Handbuch des Unterpulverschweißens

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1 Handbuch des Unterpulverschweißens Teil V: Berechnung und Gestaltung von Schweißkonstruktionen Schweißtechnologien - Anwendungsbeispiele von Ing. (grad.) P. Müller und Prof. Dr.-Ing. L. Wolff DEUTSCHER VERLAG FÜR SCHWEISSTECHNIK (DVS)GMBH DÜSSELDORF 1979

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 1 Die mechanischen Eigenschaften von Schweißverbindungen und die Festigkeitsberechnung von geschweißten Bauteilen 1 Entwurf geschweißter Bauteile 1 Festigkeitseigenschaften 2 Festigkeitskennwerte der Werkstoffe 2 Ruhende Beanspruchung 2 Zeitabhängige ruhende Beanspruchung 2 Schwingende Beanspruchung 3 Formeinfluß 3 Spannungsverteilung im elastischen Bereich 3 Formeinfluß im überelastischen Bereich 4 Bedeutung der Zähigkeit 4 Bauteilfestigkeit 5 Ruhende Beanspruchung 5 Zeitabhängige ruhende Beanspruchung 5 Veränderliche Beanspruchung 6 Festigkeit geschweißter Bauteile 6 Einflußfaktoren 6 Gefügeausbildung 6 Eigenspannungen und Verwerfungen 7 Schweißfehler 7 Formeinfluß 8 Nennspannungen 8 Stumpfnaht 8 Kehlnaht 9 Zulässige Spannungen 10 Vorwiegend ruhende Beanspruchung 10 Veränderliche Beanspruchung 10 Grenzen der Berechnungsmöglichkeit mit Nennspannungen 11 Gütesicherung 11 Technisches Regelwerk 12 DIN-Normen 13 Berechnungsbeispiele 13 2 Einseitiges Unterpulverschweißen 22 Einleitung 22 Toleranzen 23 Nahtvorbereitung 23 Versetzungen 24 Schweißstromschwankungen 24 Netzspannungsschwankungen 25 Innere und äußere Steuerung der Schweißmaschinen 26 Schweißbadsicherungen 26

3 Schweißbadsicherung durch Kupferschiene mit leichter Pulverabdeckung-FCB-Methode (Flux-Copper-Backing) 34 Schweißbadsicherung nach dem Glasschienenverfahren 36 Schweißbadsicherung mit einem Spezialklebband 36 Flexible Schweißbad-Hinterlegungsbänder 36 Verfahrensvarianten 38 Eindraht-UP-Verfahren mit eingebrachtem Metallpulver und/oder Pendelung 38 Paralleldraht-UP-Schweißverfahren 39 UP-Tandem-Schweißverfahren 39 UP-Engspaltschweißen 39 Ergebnisse 40 Unterraupen 40 Mechanisch-technologische Gütewerte 40 Wirtschaftlichkeit 45 Zusammenfassung 45 3 Unterpulver-Lage-Gegenlage-Schweißen 48 Einleitung 48 Schweißnahtausbildung 49 Aufmischungsgrad 57 Metallurgische Einflüsse zum Erreichen hoher Kaltzähigkeit 58 Schweißtechnologische Einflüsse 63 Einflüsse auf die Wärmeeinflußzone (WEZ) 65 Einflüsse durch die UP-Schweißpulver 71 Basizität 73 Hygroskopizität 74 Zu- und Abbrände 74 Schweißzusätze 74 Auftretende Fehler und mögliche Mängel beim Lage-Gegenlage-Schweißen 77 Ergebnisse 79 Allgemeine Baustähle 79 Diskussion der Beispiele 84 Schiffbaustähle 84 Feinkornbaustähle 88 Kaltzähe Stähle 89 Warmfeste Stähle 91 Nichtrostende chemisch beständige Stähle 93 Zusammenfassung 94 4 UP-Schweißen von NE-Metallen und Gußeisen 97 Allgemeines 97 Aluminium und Al-Legierungen 97 UP-Schweißpulver 99 Die Zubereitung des Pulvers 100 Die Eigenschaften der verschiedenen Pulversorten 101 Technik des Schweißens und Ergebnisse 104 Wirtschaftlichkeit 104 Gesundheitsschutz 105 Zusammenfassung 107

4 Kupfer und Kupferlegierungen 107 Allgemeines 107 UP-Schweißpulver 109 Technik des Schweißens und Ergebnisse 110 Wirtschaftlichkeit 112 Nickel und Nickellegierungen 113 Allgemeines 113 Reinnickel und Nickellegierungen 113 UP-Schweißpulver 114 Schweißzusätze (Drahtelektroden) 115 Schweißen und Ergebnisse 115 Titan und Titanlegierungen 119 Allgemeines 119 UP-Schweißpulver 119 Vorteiledes UP-Schweißens 121 Zusammenfassung 121 Kobaltlegierungen (Steinte) 121 Gußeisen 122 Uran Anwendungsbeispiele Die Rolle des UP-Schweißens bei der Herstellung von Reaktorkomponenten 126 Verbindungsschweißungen 129 Anforderungen 129 Ausführungen von Verbindungsschweißungen 129 Niedriglegierte Stähle 129 Hochlegierte Stähle 131 Schweißplattierungen 131 Gütesicherung 133 Zusammenfassung Der Einsatz von Vorrichtungen beim UP-Schweißen, besonders im Behälter- und Rohrleitungsbau Anwendung des Unterpulverschweißens im Brückenbau und im Stahlbau 149 Allgemeines 149 Beschreibung eines Schweißportales 150 Anwendung im Brückenbau 150 Anwendung im Stahlbau 152 Anwendung von Traktorgeräten 153 Einsatz von Schweißauslegern 155 Schlußbemerkung Wendelnahtgeschweißte Rohre Das Unterpulverschweißen von Nickel und Nickelbasislegierungen 163 Nickel und Nickel-Kupfer-Legierungen 163 Nickel-Chrom-Legierungen 164

5 5.6 UP-Schweißen im Schiffbau 169 Einleitung 169 Werkstoffe und Güteanforderungen der Stähle 169 Nahtvorbereitung und Badsicherung 172 Schweißgeräte 173 UP-Schweißverfahren 173 E/ndrahtschweißen von waagerechten Stumpfnähten 173 Dreiblechnähte 175 UP-Quernahtschweißen 176 UP-Schweißen kaltzäher Stähle für LPG- und LNG-Tanker 177 Offshore-Bauteile 179 Einseitenschweißungen 179 Mehrdrahtverfahren 181 Stumpfnaht-Tandemschweißen 181 Stumpfnaht-Dreidrahtschweißen 183 Kehlnahtschweißen 183 Zusammenfassung UP-Schweißen im Maschinenbau 187 Motorgrundplatte für einen Zwölf-Zylinder-Zweitaktdieselmotor des Typs KSZ 90/160 В 187 Gestellkasten 190 Motorkolben 190 Geschweißte Radkörper Anwendung des Unterpulverschweißens bei der Herstellung von Druckbehältern Auftragschweißen mit dem UP-Verfahren 207 Allgemeines 207 Übersicht der Verfahren und Schweißzusätze 208 Anwendungen 210