Schweißverbindungen

Hallo 3.15.10.66, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...

Vorteile von Schweißverbindungen:

allgemein:

• Ermöglicht werkstoffsparende, wirtschaftliche Leichtbauweise.

gegenüber Nietverbindungen und Schraubenverbindungen:

• Gewichtsersparnis durch Wegfall der Überlappung Laschen und Niet(Schrauben-)köpfe.
• Glatte Wände genügen ästhetischen Ansprüchen und erleichtern Reinigung und Korrossionsschutzmaßnahmen.
• Keine Schwächung der Stäbe und Bleche durch Niet – oder Schraublöcher.

gegenüber Gusskonstruktionen:

• Große konstruktive Gestaltungsfreiheit.
• Gewichtsersparnis durch wesentlich geringere Wanddicken und kleinere Bauteilquerschnitte (Leichtbau).
• Entbehrliches Gießmodell führt zu geringeren Kosten ( bei kleinen Stückzahlen).

Nachteile:

• Da der Schweißvorgang naturgemäß zu Schrumpfungen, hohen inneren Spannungen und Gefügeveränderungen im Nahtbereich führt, kann oft nur mit beträchtlichen Aufwand der Gefahr des Sprödbruchneigung und der Rissbildung begegnet werden, was mit hohen Anforderungen an die Qualifikation des Schweißpersonals verbunden ist.
• Das Richten verworfener Schweißteile durch die Wärmeausdehnung ist zeit und kostenaufwendig.
• Schweißen auf Baustellen im Stahlbau häufig schwieriger und teurer als Nieten oder Schrauben.
• auf artgleiche Werkstoffe angewiesen
  

Waren es zu beginn des letzten Jahrhunderts noch ca. 10 Schweißverfahren in der Schweißtechnik, so werden heute über hundert Schweißverfahren angewandt. Von denen jedoch nur sieben Verfahrensgruppen für ca. 95 % aller Schweißteile zum Einsatz kommen. Diese wären MSG, Laser, Lichtbogen-Hand, Unter-Pulver sowie Gasschmelzschweißen.

Schutzgasschweißen(MIG, MAG, WIG)

Schweißeigenspannungen und Schweißverzug enstehen durch ungleichmäßige Erwärmung und plastische Formänderungen. Die durch den Schweißvorgang verursachten, örtlich konzentrierten thermischen Formänderungen werden durch angrenzende kalte Querschnittsteile sowohl beim Erwärmen als auch beim Abkühlen behindert, was zu plastischen Verformungen führt. In der erwärmten Zone entstehen durch Dehnbehinderungen Druckspannungen, die sich beim Abkühlen in Zugspannungen umkehren.
Bezogen auf die Schweißnaht lassen sich am Schweißteil folgende Bewegungsrichtungen der Schrumpfung unterscheiden:

• Längsschrumpfung
• Querschrumpfung
• Dickenschrumpfung ( ohne größere Bedeutung )
• Winkelschrumpfung
  

Eine Behinderung des Schweißverzuges kann durch steife Einspannung erfolgen, dies hat aber höhere Schweißeigenspannung zur Folge.

Einsatz von Werkstoffen mit:

• geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten,
• kleinem Streckgrenzenverhältnis,
• geringer Festigkeit,
• mit großem Formänderungsvermögen.

konstruktive Maßnahmen

• Nahtanhäufung und Nahtkreuzungen vermeiden
• Abkanten statt Schweißen

Fertigungstechnische Maßnahmen

• Spannungsarmglühen ( alle Spannungen die oberhalb der Warmstreckgrenze liegen, werden durch plastisches Fließen abgebaut)
  
• Kaltverformen durch gezieltes Plastifizieren der Eigenspannung,
• Verminderung des Wärmeeintrages,
• schrumpfgerechte Schweißfolge,
• schrittweises Schweißen, ( Pilgerschweißen)
• Vibrationsentspannen,
• Oberflächenverformung( Erzeugung von Druckeigenspannung, die den Zugeigenspannungen entgegenwirken, z.B. Kugelstrahlen, Abhämmern)

Die verschiedenen Stoßarten. Quelle http://www.tedata.com/1123.0.html / tedata.com

Der Schweißstoß

ist der Bereich, in dem die Bauteile durch Schweißen miteineinander
vereinigt werden. Nach der konstruktiven Anordnung lassen sich
die Stoßarten,wie hier im Bild gezeigt, unterscheiden.

Die Schweißnaht

vereinigt die Bauteile am Schweißstoß.Die Nahtart hängt im wesentlichen von der Stoßart,der Nahtvorbereitung (Fugenform),dem Werkstoff und dem Schweißverfahren ab.
Die Naht muß am Schweißstoß durch den Spalt bzw. der Fuge so vorbereitet werden, dass ein Aufschmelzen der Kanten, ein Durchschweißen der Wurzel
sowie ein vollkommendes Füllen des Nahtquerschnittes gewährleistet ist.

Die gängigsten Nahtarten

Bezeichnung	V - Naht	I - Naht	Y - Naht	U - Naht	doppel V - Naht	Bördel - Naht	Kehl - Naht	doppel Kehl - Naht
Darstellung
Sinnbild

mehrlagiger Schweißnahtaufbau

800px

Gütesicherung

Typische Bindefehler beim Schweißen

Fehler	Darstellung
Lagebindefehler
Wurzelbindefehler
Flankenbindefehler
ungenügende Durchschweißung
nicht durchgeschweißte Wurzel	Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Datei fehlt Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Datei fehlt

Arbeitspositionen nach DIN EN ISO 6947 und DIN 1912-2

Die Arbeitspositionen werden durch die Lage der Schweißnaht im Raum und die Arbeitsrichtung bestimmmt.
Sie können mit Hilfe eines Neigungswinkel und eines Drehwinkels genau beschrieben werden.
Die für die Schweißpraxis wesentlichen Hauptpositionen sind in der nebenstehenden Grafik "Schweißpositionen" aufgeführt.
Wenn irgend möglich, sollte die PA-Position (Wannenlage) eingesetzt werden.

Mit ihr ergeben sich folgende Vorteile:

• hohe Abschmelzleistung

• geringe Fehlerhäufigkeit

• gute Nahtausbildung

• ergonomisch günstig

• geringe Schadstoffimmissionen

Allgemeine Konstruktionsrichtlinien: Die nachstehend aufgeführten Richtlinien sollten bei Entwurfsarbeiten
unbedingt beachtet werden. Sie sind entsprechend den die Schweißbarkeit
bedingten Einflussgrößen Werkstoff, Konstruktion, und Fertigung geordnet.

Werkstoffgerecht:

• Schweißneigung der Grund- und Zusatzwerkstoffe beachten
• Bei komplizierten Bauteilen mit Schweißnahtanhäufung nur fließfähige Baustähleverwenden (Feinkornstähle)
• Hochfeste, teure Stähle bringen bei starker Kerbwirkung im bereich der Wechselfestigkeit kaum Vorteile
• In Hohlkehlen von Walzprofilen aus unberuhigt vergossenen Stählen und in kaltverformten Bereichen von Bauteilen Schweißnähte vermeiden.

Beanspruchungsgerecht:

• Eigenart der Schweißtechnik beachten
• Einfache Bauelemente verwenden
• Sicherste Schweißverbindung: Stumpfnaht
• Ungestörte Kraftflusslinien anstreben; Kerben und Steifigkeitssprünge vermeiden
• Möglichst wenig Schweißnähte
• Lange, dünne Nähte anstreben, anstelle von kurzen, dicken Nähten.
• Wenn Nahthäufungen nicht zu vermeiden sind, Einschweißteile verwenden
• Schweißnähte in weniger beanspruchte Stellen legen
• Keine Nähte in Passflächen
• Nahtwurzel nicht in Zugzone
• Kehlnähte möglichst doppelseitig; bei dynamischer Beanspruchung als Hohlkehlnähte
• Bei Torsionsbeanspruchung möglichst geschlossene Querschnitte wählen
• Zur Biegeebene unsymmetrische Profile nur im Schubmittelpunkt belasten oder paarweise zu symmetrischen Trägerprofilen zusammensetzen

Fertigungsgerecht:

• Schweißstellen müssen zugänglich und mit dem gewählten Schweißverfahren einwandfrei ausführbar sein.
• Schweißen in Wannenposition anstreben (Schmelze in einer Wanne).
• Wirtschaftliches Schweißverfahren wählen.
• Keine zu hohen Bewertungsgruppen vorschreiben.
• Wärmebehandlung nur vorschreiben, wenn von der Sicherheit des Bauteils wirklich gefordert wird.
• Zerstörungsfreie Nachprüfungen müssen durchführbar sein.

Ein ausführliches Rechenbeispiel für Druckbehälter ist hier in einer PDF-Datei hinterlegt.
Step by Step werden hier die einzelnen Schritte durchgearbeitet um so zum gewünschten Erfolg zu kommen.

Bei der Herstellung von Druckbehältern müssen die Werkstoffe sorgfältig ausgewählt werden. Das AD 2000 Regelwerk liefert bestimmte Vorgaben zur Werkstoffwahl. Das 3.1B Zeugnis ist ein Beispiel dafür was bei bestimmten Druckbehältern verlangt wird.

Berechnungsbeispiele

Beispiel der Excel-Tabelle

Aufgaben zur Berechnung von Druckbehältern sind hier zu finden. Um die sog. Leistungskontrolle zu überprüfen,
sind hier die passenden Lösungen dazu.

Eine Excel Tabelle zur Berechnung von Druckbehältern kann man hier öffnen. In dieser Tabelle kann man die verschiedenen Parameter verändern um so
die passende Behälterwandung zu ermitteln.
Die iterative Vorgehensweise bei der Klöpperboden Dimensionierung wird hier erheblich vereinfacht.

Hier ist noch eine Foliensammlung als PDF-Datei zu diesem Thema hinterlegt.

Fragen, Diskussionsbedarf?
Im Chatroom Schweißverbindungen sollen diverse Fragen, Anregungen, Tipps zum Thema Schweißen diskutiert werden.

Viele dieser Berichte oder Texte sind unter anderen enstanden mit der Hilfestellung folgender Bücher:

1. Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch, Vieweg Verlag , 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

1. Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,Vieweg Verlag , 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

1. Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. Europa Verlag , ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

1. Schal Fertigungstechnik 2, Verlag Handwerk und Technik , 10. Auflage, ISBN 3-582-02313-3, € 42,80.
   

1. AD 2000 Regelwerk, Beuth Verlag, ISBN-10: 3452259684 , EUR 279,50.
   

| Die Verbindungsspezialisten
| Linde Gas
| Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Nord
| ISF Aachen Pdf Datei zu Thema Schweißfehler
| TU-Berlin Gestaltung von Schweißverbindungen
| Druckgeräte-online; AD 2000
| Airliquide

9977--Egmont 13:23, 28. Jun. 2008 (CEST)
11312--Egmont 17:55, 22. Aug. 2008 (CEST)