Handbuch des Unterpulverschweißens

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1 Handbuch des Unterpulverschweißens Teil I: Verfahren - Einstellpraxis - Geräte - Wirtschaftlichkeit Teil II: Schweißzusätze und Schweißpulver P. Müller L Wolff

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort Teill Verfahren - Einstellpraxis - Geräte - Wirtschaftlichkeit 1 Einleitung 1 Geschichtliche Entwicklung 1 Verfahrensprinzip 2 Vor- und Nachteile des Verfahrens 2 Schrifttum 4 2 Physikalische Besonderheiten des UP-Schweißens 4 Untersuchungsmethoden zur Beobachtung der Vorgänge in der Kaverne 4 Einflüsse auf den Werkstoffübergang 4 Schweißstromstärke 5 Schweißspannung 5 Drahtelektrodendurchmesser 5 Polung 6 Schweißpulver 6 Einflüsse auf die Lichtbogenstabiiität 6 Freie Drahtlänge 11 Nahtformung und Primärkristallisation 11 Wärmeeinflußzone 12 Vorteile des Mehrlagenschweißens 12 Schrifttum 13 3 Die UP-Schweißverfahren 14 Zünden des UP-Lichtbogens 15 Eindrahtelektrodenschweißen 16 l 2 -R-t-Verfahren 16 Zweidrahtschweißen 19 Paralleldrahtverfahren mit einem Antrieb 19 Vor- und Nachteile des Verfahrens 21 Stromzuführungen 22 Anwendungen 23 UP-Paralleldrahtschweißen mit zwei Antrieben (Parallellichtbogenschweißen) 25 Arbeitsweise und Einstellwerte 25

3 Anwendungen 27 UP-Tandem-Schweißverfahren mit zwei stromführenden Drahtelektroden 27 Schweißstromschaltungen, Maßnahmen zur Steigerung der Nahtqualität und Abschmelzleistung 29 Arbeitsweise 31 Anwendungen 32 UP-Schweißen mit einem stromführenden und einem stromlos zugeführten Draht (UP-Kaltdrahtverfahren) 33 UP-Schweißen mit einer lichtbogenbildenden Drahtelektrode und einer durch Joulesche Wärme erwärmten Drahtelektrode (UP-Heißdrahtverfahren) 34 Eigenschaften und Vorteile des Verfahrens 34 UP-Serienlichtbogenschweißen 35 Durchführen der Schweißarbeiten 36 Teilmechanisiertes UP-Verfahren (Rüssel-UP-Handschweißen) 36 Anwendungsgebiete 36 UP-Verfahren mit Metallpulverzusatz, Drahtkorn oder Stahlgranulaten (UPA-Verfahren, FM-Verfahren) 37 Drehstrom-UP-Schweißen 38 UP-Bandschweißverfahren 39 UP-Quernahtschweißen (Gürtelschweißen, Drei-Uhr-Schweißen) 39 UP-Senkrechtschweißen 41 UP-Mehrdrahtschweißen 43 Einlege-Schnellschweiß-(ESS-)Verfahren 47 UP-Spaltschweißverfahren 48 UP-lmpulsschweißverfahren 48 UP-Hochstromschweißen 48 UP-Engspaltschweißen 49 Durchführung des Verfahrens 49 Schrifttum 50 4 Verfahrenstechnik 55 Schweißstromstärke 56 Abschmelzleistung 57 Schweißspannung 58 Schweißgeschwindigkeit 59 Stromart und Polung 60 Wechselstrom 60 Gleichstrom 61 Drahtelektrodendurchmesser, Belastbarkeit, freie Drahtlänge, Werkstückneigung.. 61

4 Masseanschluß 65 Schweißpulver 65 Stirnflächenabstand 66 Zusammenstellung der Schweißfaktoren 66 Schweißbadsicherungen 66 Blechbeilagen und Unterlagen 66 Badsicherung durch Handlage (Lichtbogenhand-, MIG-, WIG-, MAG-Schweißen) Kupferschienen 68 Pulverunterlagen - Pulverkissen 69 Sonderunterlagen - gleitende Badsicherungen 69 Klebebänder 69 Keramikkörper 69 Metallische und nichtmetallische Einlegeringe 70 Nippelschweißmuffe 70 Kupferschiene mit Pulvereinlage und kombinierte Unterlagen 70 Glasschieneverfahren 70 Nahtarten und Nahtvorbereitung 71 Stumpfnaht mit I-Nahtvorbereitung, einseitig geschweißt 71 Stumpfnaht mit I-Nahtvorbereitung, zweiseitig geschweißt 71 Stumpfnaht mit V-Nahtvorbereitung 72 Stumpfnaht mit Y-Nahtvorbereitung 73 Stumpfnaht mit Doppel-Y-Nahtvorbereitung 73 Stumpfnaht mit U-Nahtvorbereitung 74 Stumpfnähte für das Tandemschweißen 74 Sonderfugenformen 74 Stumpfnaht mit Steilflankenvorbereitung für das Spaltschweißen 74 UP-Kehlnahtschweißen 78 Kehlnahtschweißen in Wannenlage 78 Kehlnahtschweißen in Normallage 79 Ecknähte, Überlappnähte, Lochschweißungen 80 Stirnnähte 80 Ecknähte 80 Überlappnähte 81 Lochschweißung 81 Richtlinien für die Wahl der Schweißparameter 81 I-Nähte 81 V-Nähte 81 Y-, DY- und DV-Nähte 82 U- und Doppel-U-Nähte 82 Kehlnähte 82

5 Steilflankennaht und U-Naht für das Spaltschweißen 82 Schrumpfung - Verzug - Schweißpläne 84 Querschrumpfungen 84 Längsschrumpfungen 84 Winkelschrumpfungen 84 Fertigungsmaßnahmen 84 Konstruktive Maßnahmen 85 Schrifttum 85 5 Fehler beim UP-Schweißen - ihre Ursachen und Vermeidung 87 Fehler durch falsche Schweißparameter 87 Schweißgeschwindigkeit 88 Ungenaue Drahtführung und magnetische Blaswirkung 88 Eindellungen 89 Einschlüsse - Bindefehler 89 Lunker Schwindungshohlräume 89 Poren 90 Kohlenstoff 91 Schwefel 92 Stickstoff 92 Wasserstoff 93 Kondensfeuchtigkeit 94 Rost, Zunder, Verunreinigungen 94 Wasserstoff im Grund- und Zusatzwerkstoff 95 Einfluß der Schweißparameter 95 Magnetische Blaswirkung 96 Weitere Einflüsse 96 Überschweißen von Fertigungsbeschichtungen 96 Porenanfälligkeit von austenitischen Stählen 96 Verzinkte Bleche 97 Einflüsse der Poren auf die Festigkeitseigenschaften der UP-Schweißnaht 97 Zusammenfassung 97 Risse (Heißrisse - Kaltrisse) 100 Aufschmelzungsrisse 100 Heißrisse in austenitischem Schweißgut 101 Kaltrisse 102 Sprödrisse 102 Schrumpf risse 102 Aufhärtungsrisse 103 Ausscheidungsrisse 104

6 Lamellenrisse (lamellar tearing) 104 Wasserstoff risse 105 Lötbrüchigkeit 106 Fehler beim Schweißen von walzplattierten Blechen 106 Korrosion 107 Korrosionsarten 108 Schrifttum UP-Schweißanlagen und Zubehör 112 Schweißköpfe, Schweißgeräte 112 Einteilung 112 Ausführungen 113 Steuerungen 115 Einteilung, Wirkungsweise und Anwendung der Drahtvorschübe 115 Ausführungen und Systeme 116 Zünden 118 Schweißstromquellen 119 Gleich- oder Wechselstrom 119 Schweißstromquellen für Gleichstrom 119 Schweißumformer 119 Schweißgleichrichter 119 Kennlinien 120 Schweißquellen für Wechselstrom 122 Schweißanlagen 123 Führungssysteme 131 Qualitätsüberwachung - Schweißdatenüberwachung, Registrierung und Dokumentation 134 Schweißspannung 135 Schweißstromstärke 135 Schweißgeschwindigkeit 135 Werkstofftemperatur 135 Drahtüberstand - freie Drahtlänge 136 Optische Überwachung 136 Vorrichtungen 137 Pulverzuführung und -absaugung, Trocknung und Dosierung 137 Pulverhaltevorrichtungen 138 Drahtspulen und Haspeln, Kronen und Drehgestelle 138 Schrifttum Wirtschaftlichkeit des UP-Schweißverfahrens 139 Schrifttum 142

7 Teil II Schweißzusätze und Schweißpulver 8 Schweißzusätze 143 Massivdrahtelektroden 143 Allgemeines 143 Probeabmessungen für reines Schweißgut 144 Technische Lieferbedingungen 145 Beschaffenheit der Drahtelektrode.. : 145 Abmessungen 146 Spulung, Verpackungen und Ringgewichte 146 Chemische Zusammensetzung 146 Beschriftung und Kennzeichnung 146 S-, SMo- und SNi-Drahtelektroden nach DIN Legierte Drahtelektroden für normalfeste Feinkornbaustähle 148 Drahtelektroden-Pulver-Kombinationen für hochfeste Feinkornbaustähle 152 Drahtelektroden-Pulver-Kombinationen mit guten Alterungskerbschlagwerten 152 Normalgeglühtes bzw. vergütetes Schweißgut 153 Langzeit-Spannungsarmglühen 153 Normalisieren und Luftvergüten 155 Wasservergüten 160 Drahtelektroden für warmfeste Stähle 160 Drahtelektroden für ferritische Chromstähle 162 Drahtelektroden für rost- und säurebeständige Stähle (Chrom-Nickel- und Chrom- Nickel-Molybdän-Stähle) 162 Drahtelektroden für hitzebeständige Stähle 163 UP-Drahtelektroden für das Auftragschweißen 165 Chrom-Molybdän-Drähte 166 Hochlegierte Chrom-und Chrom-Molybdän-Drähte 168 Austenitische Drähte 168 Drahtelektroden für Sonderzwecke an kaltzähen Feinkornbaustählen 168 1,5- und 3,5 % ige Nickelstähle 168 5%ige Nickelstähle % ige Nickelstähle 170 Drähte für Nickel und Nickellegierungen 170 Drähte für vollaustenitische Schweißungen 171 Drähte für hochfeste Stähle 174 Fülldrahtelektroden 174

8 Granulate, Metallpulver, Drahtkorn 175 Bandelektroden 177 Schrifttum UP-Schweißpulver 182 Allgemeines 182 Anforderungen an das Schweißpulver 182 Kennzeichnung der UP-Schweißpulver 183 Kennzeichnung nach der Zusammensetzung 183 Kennzeichnung nach dem Basizitätsgrad chemische Charakteristik 183 Kennzeichnung nach dem Herstellungsverfahren 183 Kennzeichnung nach Sonderanwendungen 184 Die Schweißpulverherstellung 184 Allgemeines 184 Herstellung der Pulver nach dem Schmelzverfahren 185 Sinterpulver 185 Agglomerierte Schweißpulver 186 Mischpulver 187 Vor-und Nachteile der einzelnen Pulverarten 187 Prüfverfahren 188 Eigenschaften der Pulver und ihre Beeinflussung 189 Rohstoffe, Zusammensetzung und Wirkung der Bestandteile, Verunreinigungen Verunreinigungen 193 Basizitätsgrad 194 Körnung, Abriebfestigkeit, Pulververbrauch 195 Schlacken-Schmelztemperaturen, Viskosität, elektrische Leitfähigkeit, Lichtbogenstabilität, Ionisation, Oberflächenspannung, Nahtformeigenschaften 197 Hygroskopie, Trocknung 202 Schüttgewicht, spezifisches Gewicht, Schütthöhe 204 Strombelastbarkeit, Stromart 204 Porosität, Rostempfindlichkeit 205 Schlackenablösen, Schlackenhaftung, thermischer Ausdehnungskoeffizient 208 Metallurgische Wirkung der UP-Schweißpulver (Zu- und Abbrände), nichtmetallische Einschlüsse, Kennzeichnung nach DIN Schweißpulverarten - Pulver der Klassen 1 und 2 für unlegierte und niedriglegierte Stähle 211 Schweißpulver für hochlegierte Stähle der Klassen 4 und Schweißpulver für Legierungen auf Basis Nickel und Kupfer 218 Schweißpulver für NE-Metalle 218 Schweißpulver-Normung 218 Schweißpulver-Lieferbedingungen 220

9 Schweißpulver-Kennblätter 221 Auswahl der Schweißpulver 224 Wirtschaftlichkeit 225 Verträglichkeit mit anderem Schweißgut 230 Arbeitsschutz 230 Patente über UP-Schweißpulver 231 Schrifttum 235