Ulrich Dilthey. Schweiß- und Schneidtechnologien

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1 Ulrich Dilthey. Schweiß- und Schneidtechnologien

2 Studium und Praxis Schweißtechnische Fe~gungsverfahren Band 1 Schweiß- und Schneidtechnologien Zweite Auflage Prof. Dr.-Ing. Ulrich Dilthey VD I unter Mitarbeit von Dipl.-Ing. Markus Grave, Redaktion Dipl.-Ing. Matthias Dobner Dr.-Ing. Mark Faerber Dipl.-Ing. Jörg Grobecker Dipl.-Ing. Stephan Guhde Dipl.-Ing. Lothar Jacobskötter Dipl.-Ing. Udo Marek Dr.-Ing. W. Janssen Dr.-Ing. Dieter Maser Dipl.-Ing. Martin Oster Dipl.-Ing. Uwe Reisgen Dipl.-Ing. Lars Stein Dr.-Ing. Andreas Wem Dr.-Ing. Heinrich Wietrzniok Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH

3 Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Dilthey, Ulrich: Schweisstechnische Fertigungsverfahren / Ulrich Dilthey. Unter Mitarb. von Markus Grave... - Diisseldorf: VDI-Verl. (Studium und Praxis) Friiher u.d. T.: Eichhom, Friedrich: Schweisstechnische Fertigungsverfahren Bd. 1. Schweiss- und Schneidtechnologien Aufl Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1994 Urspriinglich erschienen bei VDI-Verlag 1994 Softcover reprint of the hardcover 2nd edition 1994 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollstăndigen photomechanischen Wiedergabe (Photokopie, Mikrokopie) und das der Dbersetzung, vorbehalten. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dab solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wăren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Herstellung: PRODUserv, Berlin Datenkonvertierung: Fotosatz-Service Kiihler OHG, Wiirzburg ISBN DOI / ISBN (ebook)

4 Vorwort zum Kompendium "Schweißtechnische Fertigungsverfahren" Schweißtechnische Fertigungsverfahren sind in nahezu allen Bereichen der metallverarbeitenden Industrie unverzichtbar, um aus Einzelteilen Produkte zu fertigen. Dabei stellt die Schweißtechnik eine echte Querschnittsdisziplin dar. Neben Maschinenbau, Elektrotechnik und Elektronik sind Werkstoffwissenschaften, Konstruktion und Berechnung von großer Bedeutung. Das Gesamtgebiet der schweißtechnischen Fertigungsverfahren wird in drei Teilaspekte untergliedert: Technologie, Werkstofftechnik und Konstruktion. Der Inhalt der drei Bände lehnt sich eng an den Inhalt der Vorlesung "Schweißtechnische Fertigungsverfahren" an der Rheinisch Westfälischen Technischen Hochschule Aachen an: Band 1 "Schweiß- und Schneidtechnologien", Band 2 "Verhalten der Werkstoffe beim Schweißen", Band 3 "Gestaltung und Festigkeit von Schweißkonstruktionen ". Diese in der Buchreihe "Studium und Praxis" erscheinenden drei Bände wenden sich zum einen an den Studierenden der Fachrichtung Fertigungstechnik, um ihm ein Nacharbeiten und eine Vertiefung der Vorlesungsinhalte zu erleichtern, zum anderen an den Fertigungsingenieur, den Konstrukteur und den Arbeitsvorbereiter in der Praxis, um ihm einen komprimierten Überblick über eine komplexer werdende Vielfalt von Technologien und Einrichtungen zu geben. Dabei wurde bewußt zugunsten eines allgemeinverständlichen Überblickes über das breite Querschnittsgebiet auf Detailinformationen verzichtet. Aachen, im Juli 1994 Ulrich Dilthey

5 Vorwort zum Band 1 Schweiß- und Schneidtechnologien Schweiß- und Schneidtechnologien haben eine zentrale Bedeutung in der Fertigungstechnik beim Fügen durch Stoffverbindungen und beim thermischen Oberflächen beschichten. Insbesondere im Laufe der letzten Jahrzehnte wurde eine Vielzahl heute die Fertigung beherrschender Schweiß- und Schneidtechnologien entwickelt. Der vorliegende Band will sowohl dem Studierenden der Fertigungstechnik als auch dem Ingenieur aus der Praxis einen Überblick über die Vielzahl der Schweiß- und Schneidtechnologien, ihre Funktionsweisen, die benötigten Einrichtungen und ihre Einsatzgebiete geben. Dabei werden sowohl die klassischen, in der industriellen Praxis eingeführten Technologien als auch die neuen Technologien beschrieben, die zur Zeit zwischen Labor und industrieller Anwendung stehen. Schon auf Grund seines be~renzten Umfanges kann der vorliegende Band nur einen komprimierten Uberblick geben. Für die detaillierte Beschäftigung mit bestimmten Problemstellungen wird auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen. Verwendete und vertiefende Literatur zu den jeweiligen Abschnitten ist im Schrifttumverzeichnis am Schluß des Buches zusammengestellt. Der vorliegende Band entstand unter Mitwirkung meiner wissenschaftlichen Mitarbeiter, den Herren Dipl.-Ing. M. Grave (Redaktion, Lichtbogenhandschweißen, Wolfram-Inertgasschweißen, Plasmaschweißen, Metallschutzgasschweißen und Sonderverfahren), Dipl.-Ing. M. Dobner (Elektronenstrahlschweißen), Dr.-Ing. M. Faerber (Gasschweißen und thermisches Trennen), Dipl.-Ing. J. Grobecker (Unterpulverschweißen), Dipl.-Ing. S. Guhde (Auftragschweißen und formgebendes Schweißen), Dipl.-Ing. L. Jacobskötter (Laserstrahlschweißen), Dr.-Ing. W. Janssen (Elektronenstrahlschweißen), Dipl.-Ing. U. Marek (Widerstandspunktschweißen), Dr.-Ing. D. Maser (Preßverbindungsschweißen), Dipl.-Ing. M. Oster (Mechanisierung und Schweißvorrichtungen), Dipl.-Ing. U. Reisgen (Metallschutzgasschweißen), Dipl.-Ing. L. Stein (Schweißroboter), Dr.-Ing. A. Wern (Sonderverfahren) und Dr.-Ing. H. Wietrzniok (Engspalt-, Elektrogas- und Elektroschlackeschweißen). Er baut auf dem im Jahre 1983 von meinem Vorgänger am ISF Aachen, Herrn Professor

6 VIII Vorwort zum Band J Dr.-Ing. Friedrich Eichhorn, herausgegebenen Band gleichentitels auf. Ich bedanke mich bei Herrn Professor Eichhorn, meinen wissenschaftlichen Mitarbeitern und allen anderen Institutsmitarbeitern, die bei der Abfassung des Manuskriptes und der Erstellung der Bilder, Skizzen und Diagramme beteiligt waren. Zum Zeitpunkt der Herausgabe dieses Bandes besteht als ganz spezifische Schwierigkeit die derzeitige Übergangssituation von nationalen (DIN) Normen auf europäische (EN) Normen, die teils schon fertiggestellt sind, teils zur Zeit beraten werden und teils noch gar nicht in Angriff genommen wurden. Deshalb danke ich Herrn Dr.-Ing. Friedrich Weyland ganz besonders, daß er im Abschnitt 2.6 eine übersichtliche Darstellung über den derzeitigen Stand der europäischen Normung der Schweißzusätze im Vergleich zu der bisherigen nationalen Normung gibt. Aa<:hen, im Juli 1994 Ulrich Dilthey

7 Inhalt 1 Gasschmelzschweißen Verfahrensprinzip Eingesetzte Gase Sauerstoff Brenngase Flaschenkennung Schweißausrüstung Druckminderer Schweißbrenner Flammbildung Ausbildung der Schweißflamme Brenngas-Sauerstoff-Mischungsverhältnis Anpassung der Flammleistung Arbeitstechnik Schweißbare Werkstoffe Stähle Gußeisen Nichteisenmetalle Arbeitsschutz Lichtbogenhandschweißen Verfahrensprinzip Schweißelektroden Schweißausrüstung Einsatzmöglichkeiten Verschweißbare Werkstoffe und Abmessungen Die Europäische Normung für Schweißzusatzwerkstoffe Einleitung Allgemeines

8 X Inhalt CEN - Europäisches Komitee für Normung Normungskonzept Vorbereitungen im nationalen Arbeitskreis Einheitliches Schema der Normbezeichnungen Schweißverfahren Mechanische Eigenschaften des Schweißgutes Schweißhilfsstoffe Zusätzliche Angaben Schweißzusätze für Stähle mit einer Streckgrenze bis 500 N/mm 2, Stand Oktober Metall-Schutzgasschweißen Lichtbogenhandschweißen Unterpulverschweißen Schweißen mit Fülldrahtelektroden Wolfram-Inertgasschweißen Schweißzusätze für Stähle mit einer Streckgrenze über 500 N/mm 2, Stand Oktober Schweißzusätze für das Lichtbogenschweißen von warmfesten Stählen, Stand Oktober Schweißzusätze für das Lichtbogenschweißen von hochlegierten Stählen, Stand Oktober Technische Lieferbedingungen, Stand Oktober Prütbedingungen, Stand Oktober Prüfung des Schweißgutes Eignungsprüfungen und Zulassungen (Konformitätsbewertungen) Zusammenfassung und Ausblick Unterpulverschweißen Verfahrensprinzip Schweißpulver Schweißanlage Einsatzmöglichkeiten Verschweißbare Werkstoffe und Abmessungen Verfahrensvarianten Wolfram-Inertgasschweißen und Plasmaschweißen Wolfram-Inertgasschweißen Verfahrensprinzip Schweißanlage

9 Inhalt XI Einsatzmöglichkeiten Verschweißbare Werkstoffe und Abmessungen Verfahrensvarianten Plasmaschweißen Verfahrensprinzip Schweißanlage Einsatzmöglichkeiten Verschweißbare Werkstoffe und Abmessungen Plasma-MIG-Schweißen MetaU-Schutzgasschweißen Verfahrensprinzip Schutzgase Lichtbogenarten Kurzlichtbogen Sprühlichtbogen Rotationslichtbogen Langlichtbogen Impulslichtbogen Schweißanlage Einsatzmöglichkeiten Zusatzwerkstoffe Verschweißbare Werkstoffe und Abmessungen Engspaltschweißen, Elektrogasschweißen und Elektroschlackeschweißen Engspaltschweißen Verfahrensprinzip Elektrogasschweißen Verfahrensprinzip Schweißanlage Einsatzmöglichkeiten Verschweißbare Werkstoffe und Abmessungen Verfahrensvarianten Elektroschlackeschweißen Verfahrensprinzip Schweißpulver... 98

10 XII Inhalt Schweißanlage Einsatzmöglichkeiten Verschweißbare Werkstoffe und Abmessungen Verfahrensvarianten Preßverbindungsschweißen Gaspreßschweißen Verfahrensprinzip Anwendungsbereiche und verschweißbare Werkstoffe Preßstumpfschweißen Verfahrensprinzip Anwendungsbereiche und verschweißbare Werkstoffe Abbrennstumpfschweißen Verfahrensprinzip Anwendungsbereiche und verschweißbare Werkstoffe Reibschweißen Verfahrensprinzip Anwendungsbereiche und verschweißbare Werkstoffe Anwendungsbeispiele Preßschweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen Verfahrensprinzip Widerstandsschweißverfahren Widerstandspunktschweißen Verfahrensprinzip Anlagenaufbau Anwendungsbereiche und verschweißbare Werkstoffe Kondensator-Impulsschweißen Buckelschweißen Verfahrensprinzip Buckelschweißen mit Kondensator-Impulsschweißmaschinen Rollennahtschweißen Verfahrensprinzip Verfahrensvarianten

11 Inhalt XIII 9 Elektronenstrahlschweißen Verfahrensprinzip Anlagenaufbau Strahlvermessung und Fugennachfolge Anwendungsbereiche und verschweißbare Werkstoffe Laserstrahlschweißen Verfahrensprinzip Anwendungsbereiche und verschweißbare Werkstoffe Auftragschweißen Verfahrensprinzip Verfahrensvarianten Spezielle Auftragschweißverfahren Plasma-Heißdraht-Auftragschweißen Plasma-Pulver-Auftragschweißen Unterpulver-Auftragschweißen mit Bandelektrode Elektroschlacke-Auftragschweißen Sprengschweißen Walzplattieren von Blechen Thermisches Spritzen Flammspritzen Plasmaspritzen Sonderverfahren Formgebendes Schweißen Verfahrensprinzip Thermisches Trennen Physikalische Grundlagen thermischer Trennverfahren Schmelzschneiden Brennschneiden Sublimierschneiden Thermische Trennverfahren Autogenes Brennschneiden Plasmaschneiden Laserstrahlschneiden Abgrenzung thermischer Schneidverfahren

12 XIV 14 Sonderschweißverfahren 14.1 Bolzenschweißen Hochfrequenzschweißen Aluminothermisches Schweißen Diffusionsschweißen Kaltpreßschweißen Ultraschallschweißen Heizelementschweißen Löten Mechanisierung und Vorrichtungen in der Schweißtechnik Mechanisierung Vorrichtungen in der Schweißtechnik Spannvorrichtungen Vorrichtungen für die Roboteranwendung Roboter Einleitung Schweißzellenaufbau und Robotermechanik Robotersteuerung Programmierverfahren Programmierfunktionen Sensoren für Bahnschweißroboter.... Schrifttum.... Sachwörterverzeichnis Inhalt