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| − | <span style="color: gray">'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''</span>
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| − | [[Bild:Schweißen.jpg|1000px|]]
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| − | <table>
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| − | <td width="250">__TOC__</td>
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| − | == Schweißverbindungen ==
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| − | '''Schweißen ist ein Vereinigen [[metalle|metallischer]] oder nicht metallischer Werkstoffe'''<br />
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| − | '''in weichteigigem oder schmelzflüssigen [[Zustand]] mit oder ohne Zusatz von''' <br />
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| − | '''artgleichem Werkstoff ([[Zusatzwerkstoff]]) mit oder ohne Anwendung von [[Druck]].'''<br />
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| − | Im [[Stahl]]- bzw. Maschinenbau ist Schweißen ([[Fügen]]) das wichtigste Verfahren <br />
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| − | zum Herstellen unlösbarer [[Chemische Bindung|Verbindungen]].
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| − | Wegen der hohen Güteanforderungen an Schweißkonstruktionen <br />
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| − | müssen die Fertigungsbetriebe eine entsprechende Eignung<br />
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| − | (Eignungsnachweis, Verfahrensprüfung) vorweisen.<br />
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| − | == Funktion und Wirkung ==
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| − | === Wirkprinzip und Anwendung ===
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| − | Beim Verbindungsschweißen werden die Teile am [[Schweißverbindungen#Der Schweißstoß|Schweißstoß]] durch Schweißnähte<br />
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| − | unlösbar zu einem Schweißteil [[Fügen|zusammengefügt]]. Durch Schweißen von<br />
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| − | Schweißteilen entstehen Schweißgruppen. Das fertige Bauteil kann aus einer oder mehreren<br />
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| − | Schweißgruppen bestehen.
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| − | '''Als feste [[stoffschlüssige Verbindungen]] sind Schweißverbindungen besonders geeignet:'''
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| − | * zum Übertragen von [[Festigkeitsberechnung|Kräften, Biege- und Torsionsmomenten]],
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| − | * zum kostengünstigen [[Fügen|Verbinden]] von Einzelstücken bis zu größten Abmessungen und bei Kleinserien,
| |
| − | * zum Einsatz bei höheren Betriebstemperaturen,
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| − | * als instandhaltungsfreundliche Konstruktionen,
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| − | * für dichte Fügestellen.
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| − | === Vorteile von Schweißverbindungen: ===
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| − | ==== allgemein: ====
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| − | *Ermöglicht werkstoffsparende, wirtschaftliche Leichtbauweise.
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| − | ==== gegenüber [[Nietverbindungen]] und [[Schraubenverbindungen]]: ====
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| − | *Gewichtsersparnis durch Wegfall der Überlappung Laschen und Niet- bzw.Schraubenköpfe.
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| − | *Glatte Wände genügen ästhetischen Ansprüchen und erleichtern Reinigung und [[Korrosion/Korrosionsschutz|Korrossionsschutzmaßnahmen]].
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| − | *Keine Schwächung der Stäbe und Bleche durch Niet – oder Schraublöcher.
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| − | ==== gegenüber Gusskonstruktionen: ====
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| − | *Große [[Methodisches Konstruieren|konstruktive]] Gestaltungsfreiheit.
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| − | *Gewichtsersparnis durch wesentlich geringere Wanddicken und kleinere Bauteilquerschnitte (Leichtbau).
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| − | *Entbehrliches Gießmodell führt zu geringeren Kosten (bei kleinen Stückzahlen).
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| − | === Nachteile: ===
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| − | *Da der Schweißvorgang naturgemäß zu [[Wärmeausdehnung|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 [[Nietverbindungen|Nieten]] oder [[Schraubenverbindungen|Schrauben]].
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| − | *auf artgleiche Werkstoffe angewiesen<br />
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| − | <div align="center">
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| − | {| width="50%" {{}}
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| − | !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:1 '''
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| − | <includeonly>☺⌘D</includeonly>
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| − | '''Welche Temperaturen in Grad Celsius werden beim Schweißen benötigt? '''
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| − | [[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_1|<br />Lösung 1]]
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| − | |}</div>
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| − | {{ Sprungmarke Schweißverbindungen}}
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| − | == Schweißverfahren ==
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| − | 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.
| |
| − | Diese wären [[Schutzgasschweißen(MIG, MAG, WIG)| MSG]], Laser, [[Lichtbogenhandschweißen|Lichtbogen-Hand]], [[Unterpulverschweißen|Unter-Pulver]] sowie [[Gasschmelzschweißen|Gasschmelzschweißen]].
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| − | == Auswirkung des Schweißverfahren ==
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| − | 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 />
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| − | Bezogen auf die [[Schweißverbindungen#Die Schweißnaht|Schweißnaht]] lassen sich am Schweißteil folgende Bewegungsrichtungen der Schrumpfung unterscheiden:
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| − | *Längsschrumpfung
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| − | *Querschrumpfung
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| − | *Dickenschrumpfung (ohne größere Bedeutung)
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| − | *Winkelschrumpfung<br />
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| − | Eine Behinderung des Schweißverzuges kann durch steife Einspannung erfolgen, dies hat aber höhere Schweißeigenspannung zur Folge.<br />
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| − | == Maßnahmen zur Verringerung der Schweißeigenspannung sind ==
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| − | === Einsatz von Werkstoffen mit: ===
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| − | *geringen [[Wärmeausdehnung |Wärmeausdehnungskoeffizienten]],
| |
| − | *kleinem [[Streckgrenze|Streckgrenzenverhältnis]],
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| − | *geringer [[Festigkeit|Festigkeit]],
| |
| − | *mit großem Formänderungsvermögen.
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| − | === Konstruktive Maßnahmen ===
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| − | *Nahtanhäufung und Nahtkreuzungen vermeiden
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| − | *[[Umformen|Abkanten]] statt Schweißen
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| − | === Fertigungstechnische Maßnahmen ===
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| − | *[[Wärmebehandlung von Stahl#Spannungsarmglühen|Spannungsarmglühen]] (alle Spannungen die oberhalb der Warmstreckgrenze liegen, werden durch plastisches Fließen abgebaut)<br />
| |
| − | *Kaltverformen durch gezieltes Plastifizieren der Eigenspannung,
| |
| − | *Verminderung des Wärmeeintrages,
| |
| − | *schrumpfgerechte Schweißfolge,
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| − | *schrittweises Schweißen, (Pilgerschweißen)
| |
| − | *Vibrationsentspannen,
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| − | *Oberflächenverformung(Erzeugung von Druckeigenspannung, die den Zugeigenspannungen entgegenwirken, z.B. Kugelstrahlen, Abhämmern)
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| − | <div align="center">
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| − | {| width="70%" {{}}
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| − | |-
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| − | !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:2 '''
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| − | <includeonly>☺⌘D</includeonly>
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| − | '''Was sind die wichtigstenen Vorteile von Schweißverbindungen gegenüber den Niet- oder Schraubverbindungen? '''
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| − | [[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_2|<br />Lösung 2]]
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| − | |-
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| − | |}</div>
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| − | {{Sprungmarke Schweißverbindungen}}
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| − | == Stoß- und Nahtarten ==
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| − | [[Bild:Stoßarten-1.gif|600px|thumb|left|Die verschiedenen Stoßarten. Quelle [[Bild:Pfeil.gif]] http://www.tedata.com/1123.0.html / tedata.com ]]
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| − | === Der Schweißstoß ===
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| − | ist der Bereich, in dem die Bauteile durch Schweißen miteineinander<br />
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| − | vereinigt werden. Nach der konstruktiven Anordnung lassen sich <br />
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| − | die Stoßarten, wie hier im Bild gezeigt, unterscheiden.
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| − | === Die Schweißnaht ===
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| − | 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 />
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| − | Die Naht muß am [[Schweißverbindungen#Schweißstoß|Schweißstoß]] durch den Spalt bzw. der Fuge so vorbereitet
| |
| − | werden, dass ein Aufschmelzen der Kanten,
| |
| − | ein [[Schweißverbindungen#Bindefehler|Durchschweißen]] der Wurzel<br />
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| − | sowie ein vollkommendes Füllen
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| − | des Nahtquerschnittes
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| − | gewährleistet ist.
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| − | Die gängigsten Nahtarten
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| − | {| {{Tabelle}}
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| − | |- style="background: #B5B5B5;"
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| − | | Bezeichnung || V-Naht || I-Naht || Y-Naht || U-Naht || doppel V-Naht || Bördel-Naht || Kehl-Naht || doppel Kehl-Naht
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| − | |-
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| − | |Darstellung ||[[Bild:Naht-V.gif]] || [[Bild:Naht-i.gif]] || [[Bild:Naht-y.gif]] || [[Bild:Naht-U.gif]] || [[Bild:Naht-x.gif]] || [[Bild:Naht-Boerdel.gif]] || [[Bild:Naht-K.gif]] || [[Bild:Naht doppelK.gif]]
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| − | |-
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| − | | Sinnbild || [[Bild:V-naht.gif|center]] || [[Bild:I naht.gif|center]] || [[Bild:Y-naht.gif|center]] || [[Bild:U-naht.gif|center]] || [[Bild:Doppel-v.gif|center]] || [[Bild:Boerdel.gif|center]] || [[Bild:Kehl.gif|center]] || [[Bild:Doppel kehl.gif|center]]
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| − | |-
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| − | |}
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| − | [[Bild:Nahtarten Schweißverbindungen.jpg|200px|thumb|right|sämtliche Nahtarten]]
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| − | [[Bild:Einfache Schweißverbindungen-4.jpg|250px|thumb|left|mehrlagiger Schweißnahtaufbau]]
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| − | === Bindefehler ===
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| − | Typische Bindefehler beim Schweißen
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| − | {| {{Tabelle}}
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| − | |- style="background: #B5B5B5;"
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| − | ! Fehler!! Darstellung
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| − | |-
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| − | ! Lagebindefehler
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| − | |[[Bild:LageBindefehler-1.gif]][[Bild:Bindefehler-2.gif]][[Bild:Bindefehler-3.gif]]
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| − | |-
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| − | ! Wurzelbindefehler
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| − | |<div style="text-align: center;">
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| − | [[Bild:Wurzelbindefehler-4.gif]]
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| − | </div>
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| − | |-
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| − | !Flankenbindefehler
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| − | | <div style="text-align: center;">
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| − | [[Bild:Flankenbindefehler-5.gif]]
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| − | </div>
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| − | |-
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| − | !ungenügende Durchschweißung
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| − | | <div style="text-align: center;">
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| − | [[Bild:Ungenügende Durchschweißung-6.gif]] [[Bild:Ungenügende Durchschweißung-7.gif]]
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| − | </div>
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| − | |-
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| − | !nicht durchgeschweißte Wurzel
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| − | |<div style="text-align: center;">
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| − | [[Bild:Nicht durchgeschweißte Wurzel 8.gif|280px]] [[Bild:Nicht durchgeschweißte Wurzel9.gif|300px]]
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| − | </div>
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| − | |}
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| − | === Arbeitspositionen ===
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| − | [[Bild:Schweißpositionen..jpg|thumb|145px|Schweißpositionen]]
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| − | 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 />
| |
| − | Die für die Schweißpraxis wesentlichen Hauptpositionen sind in der nebenstehenden Grafik "Schweißpositionen" aufgeführt.<br />
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| − | Wenn irgend möglich, sollte die PA-Position (Wannenlage) eingesetzt werden.<br />
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| − | Mit ihr ergeben sich folgende Vorteile:
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| − | *hohe Abschmelzleistung
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| − | *geringe Fehlerhäufigkeit
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| − | *gute Nahtausbildung
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| − | *ergonomisch günstig
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| − | *geringe Schadstoff[[emissionen]]
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| − | <div align="center">
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| − | {| width="50%" {{}}
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| − | |-
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| − | !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:3 '''
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| − | <includeonly>☺⌘D</includeonly>
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| − | '''Was sind die "großen" Nachteile beim Schweißen und wie entstehen sie? '''
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| − | [[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_3|<br />Lösung 3]]
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| − | |-
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| − | |}</div>
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| − | {{Sprungmarke Schweißverbindungen}}
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| − | == Schweißgerechtes Gestalten ==
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| − | '''Allgemeine [[Methodisches Konstruieren|Konstruktionsrichtlinien]]:'''
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| − | Die nachstehend aufgeführten Richtlinien sollten bei Entwurfsarbeiten <br />
| |
| − | unbedingt beachtet werden. Sie sind entsprechend den die Schweißbarkeit <br />
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| − | bedingten Einflussgrößen [[:Kategorie:Werkstofftechnik|Werkstoff]], [[:Kategorie:Entwicklung und Konstruktion| Konstruktion]], und [[:Kategorie:Fertigungstechnik|Fertigung]] geordnet.
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| − | === Werkstoffgerecht: ===
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| − | *Schweißneigung der Grund- und [[Zusatzwerkstoff]]e beachten
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| − | *Bei komplizierten Bauteilen mit Schweißnahtanhäufung nur fließfähige Baustähle verwenden ([[Stahl|Feinkornstähle]])
| |
| − | *Hochfeste, teure [[Stahl|Stähle]] bringen bei starker Kerbwirkung im Bereich der Wechselfestigkeit kaum Vorteile
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| − | *In Hohlkehlen von Walzprofilen aus unberuhigt vergossenen [[Stahl|Stählen]] und in kaltverformten Bereichen von Bauteilen Schweißnähte vermeiden.
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| − | === Beanspruchungsgerecht: ===
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| − | *Eigenart der Schweißtechnik beachten
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| − | *Einfache Bauelemente verwenden
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| − | *Sicherste Schweißverbindung: Stumpfnaht
| |
| − | *Ungestörte Kraftflusslinien anstreben; Kerben und Steifigkeitssprünge vermeiden
| |
| − | *Möglichst wenig [[Schweißverbindungen#Die Schweißnaht|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 [[Passungen|Passflächen]]
| |
| − | *Nahtwurzel nicht in Zugzone
| |
| − | *Kehlnähte möglichst doppelseitig; bei [[Festigkeitsberechnung#Belastungsfälle I, II und III|dynamischer Beanspruchung]] als Hohlkehlnähte
| |
| − | *Bei Torsionsbeanspruchung möglichst geschlossene Querschnitte wählen
| |
| − | *Zur Biegeebene unsymmetrische Profile nur im Schubmittelpunkt belasten oder paarweise zu symmetrischen Trägerprofilen zusammensetzen
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| − | === Fertigungsgerecht: ===
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| − | *Schweißstellen müssen zugänglich und mit dem gewählten Schweißverfahren einwandfrei ausführbar sein.
| |
| − | *Schweißen in Wannenposition anstreben (Schmelze in einer Wanne).
| |
| − | *Wirtschaftliches [[Schweißverbindungen#Schweißverfahren|Schweißverfahren]] wählen.
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| − | *Keine zu hohen Bewertungsgruppen vorschreiben.
| |
| − | *[[Wärmebehandlung von Stahl|Wärmebehandlung]] nur vorschreiben, wenn von der Sicherheit des Bauteils wirklich gefordert wird.
| |
| − | *Zerstörungsfreie [[Prüfen von Schweißverbindungen|Nachprüfungen]] müssen durchführbar sein.
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| − | <div align="center">
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| − | {| width="50%" {{}}
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| − | !colspan="2" style="background-color:#828282;" | '''Frage:4 '''
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| − | <includeonly>☺⌘D</includeonly>
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| − | '''Was ist bei der Vorbereitung einer Schweißnaht zu beachten? '''
| |
| − | [[Schweißverbindungen_L%C3%B6sungen#L.C3.B6sung_4|<br />Lösung 4]]
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| − | |}</div>
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| − | {{Sprungmarke Schweißverbindungen}}
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| − | == Berechnung geschweißter Druckbehälter nach [[AD 2000]] ==
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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.
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| − | 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.
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| − | === Berechnungsbeispiele ===
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| − | [[Bild:Excel Behälter-1.jpg|thumb| 100px| right|Beispiel der Excel-Tabelle]]
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| − | [[Media:Der Behälter laut Skizze soll festigkeitsmäßig ausgelegt werden.pdf|Aufgaben zur Berechnung von Druckbehältern]] sind hier zu finden. Um die sog. Leistungskontrolle zu überprüfen,<br />
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| − | sind hier[[Media:Lösungen von Der Behälter laut Skizze soll festigkeitsmäßig ausgelegt werden.pdf| die passenden Lösungen dazu]].
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| − | [[Media:Behälterberechnungen Excel Egmont Jank-.xls|Eine Exceltabelle zur Berechnung von Druckbehältern]]
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| − | kann man hier öffnen. In dieser Tabelle kann man die verschiedenen Parameter verändern um so<br />
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| − | die passende Behälterwandung zu ermitteln.<br />
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| − | Die iterative Vorgehensweise bei der Klöpperboden [[Dimensionierung]] wird hier erheblich vereinfacht.<br />
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| − | == Powerpointpräsentation==
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| − | Hier ist noch eine [[Media:Referat Schweißverbindungen.pdf|Foliensammlung]] als PDF-Datei zu diesem Thema hinterlegt.
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| − | == Schweißer[[Chatroom Schweißverbindungen|Chat]] ==
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| − | [[Fragen]], Diskussionsbedarf?<br>
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| − | Im '''[[Chatroom Schweißverbindungen]]''' sollen diverse Fragen, Anregungen, Tipps zum Thema Schweißen diskutiert werden.
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| − | == Literatur ==
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| − | Viele dieser Berichte oder Texte sind unter anderen entstanden mit der Hilfestellung folgender Bücher:
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| − | | [[Bild:Roloff Matek.jpg|Thumb|60px]]
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| − | | 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]]
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| − | | 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]]
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| − | | 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:Fertigungstechnik-1.jpg|Thumb| 60px]]
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| − | | Schal Fertigungstechnik 2, [http://www.handwerk-technik.de/ Verlag Handwerk und Technik ] , 10. Auflage, ISBN 3-582-02313-3, € 42,80.<br />
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| − | | [[Bild:AD 2000-1.jpg|Thumb|60px]]
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| − | | AD 2000 Regelwerk, [http://www.beuth.de/ Beuth Verlag], ISBN-10: 3452259684 , EUR 279,50.<br />
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| − | {{Sprungmarke Schweißverbindungen}}
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| − | == Links zu diesem Thema ==
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| − | [http://www.die-verbindungs-spezialisten.de/ Die Verbindungsspezialisten]<br />
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| − | [http://www.linde-gas.de/international/web/lg/de/like35lgde.nsf/docbyalias/homepage Linde Gas]<br />
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| − | [http://www.hwk-hamburg.de/weiterbildung/slv-nord/index.php Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Nord]<br />
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| − | [http://www.isf.rwth-aachen.de/lehre/material/umdrucke/STII/ST2-KAP09.pdf ISF Aachen Pdf Datei zu Thema Schweißfehler]<br />
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| − | [http://www.km.tu-berlin.de/uploads/media/KoWe-05-Schweissen.pdf TU-Berlin Gestaltung von Schweißverbindungen]<br />
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| − | [http://www.druckgeraete-online.de/seiten/ad2000/ad2000_a.htm Druckgeräte-online; AD 2000]<br />
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| − | [http://www.airliquide.de/loesungen/business/schweissen-schneiden/ Airliquide]<br />
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| − | 9977--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 13:23, 28. Jun. 2008 (CEST)<br />
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| − | 11562--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 20:27, 25. Aug. 2008 (CEST)<br />
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| − | 12885--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 18:25, 28. Sep. 2008 (CEST)<br />
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| − | 13198--[[Benutzer:Egmont|Egmont]] 20:46, 5. Okt. 2008 (CEST)
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| − | [[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]
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| − | [[Kategorie:Fertigungstechnik]]
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| − | [[Kategorie:Werkstofftechnik]]
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| − | {{Lesenswert}}
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