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FT1_15

Pressverbindungsschweißen

Pressverbindungsschweißen


Kartei Details

Karten 20
Sprache Deutsch
Kategorie Naturkunde
Stufe Berufslehre
Erstellt / Aktualisiert 27.02.2016 / 07.05.2023
Lizenzierung Keine Angabe
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Unterscheidung beim Gaspressschweißen

Beim Gaspressschweißen wird unterschieden zwischen offenem und geschlossenem Gaspressschweißen, Folie 5. Bei beiden Verfahren werden die Werkstückenden durch leistungsfähige Gasbrenner bis auf Schweißtemperatur erwärmt. Ist diese erreicht, werden die beiden Fügeteile durch eine aufgebrachte Axialkraft stumpf verschweißt, wobei sich ein Grat bildet. Durch die lange Erwärmung entsteht im Bereich der Fügezone ein grobkörniges Gefüge, so dass die Verbindungen geringe Zähigkeitswerte aufweisen. Hauptanwendungsgebiete sind aufgrund Netzunabhängigkeit, geringem Vorrichtungsgewicht und einfacher Handhabung das Schweißen von Bewehrungsstählen und Rohren im Bauwesen. 

Verfahrensprinzip des Pressstumpfschweißens 

Beim Pressstumpfschweißen wird die zur Verbindungsbildung notwendige Wärme mittels Widerstandserwärmung eingebracht. Dabei wird von den Kupferspannbacken die erforderliche Axialkraft aufgebracht und die Stromzuführung übernommen, Folie 6. Der Stromkreis wird über die Stoßflächen der beiden Fügeteile geschlossen, wo infolge des erhöhten Übergangswiderstandes die größte Wärmeentwicklung auftritt. Nach Erreichen der Schweißtemperatur, die unterhalb der Schmelztemperatur des Werkstoffs liegt, wird der Stauchdruck aufgebracht und der Stromkreis unterbrochen. Dabei entsteht ein für dieses Verfahren typischer gratfreier, dicker Wulst. Um eine gleichmäßige Erwärmung der Stoßflächen zu gewährleisten, müssen diese in Querschnittsgröße und -form übereinstimmen und planparallel sein.

Da beim Pressstumpfschweißen kein Schmelzfluss auftritt, müssen die Fügeflächen frei von Verunreinigungen und Oxiden sein. Geschweißt werden un- und niedriglegierte Stähle. Das Schweißen von Aluminium- und Kupferwerkstoffen ist aufgrund der Oxidationsneigung sowie der guten Leitfähigkeit nur bedingt möglich. Geschweißt werden zumeist kleinere Querschnitte bis zu einer Fläche von 100 mm2. Anwendungsgebiete sind die Kettenfertigung sowie Verlängerung von Drähten in der Drahtzieherei 

Schematischer Aufbau einer Abbrennstumpfschweißanlage 

Eine Abbrennstumpfschweißanlage gleicht im prinzipiellen Aufbau der Pressstumpfschweißanlage, Folie 7.

Während beim Pressstumpfschweißen die zu verbindenden Teile stets fest zusammengepresst werden, wird beim Abbrennstumpfschweißen während der Erwärmungsphase nur ein "Schmorkontakt" hergestellt. Beim Schweißvorgang werden die zu verschweißenden Werkstückenden solange angenähert, bis es an einzelnen Punkten zur Berührung kommt und der Stromkreis über diese Kontaktbrücken geschlossen wird. Aufgrund der hohen örtlichen Stromdichte an diesen Punkten kommt es zu einer raschen Erwärmung. Der Werkstoff wird örtlich verflüssigt und teilweise verdampft. Durch den Metalldampfdruck wird verflüssigtes Metall aus dem Spalt herausgeschleudert. Gleichzeitig bildet der Metalldampf eine Schutzgasatmosphäre, so dass mit Ausnahme der Rohrschweißungen ohne Schutzgas gearbeitet werden kann. 

Zeitlicher Verlauf von Abbrennweg, Stauchweg, Stauchkraft und Schweißstrom 

Beim Abbrennstumpfschweißen wird grundsätzlich zwischen zwei verschiedenen Arbeitstechniken unterschieden. Beim Warmabbrennstumpfschweißen wird dem eigentlichen Abbrennvorgang ein Vorwärmvorgang vorangestellt, Folie 9. Die vorgeschaltete Widerstandserwärmung erfolgt durch "Reversieren", d. h. durch wechselndes Kurzschließen mit Anpressen der Fügeflächen und mechanisches Trennen im Rücklauf. Sind die Verbindungsenden genügend vorgewärmt, wird der Abbrennvorgang automatisch eingeleitet, und der weitere Prozess gleicht dem des Kaltabbrennstumpfschweißens. Das Warmabbrennstumpfschweißen hat gegenüber dem Kaltabbrennstumpfschweißen den Vorteil, dass zum einen mit gleicher Maschinenleistung 20 -mal größere Querschnitte verschweißt werden können und zum anderen ein kleineres Temperaturgefälle und somit eine geringere Abkühlgeschwindigkeit im Werkstück erreicht wird. Dies ist besonders bei Stählen, die aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung zur Aufhärtung neigen, von besonderer Bedeutung. Die Abkühlgeschwindigkeit kann auch durch eine konduktive Nachwärmung in der Maschine gesenkt werden. Eine glatte, saubere Oberfläche ist beim Abbrennstumpfschweißen nicht erforderlich. Weichen die Stoßflächen stark von der gewünschten Planparallelität ab, so kann ein Planbrennvorgang (kurzzeitiges Abbrennen mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Energie) vorgeschaltet werden 

Sekundärgefüge entlang einer Abbrennstumpfschweißung 

Das Gefüge einer Abbrennstumpfschweißung hat im Schweißbereich eine an Kohlenstoff und anderen Legierungselementen verarmte Zone, Bild 7.9. Zudem weisen alle Abbrennstumpfschweißverbindungen eine ausgeprägte Grobkornzone auf, wodurch die Zähigkeitseigenschaften der Schweißverbindung unter denen der Grundwerkstoffe liegen. Durch ein dem eigentlichen Schweißvorgang nachgeschaltetes Stoßnormalisieren in der Maschine können die Zähigkeitseigenschaften deutlich angehoben werden. Dabei wird die Schweißnaht durch ein- oder mehrmalige Stromstöße auf Temperaturen etwa 50°C oberhalb der Austenitisierungstemperatur des Werkstoffs gebracht.

Durch das Abbrennstumpfschweißen lassen sich Stähle, Aluminium-, Nickel- und Kupferlegierungen wirtschaftlich verschweißen. Durch die Unterstützung der Axialkraft ist beim Abbrennstumpfschweißen die Schrumpfung so gering, dass nur sehr niedrige Schweißeigenspannungen entstehen. So ist es möglich, auch Stähle mit höherem Kohlenstoffgehalt zu verbinden. 

Verfahrensprinzip des Reibschweißens 

Das Reibschweißen ist ein Pressschweißverfahren, bei dem die zur Verbindungsbildung notwendige Wärme durch mechanische Reibung erzeugt wird. Diese wird in der Regel durch eine Relativbewegung zwischen einem rotierenden und einem feststehenden Fügeteil unter Einwirkung einer Axialkraft erzeugt, Folie 11. Wurden die Stoßflächen genügend erwärmt, wird die Relativbewegung aufgehoben und die Reibkraft auf Stauchkraft erhöht. Es entsteht ein gleichmäßiger, lippenförmiger Wulst, der durch Zusatzvorrichtungen sofort in der Schweißanlage abgedreht werden kann. Er wird oftmals als erstes Qualitätskriterium herangezogen. 

Schematische Darstellung der Reibschweißmaschinensysteme 

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Schematische Darstellung der Reibschweißmaschinensysteme (Schwungradreibschweißen) 

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