Schweissen Was war nochmal der Unterschied?

Transkript

1 Schweissen Was war nochmal der Unterschied? Ueberlappung nötig? Naht leitfähig für Strom und Wärme? Stoffschlüssig wodurch?

2 Lernziele Schweissen Ich kann die Grundlagen von Schweissverbindungen erklären Eigenschaften, Vor- und Nachteile Verbindungsgestaltungen Gefügeveränderung Fehler und Prüfung der Verbindung die wichtigsten Schweissverfahren genau erklären weitere Schweissverfahren erkennen und benennen Fachbegriffe zum Thema Schweissen erklären

3 Definition Beim Schweissen werden zwei Teile stoffschlüssig und unlösbar miteinander verbunden. (Meist gleiche Werkstoffe) Dabei wird der Werkstoff an der Fügestelle durch Wärme oder Reibung in flüssigen oder plastischen Zustand gebracht. Bei den meisten Schweissverfahren muss Zusatzwerkstoff zum Füllen der Fugen zugegeben werden.

4 Eigenschaften Stoffschlüssig wodurch Die gleichen oder sehr ähnlichen Materialien bilden beim Abkühlen in der Schmelzzone neue Kristalle. Mischkristalle Kristallgemisch Die Korngrösse beeinflusst die Eigenschaften des Materials. Um ein gleichmässiges und feinkörniges Gefüge bilden zu können, darf nicht zu schnell abgekühlt werden.

5 Eigenschaften In flüssigem oder plastischem Zustand Die Teile werden mit verschiedenartigen Energiequellen so stark erwärmt, dass sie plastisch oder gar flüssig werden. Alu 659 C / Eisen 1536 C / Kupfer 1083 C / Wolfram 3422 C Legierungen haben meist einen Schmelzbereich keinen Schmelzpunkt (Ausnahme: Eutektische Legierungen). Gefügezustandsdiagramm

6 Unlösbar Eigenschaften Eine Schweissverbindung kann ohne Zerstörung der Werkstücke nicht wieder gelöst werden. Mit oder ohne Zusatzmaterial Geschweisst wird meist mit Zusatzmaterial, das benötigt wird um die Lücken zu füllen. (Stab oder Pulver) Bei einigen Verfahren jedoch, wird das Werkstück im plastischen Zustand zusammengedrückt. So wird das zuführen von Zusatzmaterial unnötig. Stabzusatzmaterial Pulverzusatzmaterial Ohne Zusatzmaterial

7 Vorteile Vielfältige Formgebung / Einfach für Einzelteile Zusätzliche Verbindungselemente entfallen Festigkeit so hoch wie bei Bauteilen Verfahren automatisierbar Keine Überlappung nötig

8 Nachteile Festigkeit, Härte und Zähigkeit werden nachteilig beeinflusst, wegen Gefügeveränderung Verzug, Schrumpfung beeinflusst die Genauigkeit Nur gleiche / sehr ähnliche Metalle schweissbar Nicht alle Metalle schweissbar (C < 0.22%, CEV, ) Entsprechende Anlage und Erfahrung notwendig Härteverlauf in der Schmelzzone Verzug nach dem Abkühlen

9 Gefügeänderung Die Bindung entsteht in einer sehr kleinen Zone im Kontaktbereich der beiden Verbindungsmaterialien. Das Material wird geschmolzen und bildet beim Abkühlen neue Kristalle. Überraschenderweise wird die Wärmeeinflusszone um so breiter und die sich in ihr vollziehenden Gefügeänderungen fallen umso gravierender aus, je niedriger die Energiedichte der zum Schweißen benutzten Wärmequellen ist. Je nach erreichter Temperatur im Gefüge, verhält sich das Material beim Abkühlen unterschiedlich. Feinkörniges Gefüge hat eine höhere Festigkeit und Dehnbarkeit aber geringere Warmfestigkeit und schlechtere Bearbeitbarkeit

10 Gefügeänderung Unterschiedliche Erwärmung = unterschiedliche Materialeigenschaften! In der Schweissnaht bildet sich Gussgefüge. Grobe Körner zur Mitte hin. Der Bereich direkt neben der Naht ist anfällig auf Spannungsrisse und Bruch, wenn zu schnell abgekühlt wird (Martensit bei C>0.2%). Bei Temp. Über 1000 C bildet sich anschliessend Grobkorngefüge im Werkstoff, was zu weniger Festigkeit und Dehnbarkeit führt. Beim Normalglühen gibt man den Atomen die Möglichkeit durch Diffusion ein gleichmässiges, feinkörniges Gefüge zu bilden.

11 Fehler Wodurch entstehen diese Fehler? (Durch zu schnelles Abkühlen) Riss Nahtüberhöhung Äussere Fehler Spritzer Einbrandkerbe (Entsteht bei der Kristallisation des Werkstoffes, vor allem am Anfang oder am Ende der Schweissnaht) Endkraterriss Schlacken-, Fremdeinschlüsse Innere Fehler Durch die richtige Gestaltung der Fugenform, kann das Risiko für Fehler minimiert werden Wurzelbindefehler Wurzelüberhöhung Wurzelkerbe Bindefehler Poren, Gaskanal Zündstelle Durch zu viel Wärme am gleichen Ort oder zu wenig Vorschubgeschwindigkeit Spritzer (je nach Verfahren) Durch zu wenig Wärme am gleichen Ort oder zu grosse Schweissgeschwindigkeit Einschlüsse durch Unsauberkeiten oder zu wenig Abschirmung der Schweissstelle

12 Auszug aus Grundkenntnisse Metallbauer und Konstruktionsmechaniker Fehler

13 Prüfung Qualität der Schweissverbindung abhängig von Material, Geräten, fachlichem Können Durch Zerstörung Zum Nachweisen von Festigkeitswerten der Schweissnaht Brechen der Schweissnaht durch Biegen der um Bindefehler und Schlackeneinschlüsse im Gefüge zu erkennen Als Vorbeugung bei grossen Serien Nach einem Versagen des Bauteiles

14 Prüfung Qualität der Schweissverbindung abhängig von Material, Geräten, fachlichem Können Zerstörungsfrei Magnetpulververfahren Farbeindringverfahren Ultraschallprüfung Röntgenprüfung

15 Gestaltung der Schweissstelle Stossarten beim Schweissen Schweisstoss ist die Anordnung der zu verschweissenden Teile zueinander

16 Gestaltung der Schweissstelle Schweissnahtformen Die Schweissnahtform hängt von der Stossart, Teiledicke und vom Schweissverfahren ab. V Naht: einfache Naht / nur von einer Seite zu schweissen X Naht: Gleichmässige Schweissung von beiden Seiten, dadurch weniger Verzug oder bei dicken Platten U Naht: Von unten nicht sichtbar Kehl Naht: Einfache Naht, keine Bearbeitung der Teile nötig

17 Gestaltung der Schweissstelle Auszug aus dem Tabellenbuch (Europalehrm.)

18 Gestaltung der Schweissstelle Schweissposition Die Lage der Schweissnaht beim Schweissen wird als Schweissposition bezeichnet Wannenposition am einfachsten Z.B. durch Montageort vorgegebene Schweisspositon nennt man Zwangslage