Schweißverbindungen: Unterschied zwischen den Versionen
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| − | + | '''Schweißen ist ein Vereinigen [[metalle|metallischer]] oder [[Kunststoffschweißen|nicht metallischer Werkstoffe]]'''<br /> | |
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| − | '''Schweißen ist ein Vereinigen [[metalle|metallischer]] oder nicht metallischer Werkstoffe'''<br /> | ||
'''in weichteigigem oder schmelzflüssigen [[Zustand]] mit oder ohne Zusatz von''' <br /> | '''in weichteigigem oder schmelzflüssigen [[Zustand]] mit oder ohne Zusatz von''' <br /> | ||
'''artgleichem Werkstoff ([[Zusatzwerkstoff]]) mit oder ohne Anwendung von [[Druck]].'''<br /> | '''artgleichem Werkstoff ([[Zusatzwerkstoff]]) mit oder ohne Anwendung von [[Druck]].'''<br /> | ||
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| − | Beim Verbindungsschweißen werden die Teile am Schweißstoß durch Schweißnähte<br /> | + | Beim Verbindungsschweißen werden die Teile am [[Schweißverbindungen#Der Schweißstoß|Schweißstoß]] durch Schweißnähte<br /> |
unlösbar zu einem Schweißteil [[Fügen|zusammengefügt]]. Durch Schweißen von<br /> | unlösbar zu einem Schweißteil [[Fügen|zusammengefügt]]. Durch Schweißen von<br /> | ||
| − | Schweißteilen entstehen Schweißgruppen. Das fertige Bauteil kann aus einer oder mehreren<br /> | + | Schweißteilen entstehen Schweißgruppen. Das fertige [[Maschinenelemente|Bauteil]] kann aus einer oder mehreren<br /> |
| − | Schweißgruppen bestehen. | + | Schweißgruppen bestehen.<br /> |
| − | + | Im Maschinenbau unterscheidet man zwischen Verbindungsschweißen und dem [[Auftragsschweißen]]. | |
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'''Als feste [[stoffschlüssige Verbindungen]] sind Schweißverbindungen besonders geeignet:''' | '''Als feste [[stoffschlüssige Verbindungen]] sind Schweißverbindungen besonders geeignet:''' | ||
* zum Übertragen von [[Festigkeitsberechnung|Kräften, Biege- und Torsionsmomenten]], | * zum Übertragen von [[Festigkeitsberechnung|Kräften, Biege- und Torsionsmomenten]], | ||
| − | * zum kostengünstigen Verbinden von Einzelstücken bis zu größten Abmessungen und bei Kleinserien, | + | * zum kostengünstigen [[Fügen|Verbinden]] von Einzelstücken bis zu größten Abmessungen und bei Kleinserien, |
* zum Einsatz bei höheren Betriebstemperaturen, | * zum Einsatz bei höheren Betriebstemperaturen, | ||
| − | * als instandhaltungsfreundliche Konstruktionen, | + | * als instandhaltungsfreundliche [[Methodisches Konstruieren|Konstruktionen]], |
* für dichte Fügestellen. | * für dichte Fügestellen. | ||
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| − | === Vorteile von Schweißverbindungen | + | === Vorteile von Schweißverbindungen === |
| − | ==== allgemein | + | ==== allgemein ==== |
*Ermöglicht werkstoffsparende, wirtschaftliche Leichtbauweise. | *Ermöglicht werkstoffsparende, wirtschaftliche Leichtbauweise. | ||
==== gegenüber [[Nietverbindungen]] und [[Schraubenverbindungen]]: ==== | ==== gegenüber [[Nietverbindungen]] und [[Schraubenverbindungen]]: ==== | ||
*Gewichtsersparnis durch Wegfall der Überlappung Laschen und Niet- bzw.Schraubenköpfe. | *Gewichtsersparnis durch Wegfall der Überlappung Laschen und Niet- bzw.Schraubenköpfe. | ||
| − | *Glatte Wände genügen ästhetischen Ansprüchen und erleichtern Reinigung und [[ | + | *Glatte Wände genügen ästhetischen Ansprüchen und erleichtern Reinigung und [[Korrosion/Korrosionsschutz|Korrossionsschutzmaßnahmen]]. |
*Keine Schwächung der Stäbe und Bleche durch Niet – oder Schraublöcher. | *Keine Schwächung der Stäbe und Bleche durch Niet – oder Schraublöcher. | ||
==== gegenüber Gusskonstruktionen: ==== | ==== gegenüber Gusskonstruktionen: ==== | ||
| − | *Große konstruktive Gestaltungsfreiheit. | + | *Große [[Methodisches Konstruieren|konstruktive]] Gestaltungsfreiheit. |
| − | *Gewichtsersparnis durch wesentlich geringere Wanddicken und kleinere Bauteilquerschnitte (Leichtbau). | + | *Gewichtsersparnis durch wesentlich [[Dimensionierung|geringere Wanddicken]] und kleinere Bauteilquerschnitte (Leichtbau). |
*Entbehrliches Gießmodell führt zu geringeren Kosten (bei kleinen Stückzahlen). | *Entbehrliches Gießmodell führt zu geringeren Kosten (bei kleinen Stückzahlen). | ||
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*Das Richten verworfener Schweißteile durch die [[Wärmeausdehnung]] ist zeit und kostenaufwendig. | *Das Richten verworfener Schweißteile durch die [[Wärmeausdehnung]] ist zeit und kostenaufwendig. | ||
*Schweißen auf Baustellen im Stahlbau häufig schwieriger und teurer als [[Nietverbindungen|Nieten]] oder [[Schraubenverbindungen|Schrauben]]. | *Schweißen auf Baustellen im Stahlbau häufig schwieriger und teurer als [[Nietverbindungen|Nieten]] oder [[Schraubenverbindungen|Schrauben]]. | ||
| − | *auf artgleiche Werkstoffe angewiesen<br /> | + | *auf [[Auftragsschweißen|artgleiche Werkstoffe]] angewiesen<br /> |
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!colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:1 ''' | !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:1 ''' | ||
| − | <includeonly> | + | <includeonly>☺⌘Dear Mr.Vagt</includeonly> |
'''Welche Temperaturen in Grad Celsius werden beim Schweißen benötigt? ''' | '''Welche Temperaturen in Grad Celsius werden beim Schweißen benötigt? ''' | ||
[[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_1|<br />Lösung 1]] | [[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_1|<br />Lösung 1]] | ||
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== Schweißverfahren == | == Schweißverfahren == | ||
| − | Waren es zu Beginn des letzten Jahrhunderts noch ca. 10 Schweißverfahren in der Schweißtechnik, so werden heute über hundert Schweißverfahren angewandt, | + | Waren es zu Beginn des letzten Jahrhunderts noch ca. [[Zehn hoch|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. | von denen jedoch nur sieben Verfahrensgruppen für ca. 95 % aller Schweißteile zum Einsatz kommen. | ||
| − | Diese wären [[Schutzgasschweißen(MIG, MAG, WIG)| MSG]], Laser, Lichtbogen-Hand, Unter-Pulver sowie Gasschmelzschweißen. | + | Diese wären [[Schutzgasschweißen(MIG, MAG, WIG)| MSG]], Laser, [[Lichtbogenhandschweißen|Lichtbogen-Hand]], [[Unterpulverschweißen|Unter-Pulver]] sowie [[Gasschmelzschweißen|Gasschmelzschweißen]].<br />Schweißverfahren unterscheiden sich u.a. auch in der Form der [[Wärmequellen|Energieabgabe]]. |
== Auswirkung des Schweißverfahren == | == Auswirkung des Schweißverfahren == | ||
| − | 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.<br /> | + | 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 [[Festigkeitsberechnung#Zug-/Druckspannungen ; Schubspannungen ; zusammengesetzte Beanspruchungen |Druckspannungen]], die sich beim Abkühlen in [[Festigkeitsberechnung#Zug-/Druckspannungen ; Schubspannungen ; zusammengesetzte Beanspruchungen |Zugspannungen]] umkehren.<br /> |
| − | Bezogen auf die Schweißnaht lassen sich am Schweißteil folgende Bewegungsrichtungen der Schrumpfung unterscheiden: | + | Bezogen auf die [[Schweißverbindungen#Die Schweißnaht|Schweißnaht]] lassen sich am Schweißteil folgende Bewegungsrichtungen der Schrumpfung unterscheiden: |
*Längsschrumpfung | *Längsschrumpfung | ||
*Querschrumpfung | *Querschrumpfung | ||
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=== Einsatz von Werkstoffen mit: === | === Einsatz von Werkstoffen mit: === | ||
*geringen [[Wärmeausdehnung |Wärmeausdehnungskoeffizienten]], | *geringen [[Wärmeausdehnung |Wärmeausdehnungskoeffizienten]], | ||
| − | *kleinem Streckgrenzenverhältnis, | + | *kleinem [[Streckgrenze|Streckgrenzenverhältnis]], |
| − | *geringer Festigkeit, | + | *geringer [[Festigkeit|Festigkeit]], |
*mit großem Formänderungsvermögen. | *mit großem Formänderungsvermögen. | ||
=== Konstruktive Maßnahmen === | === Konstruktive Maßnahmen === | ||
*Nahtanhäufung und Nahtkreuzungen vermeiden | *Nahtanhäufung und Nahtkreuzungen vermeiden | ||
| − | *Abkanten statt Schweißen | + | *[[Umformen|Abkanten]] statt Schweißen |
=== Fertigungstechnische Maßnahmen === | === Fertigungstechnische Maßnahmen === | ||
| − | *Spannungsarmglühen (alle Spannungen die oberhalb der Warmstreckgrenze liegen, werden durch plastisches Fließen abgebaut)<br /> | + | *[[Wärmebehandlung von Stahl#Spannungsarmglühen|Spannungsarmglühen]] (alle Spannungen die oberhalb der Warmstreckgrenze liegen, werden durch plastisches Fließen abgebaut)<br /> |
*Kaltverformen durch gezieltes Plastifizieren der Eigenspannung, | *Kaltverformen durch gezieltes Plastifizieren der Eigenspannung, | ||
*Verminderung des Wärmeeintrages, | *Verminderung des Wärmeeintrages, | ||
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*schrittweises Schweißen, (Pilgerschweißen) | *schrittweises Schweißen, (Pilgerschweißen) | ||
*Vibrationsentspannen, | *Vibrationsentspannen, | ||
| − | *Oberflächenverformung(Erzeugung von Druckeigenspannung, die den Zugeigenspannungen entgegenwirken, z.B. Kugelstrahlen, Abhämmern) | + | *Oberflächenverformung (Erzeugung von Druckeigenspannung, die den Zugeigenspannungen entgegenwirken, z.B. Kugelstrahlen, Abhämmern) |
<div align="center"> | <div align="center"> | ||
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|- | |- | ||
!colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:2 ''' | !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:2 ''' | ||
| − | <includeonly> | + | <includeonly>☺⌘Dear Mr.Vagt</includeonly> |
'''Was sind die wichtigstenen Vorteile von Schweißverbindungen gegenüber den Niet- oder Schraubverbindungen? ''' | '''Was sind die wichtigstenen Vorteile von Schweißverbindungen gegenüber den Niet- oder Schraubverbindungen? ''' | ||
[[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_2|<br />Lösung 2]] | [[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_2|<br />Lösung 2]] | ||
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=== Die Schweißnaht === | === Die Schweißnaht === | ||
| − | Die Schweißnaht vereinigt die Bauteile am Schweißstoß. Die Nahtart hängt im wesentlichen von der Stoßart, der Nahtvorbereitung (Fugenform), dem Werkstoff und dem Schweißverfahren ab.<br /> | + | Die Schweißnaht vereinigt die Bauteile am [[Schweißverbindungen#Schweißstoß|Schweißstoß]]. Die Nahtart hängt im wesentlichen von der Stoßart, der Nahtvorbereitung (Fugenform), dem Werkstoff und dem [[Schweißverbindungen#Schweißverfahren|Schweißverfahren]] ab.<br /> |
| − | Die Naht muß am Schweißstoß durch den Spalt bzw. der Fuge so vorbereitet | + | Die Naht muß am [[Schweißverbindungen#Schweißstoß|Schweißstoß]] durch den Spalt bzw. der Fuge so vorbereitet |
werden, dass ein Aufschmelzen der Kanten, | werden, dass ein Aufschmelzen der Kanten, | ||
| − | ein Durchschweißen der Wurzel<br /> | + | ein [[Schweißverbindungen#Bindefehler|Durchschweißen]] der Wurzel<br /> |
sowie ein vollkommendes Füllen | sowie ein vollkommendes Füllen | ||
des Nahtquerschnittes | des Nahtquerschnittes | ||
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[[Bild:Schweißpositionen..jpg|thumb|145px|Schweißpositionen]] | [[Bild:Schweißpositionen..jpg|thumb|145px|Schweißpositionen]] | ||
| − | Die Arbeitspositionen nach DIN EN ISO 6947 und DIN 1912-2 werden durch die Lage der Schweißnaht<br />im Raum und die Arbeitsrichtung bestimmmt. | + | Die Arbeitspositionen nach [[DIN|DIN]] EN ISO 6947 und [[DIN|DIN]] 1912-2 werden durch die Lage der Schweißnaht<br />im Raum und die Arbeitsrichtung bestimmmt. |
Sie können mit Hilfe eines Neigungswinkel und eines Drehwinkels genau beschrieben werden.<br /> | Sie können mit Hilfe eines Neigungswinkel und eines Drehwinkels genau beschrieben werden.<br /> | ||
Die für die Schweißpraxis wesentlichen Hauptpositionen sind in der nebenstehenden Grafik "Schweißpositionen" aufgeführt.<br /> | Die für die Schweißpraxis wesentlichen Hauptpositionen sind in der nebenstehenden Grafik "Schweißpositionen" aufgeführt.<br /> | ||
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*ergonomisch günstig | *ergonomisch günstig | ||
| − | *geringe | + | *geringe Schadstoff[[emissionen]] |
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!colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:3 ''' | !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:3 ''' | ||
| − | <includeonly> | + | <includeonly>☺⌘Dear Mr.Vagt</includeonly> |
'''Was sind die "großen" Nachteile beim Schweißen und wie entstehen sie? ''' | '''Was sind die "großen" Nachteile beim Schweißen und wie entstehen sie? ''' | ||
[[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_3|<br />Lösung 3]] | [[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_3|<br />Lösung 3]] | ||
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== Schweißgerechtes Gestalten == | == Schweißgerechtes Gestalten == | ||
| − | '''Allgemeine Konstruktionsrichtlinien:''' | + | '''Allgemeine [[Methodisches Konstruieren|Konstruktionsrichtlinien]]:''' |
Die nachstehend aufgeführten Richtlinien sollten bei Entwurfsarbeiten <br /> | Die nachstehend aufgeführten Richtlinien sollten bei Entwurfsarbeiten <br /> | ||
unbedingt beachtet werden. Sie sind entsprechend den die Schweißbarkeit <br /> | unbedingt beachtet werden. Sie sind entsprechend den die Schweißbarkeit <br /> | ||
| − | bedingten Einflussgrößen Werkstoff, Konstruktion, und Fertigung geordnet. | + | bedingten Einflussgrößen [[:Kategorie:Werkstofftechnik|Werkstoff]], [[:Kategorie:Entwicklung und Konstruktion| Konstruktion]], und [[:Kategorie:Fertigungstechnik|Fertigung]] geordnet. |
=== Werkstoffgerecht: === | === Werkstoffgerecht: === | ||
*Schweißneigung der Grund- und [[Zusatzwerkstoff]]e beachten | *Schweißneigung der Grund- und [[Zusatzwerkstoff]]e beachten | ||
| − | *Bei komplizierten Bauteilen mit Schweißnahtanhäufung nur fließfähige | + | *Bei komplizierten Bauteilen mit Schweißnahtanhäufung nur fließfähige Baustähle verwenden ([[Stahl|Feinkornstähle]]) |
| − | *Hochfeste, teure [[Stahl|Stähle]] bringen bei starker Kerbwirkung im | + | *Hochfeste, teure [[Stahl|Stähle]] bringen bei starker [[Kerbwirkung]] im Bereich der Wechselfestigkeit kaum Vorteile |
*In Hohlkehlen von Walzprofilen aus unberuhigt vergossenen [[Stahl|Stählen]] und in kaltverformten Bereichen von Bauteilen Schweißnähte vermeiden. | *In Hohlkehlen von Walzprofilen aus unberuhigt vergossenen [[Stahl|Stählen]] und in kaltverformten Bereichen von Bauteilen Schweißnähte vermeiden. | ||
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=== Beanspruchungsgerecht: === | === Beanspruchungsgerecht: === | ||
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*Einfache Bauelemente verwenden | *Einfache Bauelemente verwenden | ||
*Sicherste Schweißverbindung: Stumpfnaht | *Sicherste Schweißverbindung: Stumpfnaht | ||
| − | *Ungestörte Kraftflusslinien anstreben; Kerben und Steifigkeitssprünge vermeiden | + | *Ungestörte Kraftflusslinien anstreben; [[Kerbwirkung|Kerben]] und Steifigkeitssprünge vermeiden |
| − | *Möglichst wenig Schweißnähte | + | *Möglichst wenig [[Schweißverbindungen#Die Schweißnaht|Schweißnähte]] |
*Lange, dünne Nähte anstreben, anstelle von kurzen, dicken Nähten. | *Lange, dünne Nähte anstreben, anstelle von kurzen, dicken Nähten. | ||
*Wenn Nahthäufungen nicht zu vermeiden sind, Einschweißteile verwenden | *Wenn Nahthäufungen nicht zu vermeiden sind, Einschweißteile verwenden | ||
| Zeile 332: | Zeile 316: | ||
*Keine Nähte in [[Passungen|Passflächen]] | *Keine Nähte in [[Passungen|Passflächen]] | ||
*Nahtwurzel nicht in Zugzone | *Nahtwurzel nicht in Zugzone | ||
| − | *Kehlnähte möglichst doppelseitig; bei dynamischer Beanspruchung als Hohlkehlnähte | + | *Kehlnähte möglichst doppelseitig; bei [[Festigkeitsberechnung#Belastungsfälle I, II und III|dynamischer Beanspruchung]] als Hohlkehlnähte |
| − | *Bei Torsionsbeanspruchung möglichst geschlossene Querschnitte wählen | + | *Bei [[Festigkeitsberechnung#Belastungen und Belastungsgrößen |Torsionsbeanspruchung]] möglichst geschlossene Querschnitte wählen |
*Zur Biegeebene unsymmetrische Profile nur im Schubmittelpunkt belasten oder paarweise zu symmetrischen Trägerprofilen zusammensetzen | *Zur Biegeebene unsymmetrische Profile nur im Schubmittelpunkt belasten oder paarweise zu symmetrischen Trägerprofilen zusammensetzen | ||
| − | |||
=== Fertigungsgerecht: === | === Fertigungsgerecht: === | ||
| − | *Schweißstellen müssen zugänglich und mit dem gewählten Schweißverfahren einwandfrei ausführbar sein. | + | *Schweißstellen müssen zugänglich und mit dem gewählten [[Schweißverbindungen#Schweißverfahren|Schweißverfahren]] einwandfrei ausführbar sein. |
*Schweißen in Wannenposition anstreben (Schmelze in einer Wanne). | *Schweißen in Wannenposition anstreben (Schmelze in einer Wanne). | ||
| − | *Wirtschaftliches Schweißverfahren wählen. | + | *Wirtschaftliches [[Schweißverbindungen#Schweißverfahren|Schweißverfahren]] wählen. |
| − | *Keine zu hohen Bewertungsgruppen vorschreiben. | + | *Keine zu hohen Bewertungsgruppen([[DIN]] EN 25817) vorschreiben. |
*[[Wärmebehandlung von Stahl|Wärmebehandlung]] nur vorschreiben, wenn von der Sicherheit des Bauteils wirklich gefordert wird. | *[[Wärmebehandlung von Stahl|Wärmebehandlung]] nur vorschreiben, wenn von der Sicherheit des Bauteils wirklich gefordert wird. | ||
*Zerstörungsfreie [[Prüfen von Schweißverbindungen|Nachprüfungen]] müssen durchführbar sein. | *Zerstörungsfreie [[Prüfen von Schweißverbindungen|Nachprüfungen]] müssen durchführbar sein. | ||
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!colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:4 ''' | !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:4 ''' | ||
| − | <includeonly> | + | <includeonly>☺⌘Dear Mr.Vagt</includeonly> |
'''Was ist bei der Vorbereitung einer Schweißnaht zu beachten? ''' | '''Was ist bei der Vorbereitung einer Schweißnaht zu beachten? ''' | ||
[[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_4|<br />Lösung 4]] | [[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_4|<br />Lösung 4]] | ||
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Ein [[Media:Berechnungsbeispiel Druckbehälter.pdf|ausführliches Rechenbeispiel für Druckbehälter]] ist hier in einer PDF-Datei hinterlegt.<br /> Step by Step werden hier die einzelnen Schritte durchgearbeitet um so zum gewünschten Erfolg zu kommen. | Ein [[Media:Berechnungsbeispiel Druckbehälter.pdf|ausführliches Rechenbeispiel für Druckbehälter]] ist hier in einer PDF-Datei hinterlegt.<br /> 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. | + | 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 === | === Berechnungsbeispiele === | ||
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| − | [[Media:Behälterberechnungen Excel Egmont Jank-.xls|Eine | + | [[Media:Behälterberechnungen Excel Egmont Jank-.xls|Eine Exceltabelle zur Berechnung von Druckbehältern]] |
kann man hier öffnen. In dieser Tabelle kann man die verschiedenen Parameter verändern um so<br /> | kann man hier öffnen. In dieser Tabelle kann man die verschiedenen Parameter verändern um so<br /> | ||
die passende Behälterwandung zu ermitteln.<br /> | die passende Behälterwandung zu ermitteln.<br /> | ||
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== Literatur == | == Literatur == | ||
| − | Viele dieser Berichte oder Texte sind unter anderen | + | Viele dieser Berichte oder Texte sind unter anderen entstanden mit der Hilfestellung folgender Bücher: |
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| [[Bild:Roloff Matek.jpg|Thumb|60px]] | | [[Bild:Roloff Matek.jpg|Thumb|60px]] | ||
| − | | Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90. | + | | Roloff/Matek: [[Maschinenelemente]], Lehrbuch und Tabellenbuch,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90. |
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| [[Bild:Roloff MatekFormelsammlung-1.jpg|Thumb|60px]] | | [[Bild:Roloff MatekFormelsammlung-1.jpg|Thumb|60px]] | ||
| − | | Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90. | + | | Roloff/Matek [[Maschinenelemente]] Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc Vieweg Verlag], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90. |
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| [[Bild:Europa Tabellenbuch-1.jpg|Thumb|60px]] | | [[Bild:Europa Tabellenbuch-1.jpg|Thumb|60px]] | ||
| − | | Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50 | + | | [[Tabellenbuch]] Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage=/html/index2.html&0.9606717324196992 Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50 |
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| [[Bild:AD 2000-1.jpg|Thumb|60px]] | | [[Bild:AD 2000-1.jpg|Thumb|60px]] | ||
| − | | AD 2000 Regelwerk, [http://www.beuth.de/ Beuth Verlag], ISBN-10: 3452259684 , EUR 279,50.<br /> | + | | [[AD 2000]] Regelwerk, [http://www.beuth.de/ Beuth Verlag], ISBN-10: 3452259684 , EUR 279,50.<br /> |
|} | |} | ||
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{{Sprungmarke Schweißverbindungen}} | {{Sprungmarke Schweißverbindungen}} | ||
| − | + | {{www}} | |
| − | + | *[http://www.die-verbindungs-spezialisten.de/ Die Verbindungsspezialisten] | |
| − | [http://www.die-verbindungs-spezialisten.de/ | + | *[http://www.linde-gas.de/international/web/lg/de/like35lgde.nsf/docbyalias/homepage Linde Gas] |
| − | [http://www.linde-gas.de/international/web/lg/de/like35lgde.nsf/docbyalias/homepage | + | *[http://www.hwk-hamburg.de/weiterbildung/slv-nord/index.php Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Nord] |
| − | [http://www.hwk-hamburg.de/weiterbildung/slv-nord/index.php | + | *[http://www.isf.rwth-aachen.de/lehre/material/umdrucke/STII/ST2-KAP09.pdf ISF Aachen Pdf Datei zu Thema Schweißfehler] |
| − | [http://www.isf.rwth-aachen.de/lehre/material/umdrucke/STII/ST2-KAP09.pdf | + | *[http://www.km.tu-berlin.de/uploads/media/KoWe-05-Schweissen.pdf TU-Berlin Gestaltung von Schweißverbindungen] |
| − | [http://www.km.tu-berlin.de/uploads/media/KoWe-05-Schweissen.pdf | + | *[http://www.druckgeraete-online.de/seiten/ad2000/ad2000_a.htm Druckgeräte-online; AD 2000] |
| − | [http://www.druckgeraete-online.de/seiten/ad2000/ad2000_a.htm | + | *[http://www.airliquide.de/loesungen/business/schweissen-schneiden/ Airliquide] |
| − | [http://www.airliquide.de/loesungen/business/schweissen-schneiden/ | + | * [http://www.ewm-handel.at/downloads/schweisslexikon.pdf EWM-Schweißlexikon, E-Hand, MIG/MAG, WIG u. Plasmaschweißen umfassend dargestellt, PDF (104 S., 3 MB)] |
9977--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 13:23, 28. Jun. 2008 (CEST)<br /> | 9977--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 13:23, 28. Jun. 2008 (CEST)<br /> | ||
| − | 11562--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 20:27, 25. Aug. 2008 (CEST) | + | 11562--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 20:27, 25. Aug. 2008 (CEST)<br /> |
| − | + | 12885--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 18:25, 28. Sep. 2008 (CEST)<br /> | |
| + | 13198--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 20:46, 5. Okt. 2008 (CEST)<br /> | ||
| + | 14411--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 23:40, 5. Nov. 2008 (CET)<br /> | ||
| + | 27827--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 16:48, 13. Sep. 2009 (CEST)<br /> | ||
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Aktuelle Version vom 18. Mai 2018, 12:52 Uhr
Schweißen ist ein Vereinigen metallischer oder nicht metallischer Werkstoffe
in weichteigigem oder schmelzflüssigen Zustand mit oder ohne Zusatz von
artgleichem Werkstoff (Zusatzwerkstoff) mit oder ohne Anwendung von Druck.
Im Stahl- bzw. Maschinenbau ist Schweißen (Fügen) das wichtigste Verfahren
zum Herstellen unlösbarer Verbindungen.
Wegen der hohen Güteanforderungen an Schweißkonstruktionen
müssen die Fertigungsbetriebe eine entsprechende Eignung
(Eignungsnachweis, Verfahrensprüfung) vorweisen.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Funktion und Wirkung
- 2 Schweißverfahren
- 3 Auswirkung des Schweißverfahren
- 4 Maßnahmen zur Verringerung der Schweißeigenspannung sind
- 5 Stoß- und Nahtarten
- 6 Schweißgerechtes Gestalten
- 7 Berechnung geschweißter Druckbehälter nach AD 2000
- 8 Powerpointpräsentation
- 9 SchweißerChat
- 10 Literatur
- 11 Weblinks
- 12 Unterrichtseinheit Schweißverbindungen FSM2-2007
Funktion und Wirkung
Wirkprinzip und Anwendung
Beim Verbindungsschweißen werden die Teile am Schweißstoß durch Schweißnähte
unlösbar zu einem Schweißteil zusammengefügt. Durch Schweißen von
Schweißteilen entstehen Schweißgruppen. Das fertige Bauteil kann aus einer oder mehreren
Schweißgruppen bestehen.
Im Maschinenbau unterscheidet man zwischen Verbindungsschweißen und dem Auftragsschweißen.
Als feste stoffschlüssige Verbindungen sind Schweißverbindungen besonders geeignet:
- zum Übertragen von Kräften, Biege- und Torsionsmomenten,
- zum kostengünstigen Verbinden von Einzelstücken bis zu größten Abmessungen und bei Kleinserien,
- zum Einsatz bei höheren Betriebstemperaturen,
- als instandhaltungsfreundliche Konstruktionen,
- für dichte Fügestellen.
</td>
</tr> </table>
Vorteile von Schweißverbindungen
allgemein
- Ermöglicht werkstoffsparende, wirtschaftliche Leichtbauweise.
gegenüber Nietverbindungen und Schraubenverbindungen:
- Gewichtsersparnis durch Wegfall der Überlappung Laschen und Niet- bzw.Schraubenköpfe.
- 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
| Frage:1
Welche Temperaturen in Grad Celsius werden beim Schweißen benötigt?
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Schweißverfahren
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.
Schweißverfahren unterscheiden sich u.a. auch in der Form der Energieabgabe.
Auswirkung des Schweißverfahren
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.
Maßnahmen zur Verringerung der Schweißeigenspannung sind
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)
| Frage:2
Was sind die wichtigstenen Vorteile von Schweißverbindungen gegenüber den Niet- oder Schraubverbindungen?
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Stoß- und Nahtarten
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
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 |  |
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| Sinnbild |  |
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Bindefehler
Typische Bindefehler beim Schweißen
| Fehler | Darstellung |
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| Lagebindefehler |   
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| Wurzelbindefehler |
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| Flankenbindefehler |
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| ungenügende Durchschweißung |
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| nicht durchgeschweißte Wurzel | Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Datei fehlt Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes: Datei fehlt
|
Arbeitspositionen
Die Arbeitspositionen nach DIN EN ISO 6947 und DIN 1912-2 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 Schadstoffemissionen
| Frage:3
Was sind die "großen" Nachteile beim Schweißen und wie entstehen sie?
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Schweißgerechtes Gestalten
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 Baustähle verwenden (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(DIN EN 25817) vorschreiben.
- Wärmebehandlung nur vorschreiben, wenn von der Sicherheit des Bauteils wirklich gefordert wird.
- Zerstörungsfreie Nachprüfungen müssen durchführbar sein.
| Frage:4
Was ist bei der Vorbereitung einer Schweißnaht zu beachten?
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Berechnung geschweißter Druckbehälter nach AD 2000
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
Aufgaben zur Berechnung von Druckbehältern sind hier zu finden. Um die sog. Leistungskontrolle zu überprüfen,
sind hier die passenden Lösungen dazu.
Eine Exceltabelle 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.
Powerpointpräsentation
Hier ist noch eine Foliensammlung als PDF-Datei zu diesem Thema hinterlegt.
SchweißerChat
Fragen, Diskussionsbedarf?
Im Chatroom Schweißverbindungen sollen diverse Fragen, Anregungen, Tipps zum Thema Schweißen diskutiert werden.
Literatur
Viele dieser Berichte oder Texte sind unter anderen entstanden mit der Hilfestellung folgender Bücher:
|
Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,Vieweg Verlag, 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90. |
|
Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,Vieweg Verlag, 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90. |
|
Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. Europa Verlag , ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50 |
|
Schal Fertigungstechnik 2, Verlag Handwerk und Technik , 10. Auflage, ISBN 3-582-02313-3, € 42,80. |
|
AD 2000 Regelwerk, Beuth Verlag, ISBN-10: 3452259684 , EUR 279,50. |
| Zur Übersicht Schweißverbindungen |
|---|
Weblinks
- Schweißverbindungen als Google-Suchbegriff
- Schweißverbindungen in der Wikipedia
- Schweißverbindungen hier in bs-wiki.de mit Google
- Schweißverbindungen als Youtube-Video
- 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
- EWM-Schweißlexikon, E-Hand, MIG/MAG, WIG u. Plasmaschweißen umfassend dargestellt, PDF (104 S., 3 MB)
9977--Egmont 13:23, 28. Jun. 2008 (CEST)
11562--Egmont 20:27, 25. Aug. 2008 (CEST)
12885--Egmont 18:25, 28. Sep. 2008 (CEST)
13198--Egmont 20:46, 5. Okt. 2008 (CEST)
14411--Egmont 23:40, 5. Nov. 2008 (CET)
27827--Egmont 16:48, 13. Sep. 2009 (CEST)
43968--Egmont 21:56, 3. Mai 2010 (CEST)
Egmont Jank
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