahlen).

Nachteile:

  • Da der Schweißvorgang naturgemäß zu Schrumpfungen, hohen inneren Spannungen und Gefügeveränderungen im Nahtbereich führt, kann oft nur mit beträchtlichen Aufwand der Gefahr des Sprödbruchneigung und der Rissbildung begegnet werden, was mit hohen Anforderungen an die Qualifikation des Schweißpersonals verbunden ist.
  • Das Richten verworfener Schweißteile durch die Wärmeausdehnung ist zeit und kostenaufwendig.
  • Schweißen auf Baustellen im Stahlbau häufig schwieriger und teurer als Nieten oder Schrauben.
  • auf artgleiche Werkstoffe angewiesen
Frage:1

Welche Temperaturen in Grad Celsius werden beim Schweißen benötigt?
Lösung 1

Zur Übersicht
Schweißverbindungen

Schweißverfahren

Waren es zu Beginn des letzten Jahrhunderts noch ca. 10 Schweißverfahren in der Schweißtechnik, so werden heute über hundert Schweißverfahren angewandt, von denen jedoch nur sieben Verfahrensgruppen für ca. 95 % aller Schweißteile zum Einsatz kommen. Diese wären MSG, Laser, Lichtbogen-Hand, Unter-Pulver sowie Gasschmelzschweißen.
Schweißverfahren unterscheiden sich u.a. auch in der Form der Energieabgabe.

Auswirkung des Schweißverfahren

Schweißeigenspannungen und Schweißverzug enstehen durch ungleichmäßige Erwärmung und plastische Formänderungen. Die durch den Schweißvorgang verursachten, örtlich konzentrierten thermischen Formänderungen werden durch angrenzende kalte Querschnittsteile sowohl beim Erwärmen als auch beim Abkühlen behindert, was zu plastischen Verformungen führt. In der erwärmten Zone entstehen durch Dehnbehinderungen Druckspannungen, die sich beim Abkühlen in Zugspannungen umkehren.
Bezogen auf die Schweißnaht lassen sich am Schweißteil folgende Bewegungsrichtungen der Schrumpfung unterscheiden:

  • Längsschrumpfung
  • Querschrumpfung
  • Dickenschrumpfung (ohne größere Bedeutung)
  • Winkelschrumpfung

Eine Behinderung des Schweißverzuges kann durch steife Einspannung erfolgen, dies hat aber höhere Schweißeigenspannung zur Folge.

Maßnahmen zur Verringerung der Schweißeigenspannung sind

Einsatz von Werkstoffen mit:

Konstruktive Maßnahmen

  • Nahtanhäufung und Nahtkreuzungen vermeiden
  • Abkanten statt Schweißen

Fertigungstechnische Maßnahmen

  • Spannungsarmglühen (alle Spannungen die oberhalb der Warmstreckgrenze liegen, werden durch plastisches Fließen abgebaut)
  • Kaltverformen durch gezieltes Plastifizieren der Eigenspannung,
  • Verminderung des Wärmeeintrages,
  • schrumpfgerechte Schweißfolge,
  • schrittweises Schweißen, (Pilgerschweißen)
  • Vibrationsentspannen,
  • Oberflächenverformung (Erzeugung von Druckeigenspannung, die den Zugeigenspannungen entgegenwirken, z.B. Kugelstrahlen, Abhämmern)
Frage:2

Was sind die wichtigstenen Vorteile von Schweißverbindungen gegenüber den Niet- oder Schraubverbindungen?
Lösung 2

Zur Übersicht
Schweißverbindungen

Stoß- und Nahtarten

Die verschiedenen Stoßarten. Quelle Pfeil.gif http://www.tedata.com/1123.0.html / tedata.com



Der Schweißstoß

ist der Bereich, in dem die Bauteile durch Schweißen miteineinander
vereinigt werden. Nach der konstruktiven Anordnung lassen sich
die Stoßarten, wie hier im Bild gezeigt, unterscheiden.















Die Schweißnaht

Die Schweißnaht vereinigt die Bauteile am Schweißstoß. Die Nahtart hängt im wesentlichen von der Stoßart, der Nahtvorbereitung (Fugenform), dem Werkstoff und dem Schweißverfahren ab.
Die Naht muß am Schweißstoß durch den Spalt bzw. der Fuge so vorbereitet werden, dass ein Aufschmelzen der Kanten, ein Durchschweißen der Wurzel
sowie ein vollkommendes Füllen des Nahtquerschnittes gewährleistet ist.


Die gängigsten Nahtarten

Bezeichnung V-Naht I-Naht Y-Naht U-Naht doppel V-Naht Bördel-Naht Kehl-Naht doppel Kehl-Naht
Darstellung Naht-V.gif Naht-i.gif Naht-y.gif Naht-U.gif Naht-x.gif Naht-Boerdel.gif Naht-K.gif Naht doppelK.gif
Sinnbild
V-naht.gif
I naht.gif
Y-naht.gif
U-naht.gif
Doppel-v.gif
Boerdel.gif
Kehl.gif
Doppel kehl.gif



Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Datei fehlt
sämtliche Nahtarten
Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Datei fehlt
mehrlagiger Schweißnahtaufbau









Bindefehler

Typische Bindefehler beim Schweißen

Fehler Darstellung
Lagebindefehler LageBindefehler-1.gifBindefehler-2.gifBindefehler-3.gif
Wurzelbindefehler

Wurzelbindefehler-4.gif

Flankenbindefehler

Flankenbindefehler-5.gif

ungenügende Durchschweißung

Ungenügende Durchschweißung-6.gif Ungenügende Durchschweißung-7.gif

nicht durchgeschweißte Wurzel
Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Datei fehlt
Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Datei fehlt



Arbeitspositionen

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Datei fehlt
Schweißpositionen

Die Arbeitspositionen nach DIN EN ISO 6947 und DIN 1912-2 werden durch die Lage der Schweißnaht
im Raum und die Arbeitsrichtung bestimmmt. Sie können mit Hilfe eines Neigungswinkel und eines Drehwinkels genau beschrieben werden.
Die für die Schweißpraxis wesentlichen Hauptpositionen sind in der nebenstehenden Grafik "Schweißpositionen" aufgeführt.
Wenn irgend möglich, sollte die PA-Position (Wannenlage) eingesetzt werden.


Mit ihr ergeben sich folgende Vorteile:

  • hohe Abschmelzleistung
  • geringe Fehlerhäufigkeit
  • gute Nahtausbildung
  • ergonomisch günstig



Frage:3

Was sind die "großen" Nachteile beim Schweißen und wie entstehen sie?
Lösung 3

Zur Übersicht
Schweißverbindungen

Schweißgerechtes Gestalten

Allgemeine Konstruktionsrichtlinien: Die nachstehend aufgeführten Richtlinien sollten bei Entwurfsarbeiten
unbedingt beachtet werden. Sie sind entsprechend den die Schweißbarkeit
bedingten Einflussgrößen Werkstoff, Konstruktion, und Fertigung geordnet.


Werkstoffgerecht:

  • Schweißneigung der Grund- und Zusatzwerkstoffe beachten
  • Bei komplizierten Bauteilen mit Schweißnahtanhäufung nur fließfähige Baustähle verwenden (Feinkornstähle)
  • Hochfeste, teure Stähle bringen bei starker Kerbwirkung im Bereich der Wechselfestigkeit kaum Vorteile
  • In Hohlkehlen von Walzprofilen aus unberuhigt vergossenen Stählen und in kaltverformten Bereichen von Bauteilen Schweißnähte vermeiden.

Beanspruchungsgerecht:

  • Eigenart der Schweißtechnik beachten
  • Einfache Bauelemente verwenden
  • Sicherste Schweißverbindung: Stumpfnaht
  • Ungestörte Kraftflusslinien anstreben; Kerben und Steifigkeitssprünge vermeiden
  • Möglichst wenig Schweißnähte
  • Lange, dünne Nähte anstreben, anstelle von kurzen, dicken Nähten.
  • Wenn Nahthäufungen nicht zu vermeiden sind, Einschweißteile verwenden
  • Schweißnähte in weniger beanspruchte Stellen legen
  • Keine Nähte in Passflächen
  • Nahtwurzel nicht in Zugzone
  • Kehlnähte möglichst doppelseitig; bei dynamischer Beanspruchung als Hohlkehlnähte
  • Bei Torsionsbeanspruchung möglichst geschlossene Querschnitte wählen
  • Zur Biegeebene unsymmetrische Profile nur im Schubmittelpunkt belasten oder paarweise zu symmetrischen Trägerprofilen zusammensetzen

Fertigungsgerecht:

  • Schweißstellen müssen zugänglich und mit dem gewählten Schweißverfahren einwandfrei ausführbar sein.
  • Schweißen in Wannenposition anstreben (Schmelze in einer Wanne).
  • Wirtschaftliches Schweißverfahren wählen.
  • Keine zu hohen Bewertungsgruppen(DIN EN 25817) vorschreiben.
  • Wärmebehandlung nur vorschreiben, wenn von der Sicherheit des Bauteils wirklich gefordert wird.
  • Zerstörungsfreie Nachprüfungen müssen durchführbar sein.
Frage:4

Was ist bei der Vorbereitung einer Schweißnaht zu beachten?
Lösung 4

Zur Übersicht
Schweißverbindungen

Berechnung geschweißter Druckbehälter nach AD 2000

Ein ausführliches Rechenbeispiel für Druckbehälter ist hier in einer PDF-Datei hinterlegt.
Step by Step werden hier die einzelnen Schritte durchgearbeitet um so zum gewünschten Erfolg zu kommen.

Bei der Herstellung von Druckbehältern müssen die Werkstoffe sorgfältig ausgewählt werden. Das AD 2000 Regelwerk liefert bestimmte Vorgaben zur Werkstoffwahl. Das 3.1B Zeugnis ist ein Beispiel dafür, was bei bestimmten Druckbehältern verlangt wird.

Berechnungsbeispiele

Beispiel der Excel-Tabelle

Aufgaben zur Berechnung von Druckbehältern sind hier zu finden. Um die sog. Leistungskontrolle zu überprüfen,
sind hier die passenden Lösungen dazu.



Eine Exceltabelle zur Berechnung von Druckbehältern kann man hier öffnen. In dieser Tabelle kann man die verschiedenen Parameter verändern um so
die passende Behälterwandung zu ermitteln.
Die iterative Vorgehensweise bei der Klöpperboden Dimensionierung wird hier erheblich vereinfacht.

Powerpointpräsentation

Hier ist noch eine Foliensammlung als PDF-Datei zu diesem Thema hinterlegt.


SchweißerChat

Fragen, Diskussionsbedarf?
Im Chatroom Schweißverbindungen sollen diverse Fragen, Anregungen, Tipps zum Thema Schweißen diskutiert werden.

Literatur

Viele dieser Berichte oder Texte sind unter anderen entstanden mit der Hilfestellung folgender Bücher:

Thumb Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,Vieweg Verlag, 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.
Thumb Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,Vieweg Verlag, 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.
Thumb Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. Europa Verlag , ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50
Thumb Schal Fertigungstechnik 2, Verlag Handwerk und Technik , 10. Auflage, ISBN 3-582-02313-3, € 42,80.
Thumb AD 2000 Regelwerk, Beuth Verlag, ISBN-10: 3452259684 , EUR 279,50.


Zur Übersicht
Schweißverbindungen

Weblinks

9977--Egmont 13:23, 28. Jun. 2008 (CEST)
11562--Egmont 20:27, 25. Aug. 2008 (CEST)
12885--Egmont 18:25, 28. Sep. 2008 (CEST)
13198--Egmont 20:46, 5. Okt. 2008 (CEST)
14411--Egmont 23:40, 5. Nov. 2008 (CET)
27827--Egmont 16:48, 13. Sep. 2009 (CEST)
43968--Egmont 21:56, 3. Mai 2010 (CEST) Egmont Jank

24px-Qsicon lesenswert.svg.png    Diese Seite wurde in die Liste der lesenswerten Artikel aufgenommen.

Unterrichtseinheit Schweißverbindungen FSM2-2007

Media:Schweißverbindungen.ppt
Media:Aufgabe_Maßnahmen_gegen_Verzug.doc
Media:Aufgabe_Berechnung_Druckbehälter.doc
Media:Musterlösung_zur_Berechnung_eines_geschweißten_Druckbehälters_nach_AD_2000_Regelwerk.doc

Abgerufen von „http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Schweißverbindungen&oldid=75874“