Schweißtechnik. Klaus-Jürgen Matthes Werner Schneider (Hrsg.) Schweißen von metallischen Konstruktionswerkstoffen. Fachbuchverlag Leipzig

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1 Klaus-Jürgen Matthes Werner Schneider (Hrsg.) Schweißtechnik Schweißen von metallischen Konstruktionswerkstoffen 5., neu bearbeitete Auflage Mit 497 Bildern, 95 Tabellen und 21 Tafeln Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag

2 Inhalt Vorwort Schweißen mit Lichtbogen Grundlagen derlichtbogentechnik Grundlagen Physik des Lichtbogens Einteilungder Fertigungs verfahren nach Zünden des Lichtbogens DIN Betrieb des Lichtbogens Fügen durch Schweißen Schweißstromquellen zum Lichtbogen- 1.3 Wirkprinzipien beim Schweißen schweißen Überblick Schweißbarkeit Schweißumformer Grundlagen und Einteilung Schweißtransformatoren Schweißeignung von Stählen Schweißgleichrichter Schweißsicherheit Schweißumrichter Konstruktive Gestaltung Statische Kennlinien von Beanspruchungszustand Schweißstromquellen Regelwerke zur Auslegung Dynamische Eigenschaften von Schweißkonstruktionen. 40 von Schweißstromquellen Anwendung von Finite Regelungsprinzipien zur Elemente-Methoden zur Arbeitspunktstabilisierung.. 77 Bemessung geschweißter Modulationsarten bei Tragwerke Impulsstromquellen Schweißmöglichkeit Angaben auf dem Leistungs Grundlagen schild Vorbereitungen zum 3.3 Schweißbrenner zum Lichtbogen- Schweißen schweißen Durchführung des Stabelektrodenhalter Schweißens Stromkontakteinrichtung Nacharbeiten beim zum UP-Schweißen Schweißen Schweißbrenner mit nichtab Anwendung numerischer schmelzender Elektrode Simulationen für die Schweißbrenner mit Prozessanalyse beim ahschmelzender Elektrode Schweißen Bolzenschweißpistolen Qualitätssicherung beim Schweißen Drahtvorschubsysteme zum Lichtbogen- 2.6 Arbeitsschutz beim Schweißen schweißen Schweißen im Produkt-, Umwelt- und Grundaufbau Energiemanagement StlrnroHenantrieb Planetarantrieb... 88

3 8 Inhalt Bauformen mit potenzialfüh Schweißparameter render Drahtelektrode Fehler beim Lichtbogen Bauformen mit nicht handschweißen potenzialführender Draht Häufige Ursachen und elektrode Fehlerbilder Drahtrichteinheiten Poren Zusatzwerkstoffe zum Lichtbogen Schlackeeinschlüsse schweißen Bindefehler Stabelektroden Geometrische Unregelmä Schweißstäbe ßigkeiten Massivdrahtelektroden Gefährdungen für den Fülldrahtelektroden Schweißer Schweißpulver zum UP- 3.8 wotfram-inertgosscnweißen Schweißen (Prozess 141) Schweißpulver zum Plasma Verfahrensprinzip und Pulver-Auftragschweißen Anlagentechnik (PIA) Funktionsweise Schweißbolzen Schutzgase Gase zum Lichtbogenschweißen Wolframelektroden Aufgaben von Schutzgasen Zusatzwerkstoff Eigenschaften von Schweißstromquellen und Schutzgasen Brennertechnik Einteilung und Bezeichnung Verfahrensvarianten von Schutzgasen Zünden des Lichtbogens Herstellung von Stromart und Polarität Schutzgasen Mechanisierungsgrad Lieferarten und Entnahme WIG-Schweißen mit Zusatzstellen werkstoff Kennzeichnung von Druck Anwendung gasflaschen Verbindungsschweißen Lichtbogenhandschweißen (Prozess 111) Reparaturschweißen Verfahrensprinzipien und WIG-Orbitalschweißen Anlagentechnik WIG-Punktschweißen Funktionsweise WIG-Engspaltschweißen Schweißstromquellen WIG-Auftragschweißen Elektrodenhalter Sonderanwendungen Stabelektroden Fertigungshinweise Anwendung Konstruktive Gestaltung und Allgemeines Nahtvorbereitung Reparaturschweißen Zündvorgang Auftragschweißen Brennerführung Verbindungsschweißen Heften Fertigungshinweise Gasschutz Konstruktive Gestaltung und Richtwerte Nahtvorbereitung Fehler beim WIG-Schweißen Zündvorgang Gaseinschlüsse Führen der Elektrode Bindefehler

4 Inhalt Wolframeinschlüsse Metall-Schutzgasschweißen (Prozess 13) Oxideinschlüsse Verfahrensprinzip und Häufige Fehlerbilder und Anlagentechnik Ursachen Funktionsweise Gefährdungen für den Schutzgase Schweißer Zusatzwerkstoff Plasmasch weißen (Prozess 15) Schweißstromquellen und Verfahrensprinzip und Brennertechnik Anlagentechnik Lichtbogenarten Funktionsweise Allgemein Prozess- und Schutzgase Kurzlichtbogen Wolframelektroden Übergangslichtbogen Zusatzwerkstoff Sprühlichtbogen Schweißstromquellen und Impulslichtbogen Brennertechnik Hochleistungs-Kurz Verfahrensvarianten lichtbogen Zünden des Lichtbogens Instabiler Lichthogen Stromart und Polarität Rotierender Lichtbogen Mechanisierungsgrad Hochleistungs-Sprüh Plasmaschweißen mit liehtbogen Zusatzwerkstoff Kräfte beim Werkstoff Schmelzbadausbildung übergang Anwendung Verfahrensvarianten Verbindungsschweißen Hochleistungsschweißen Plasma-Punktschweißen Energiereduzierte MSG Plasma-Auftragschweißen Prozesse Mikroplasmaschweißen Modifizierte MSG Fertigungshinweise Impulsprozesse Allgemeines MSG-Hybridprozesse Konstruktive Gestaltung und Zünden des Lichtbogens Nahtvorbereitung Mechanisierungsgrad Zünd vorgang Anwendung Brennerführung Verbindungsschweißen Heften MSG-Engspaltschweißen Gasschutz MSG-Auftragschweißen Richtwerte Sonderanwendungen Fehler beim Plasma Fertigungshinweise schweißen Konstruktive Gestaltung und Gaseinschlüsse Nahtvorbereitung Nahtunterwölbung Zündvorgang Einbrandkerben Brennerführung Oxideinschlüsse Heften Häufige Fehlerbilder und Gasschutz Ursachen Richtwerte Gefährdungen für den Fehler beim MSG-Schweißen 220 Schweißer Gaseinschlüsse Bindefehler

5 10 Inhalt Häufige Fehlerbilder und 3.12 Lichtbogenschweißen mit magnetisch Ursachen bewegtem Lichtbogen Gefährdungen für den Grundlagen Schweißer Pressstumpfschweißen 3.11 Unterpulverschweißen (Prozess 12) mit magnetisch bewegtem Verfahrensprinzip und Lichtbogen (Prozess 185) Anlagentechnik Verfahrensprinzip Funktionsweise Anwendungsbereiche Schweißpulver Ausrüstungen Elektroden Zusatzstoffe Stromquellen und Brenner Konstruktive Gestaltung und technik Festigkeit Stromart und Polung Fertigungshinweise Mechanisierungsgrad und Schmelzschweißen mit Aufbau einer UP-Anlage magnetisch bewegtem Verfahrensvarianten des Lichtbogen (MBS- Unterpulverschweißens Schweißen) Schweißpositionen Verfahrensprinzip Kaltdrahtschweißen Anwendungsbereiche Bandschweißen Zusatzstoffe Heißdrahtschweißen mit Konstruktive Gestaltung und zwei Schweißköpfen Festigkeit Paralleldrahtschweißen Fertigungshinweise Tandemschweißen Lichtbogenbolzenschweißen Engspaltschweißen Grundlagen Schweißen mit Metallpulver Verfahrensprinzip zugabe Kondensatorentladungs Anwendung des UP- Bolzenschweißen mit Verfahrens Hubzündung (Prozess 785) Fertigungshinweise Lichtbogenbolzenschweißen Konstruktive Gestaltung und mit Spitzenzündung Festigkeit (Prozess 786) Fugenvorbereitung Hubzündungs-Bolzen Schmelzbadsicherungen schweißen mit Keramikring Nahtformung oder Schutzgas Freie Drahtelektrodenlänge (Prozess 783) Werkstückneigung Anwendungsbereiche Zünden des UP-Lichtbogens Zusatzstoffe Heften Fertigungshinweise Richtwerte Ausrüstungen Leistungsvergleiche Sensorik beim Lichtbogenschweißen Fehler beim UP-Schweißen Überblick Spezielle Gefährdungen Taktile Sensoren durch das UP-Verfahren für Elektromagnetische den Bediener Sensoren Lasersensoren Lichtbogensensoren

6 Inhalt Gefährdungen beim Licht Werkstückdicken bogenschweißen Ausrüstung Elektrischer Strom Zusatzwerkstoffe und Elektromagnetische Hilfsstoffe Strahlung Technologische Merkmale Rauch, Stäube und Gase Nachrechtsschweißen (NR) Sauerstoffmangel Nachlinksschweißen (NL) Spritzer und Schlacke Gaspressschweißen (Prozess 47) Druckgasflaschen Verfahrensprinzip Anwendungsbereiche Schweißen mit Brenngas-Sauerstoff Zusatzstoffe Flamme Fertigungshinweise Grundlagen der Autogentechnik Ausrüstungen Autogenflamme Allgemeines Schweißen mit Verbrennung Widerstandserwärmung Flammeneinstellung Einteilungder Autogenbrenner Widerstandsschweij3verfahren Allgemeines Widerstandspressschweij3en (Prozess 2) Brennerarten Grundlagen des Wider Betreiben der Autogen- standspressschweißens brenner Widerstandserwärmung Flammenstörungen durch konduktive Strom Betriebsmittel der Autogen- übertragung technik Widerstandserwärmung Allgemeines durch induktive Stromüber Sauerstoff tragung (Prozess 74) Brenngase Ausrüstungen zum Gegenüberstellung von Widerstandspressschweij3en Gasen der Autogentechnik Aufbau einer Widerstands Sicherheitshinweise und schweißmaschine (kon- -vorschriften für den duktive Stromübertragung) Umgang mit Sauerstoff und Schweißstromquellen für Brenngasen das Punkt-, Rollennaht- und Armaturen und Zubehör Buckelschweißen Allgemeines Schweißstromq uellen Druckminderer für das Abbrennstumpf Gasschläuche schweißen und Stumpf Sicherheitseinrichtungen schweißen Einteilung der Verfahren der Mechanischer Teil der Autogentechnik nach DIN Schweißeinrichtungen Gasschmelzschweißen (Gassdiweißeti) Aufbau einer Widerstands Grundlagen schweißmaschine (induktive Anwendung Stromübertragung) Allgemeines Widerstandsschweißverfahren mit Fugenformen konduktiver Stromübertragung Schweißpositionen

7 12 Inhalt Widerstandspunkt Qualitätsmerkmale, Gütesischweißen (Prozess 21) cherung und Prüfverfahren Verfahrensmerkmale Schweißanlagen Verfahrensprinzipj Pressstumpfschweißen beschreibung (Prozess 25) Elektroden Verfahrensmerkmale Schweißeignung Verfahrensprinzipj Konstruktive Gestaltung beschreibung Fertigungshinweise Konstruktive Gestaltung Qualitätsmerkmale, Gütesi Prozessparameter cherung und Prüfverfahren Schweißanlagen Schweißanlagenaufbau Widerstandsschweißverfahren mit Qualitätssicherungsgeräte induktiver Stromübertragung Rollennahtschweißen Induktionsschweißen (Prozess 22) (Prozess 74) Verfahrensmerkmale Verfahrensmerkmale Verfahrensprinzipj Verfahrensprinzipjbeschreibung beschreibung Rollenelektroden für Schweißeignung Nahtschweißen Fertigungshinweise Schweißeignung Verfahrensvarianten Konstruktive Gestaltung Arbeits- und Gesundheitsschutz Fertigungshinweise Schweißanlagenaufbau Widerstandsschmelzschweißen Verfahrensvarianten Grundlagen zum Elektroschlacke Buckelschweißen schweißen (Prozess 72) (Prozess 23) Elektroschlacke-Verbindungssch weißen Verfahrensmerkmale Zusatzwerkstoffe und Pulver Verfahrensprinzipj Schweißeignung beschreibung Fertigungshinweise Elektroden zum Buckel Schweißeinrichtungen schweißen Elekiroschlacke-Auftragsctiweißen mit Schweiß eignung Bandelektrode Konstruktive Gestaltung Zusatzwerkstoffe und Pulver Fertigungshinweise Fertigungshinweise Qualitätsmerkmale, Gütesi Schweißeinrichtungen cherung und Prüfverfahren Schweißanlagen Schweißen mit Strahlen Abbrennstumpfschweißen 7.1 Grundlagen der Strahltechnik (Prozess 24) Lichtstrahlschweißen - Schweißen mit Verfahrensmerkmale inkohärentemlicht (Prozess 75) Verfahrensprinzipj- 7.3 Elektronenstrahlschweißen (Prozess 51). 399 beschreibung Grundlagen des Elektronen Schweißeignung strahlschweißens Konstruktive Gestaltung Entstehung und Besonder Prozessparameter heiten des Elektronenstrahls Elektronenstrahlerzeugung.. 401

8 Inhalt Elektronenstrahlführung Gegenüberstellung Elektronenstrahlschweiß- Elektronenstrahlschweißen anlagen Laserstrahlschweißen Anwendung des Elektronenstrahlschweißens Schweißen durch Bewegungsenergie Tiefschweißeffekt Grundlagen zur schweißtechnischen Vorbereitung der Werk- Nutzung kinetischerenergie stücke Rotationsreibschweißen (Prozess 42) Schweißparameter und Verfahrensprinzip Hinweise für die Schweiß Ausrüstungen praxis Anwendungsbereich Schweißeignung metal Konstruktive Gestaltung und lischer Werkstoffe Festigkeit Industrielle Anwendung Fertigungshinweise Weitere Verfahren 8.3 Rührreibschweißen (FSW - Frictlon Stir der Elektronen- Welding) strahlmaterialbearbeitung Verfahrensprinzip Strahlenschutz Ausrüstungen Laserstrahlschweißen (Prozess 52) Anwendungsbereiche Grundlagen des Laserstrahl Konstruktive Gestaltung und schweißens Festigkeit Entstehung und Besonder Fertigungshinweise heiten von Laserlicht Punktreibschweißen Eigenschaften des Laser Verfahrensprinzip lichts Anwendungsbereiche Laseranlagen Ultraschallschweißen (Prozess 41) Laserstrahlquellen Verfahrensprinzip Laserstrahlführung Anwendungsbereiche Fokussierende Optiken Konstruktive Gestaltung und Bewegungseinrichtungen Festigkeit Steuerung und Bedienung Fertigungshinweise Anwendung des Laserstrahl Ausrüstungen schweißens Kaltpressschweißen (Prozess 48) Tiefschweißeffekt Verfahrensprinzip Vorbereitung der Werk Anwendungsbereich und stücke Ausrüstungen Schweißparameter und Konstruktive Gestaltung Hinweise für die Schweiß Fertigungshinweise praxis Sprengsdiweißen (Prozess 441) Schweißeignung metal Verfahrensprinzip lischer Werkstoffe Anwendungsbereich Industrielle Anwendung Konstruktive Gestaltung und Weitere Verfahren der Festigkeit Lasermaterialbearbeitung Fertigungshinweise Strahlenschutz Spezielle Gefährdungen

9 14 Inhalt 9 Schweißen durch festen Körper. 9.1 Grundlagen zur schweißtechnischen Nutzung von Heizelementen. 9.2 Heizelementschweißen Verfahrensprinzip Anwendungsbereich, Ausrüstungen Konstruktive Gestaltung und Festigkeit Fertigungshinweise. 10 Schweißen mit Metallschmelzen Grundlagen der schweißteetutischen Nutzung von Metallschmelzen Gießschweißen (Thermitschweißen) Aluminothermisches Schmelz schweißen (Prozess 71) Verfahrensprinzip Anwendungsbereich Ausrüstungen Fertigungshinweise Aluminothermisches 475 Pressschweißen Verfahrensprinzip Anwendungsbereich Fertigungshinweise Besondere Gefährdungen Schweißen durch Diffusion Grundlagen zur schweißtechnischen 478 Nutzung der Diffusion Diffusionsschweißen (Prozess 45) Verfahrensprinzip Anwendungsbereich Konstruktive Gestaltung Fertigungshinweise Literaturverzeichnis Sachwortverzeichnis