Uwes Schweißen

- Thermisches Verfahren zum Verbinden und Beschichten

- Entstehung von flüssiger Phase durch Schmelzen des Lots oder Diffusion

- Solidustemperatur der Grundwerkstoffe wird nicht erreicht

-Selbstständiges fließen des Lotes

-viele Fügestellen in einer Operation

-elektrisch leitfähige Verbindung auf engsten Raum

-Fügen unterschiedlicher Grundwerkstoffe

Immer gut benetzbare, flache Kontaktwinkel benutzen

ermöglicht Grundwerktoffeigenschaften

ermöglicht Stumpfstoß und damit keine Kraftumleitung

man kann die Naht berechnen

Möglichkeit Fügeelemente einzusetze, damit gezielt legieren, sehr gut um Toleranz auszugleichen

jede Stoßart schweißbar, damit sind Bauteile frei konstruierbar

jede Blechdicke in einer oder vielen Lagen

sehr wirtschaftliche

es ist ein sehr großes Erfahrungswissen ist vorhanden

es existiert eine Akzeptanz gegenüber andere Verfahren

thermische Beeinflussung des Werkstoffes

unlösbare Verbindung

braucht speziell ausgebildete Schweißer

man muss nachschleifen, wenn man zum Beispiel danach lackieren will, wenn es eine Sichtnaht ist

Verzug oder Schweißeigenspannungen infolge thermischer Belastungen

man muss die Naht vor der Atmosphäre abschirmen, sonst Porenbildung

Sauerstoff reagiert mit Legierungselemente des Grundwerkstoffes-> Abbrand der Legierungselemente, Konzentration geht zurück

Was kann man beeinflussen?

Werkstoff  (Schweißeignung): Gefügeaufbau, Bindung

Konstruktion (Schweißsicherheit): Nahtfläche, Nahtform, Kerbform, Toleranz

Schweißmöglichkeit (Verfahren): Energiemenge, Energieprofil, Energieart

geringes Nahtvolumen durch: -Geringe Toleranz -> Stumpfstoß, 

-I-Naht wenn das nicht geht Steilflankennaht, Y-Naht, X-Naht

-Schweißgeschwindigkeit erhöhen

Wärme dort einbringen, wo es Notwendig ist

Durch Widerstandstumpfschweißen

Wird eingespannt, Naht wird aufgeschmolzen, durch Wärmedehnung dehnt sich alles, drückt sich alles zusammen

Wie kann man den Druck berechnen? Die Dehnung ist eine Funktion der Temperatur, die man jedoch schlecht messen kann. Also bringt man ein Lot auf mit einer definierten Schmelztemperatur. Wenn das geschmolzen ist, kennt man die Temperatur und demzufolge auch den Druck

Außerde erzielt man durch das Lot noch zusätzlich eine geringe Kerbwirkung

ist ein hochkonzentrierter WIG Bogen, der durch eine optimale Kühlung an der äußeren Spitze der Elektrode ansetzt und damit plasmaähnliche Lichtbogeneigenschaften aufweißt

der Lichtbogen durchdringt Blecht und bildet ein Keyhole

hinter dem Keyloch fließt Schmelze zusammen und bildet eine schmale tulpenähnliche Schweißnaht

Vorteil:

Höhere Energiedichten und Höherer Staudruck,produktives Keyhole-Verfahren mit einem Kostengünstigen und einfachen WIG-Verfahren

deutlich bessere zugänglichkeit gegenüber Plasma

kein Laserschutz notwendig

MSG

weniger Spritzer: Sprühlichtbogen statt Übergangslichtbogen

je weniger CO2, desto weniger Spritzer

 niedriger Schmelzbereich

geringe Lichtbogenstabilität (Lichtbogen muss schnell ausgehen)

 Schlacke die dadurch entsteht soll eine mittlere Viskosität haben damit man Schweißbad sicher abdecken kann und nicht rauslaufen kann

 außreichende elektrische Leitfähigkeit, damit man im wiederstand in der schlacke genügend wärme erzeugt werden kann

 Legierungselemente müssen durch Draht zugeführt werden, nicht durch Pulver

 egal ob gleich oder wechselstrom,

flache kennlinien damit sich prozess selbst regeln kann

Durch großes Schmelzbad entstehen Stängelkristalite, die ungünstig für die Festigkeit sind

Verbesserung: legieren um Kristallisation zu beeinflussen mit intermetallischen Phasen oder Pxide (AlO,TiO)  oder

 man stört die kristallisation der Stängelkristalite: mit Ultraschall

Spaltbreiten 20-30mm

 I-Stoß

Formschuhe: durch die hohe Wärmeeinfluss dehnt sich alles,  deshalb Schuhe gut fixieren: man extra anschweißen riesiger aufwand

 aus Keramik, nimmt an metallischen Reaktionen nicht teil oder

Kupfer: überall wo man viel wärme abführen will nimmt man kupfer

 Vorteilhaft bei Blechdicken größer 12mm, darunter lohnt es sich nicht 

Vorteil: Nahtquerschnitt bis zu 2000mm² möglich, hohen Wirkungsgrad, hohe Abschmelzleistung, man braucht relativ wenig Schweißpulver

Nachteil: Verfahren nur in steigender Position möglich, Vorbereitung ist relativ aufwendig durch das Fügen der Formschuhe

Kinetische Energie der Elektronen wird in Wärme umgewandelt beim Aufprall auf der Oberfläche. Elektronen kann man durch Glühemissionen gewinnen.

Man hat beheizte Elektrode, die auf notwendige Temperatur erwärmt wird

 austretende Elektronen werden im elektrischen Feld beschleunigt (Feld bis 120kV, bis 0,9 der Lichtgeschwindigkeit)

über das Magnetfeld hat man die Möglichkeit zu fokuzieren (Brennfleckdurchmesser unter 1 mm³)

Durch Ablenkspulen kann man den Strahl lenken

Anwendung beim schweißen von hochreaktiven Werkstoffen, schweißen von Präzisonsbauteilen

Vorteile: sehr hohe Leistungsdichte, damit Herstellung von sehr schmalen und tiefen Nähten, geringe thermische Beeinflussung der Bauteile, dadurch sehr geringe Verformungen, sehr gute Steuermöglichkeit des Strahls, man kann mit einem Strahl an mehreren Stellen gleichzeitig schweißen, hohe Präzision, schweißen von reaktiven Werktoffen (Ti,Wo)

Nachteil: schweißen im Vakuum, aufwendig in der Investition und im Betrieb, kostet Aufwand und Zeit,  hohe Investitionskosten, beim schweißen entsteht Röntgenstrahlung, fürs manuelle schweißen ist es nicht geeignet

Elektronenstrahlschweißen:

 Erstmal mit einer Pressverbindung drauf, müssen jedoch nicht so enge Toleranzen da es kein Reibschluss sondern Stoffschluss ist

Man kann mit der Spule sehr schnell umlenken, um an drei Stellen gleichzeitig zu schweißen

damit es keinen verzug gitb nimmt man 3 Stellen, 120 Grad versetzt sonst eine Seite warm, andere kalt->Verzug

Elektrodenstrahl zum schweißen und als Sensor benutzt (schwinkt kurz aus der Naht raus. Untersucht durch zurückgestoßene Elektronen wo die Naht ist, die geschweißt werden muss, Naht muss nicht immer gerade sein)

muss aber schnell sein, damit das Keyhole flüssig bleibt

Laser ist Lichtverstärkung durch stimmulierte Emission

Monochromatische Strahlung (eine wellenlänge),

kohärente strahlung (wellenlänge alle auf gelichen Niveau, gleiche Amplituden)

Laserquelle: Anregungsenergie ins laseraktive Medium,

Entstehung eines Lichtquanten,

wird reflektiert und durch einen teildurchlässigen Spiegel tritt Laserlicht aus

 Elektron durch anregung auf höheres Niveau, wollen auf ihr Grundniveau zurück, müssen dafür Energie abgeben: durch Wärme, Photonen

beim Laser hat jedes Elektronen das gleiche Laserniveau, demzufolge haben sie alle die gleiche Wellenlänge

YAG-Laser über Lichtleiterfaser 

CO2 Laser über Spiegel, Spiegel aus Cu, hohe Reflexion, geringe Absorbtion für alle Wellenlänge

Wärmeleitungsschweißten: Man koppelt Wärme direkt an der Oberfläche ein, durch Leitung schmilzt Werkstoff auf. Gut für dünne Bleche

Tiefschweißen: Es entsteht eine sehr tiefe Naht, Metalldampf wird durch die Kinematik des Strahls weggeblasen. Für dicke Bleche

Wurde mir Schwefel legeirt, auf grund der besseren Zerspanbarkeit,

bildet Intermetsllische Phase Eisensulfid. Hat geringere Schmelztemperatur als Stahl.

Durch unterschiedliche Schmelztemperaturen entstehen Zugspannungen beim abkühlen.Ist extrem spröde

Mit laser: Schmelzbad ist relativ klein, man hat eine geringere Bildung von Eisensulfid. Gegen Zugspannungen helfen Druckspannungen. Demzufilge geht man mit 2 weiteren Lasern rechts und links der Naht gleichzeitig mit dem schweißenden Laser mit. Das Bauteil wird dabei auf  unter 1200 Grad erwärmt, schmilzt damit nicht auf und demzufolge kein Eisensulfid, aber es entstehen Druckspannungen welche sich mit den Zugspannungen asugleichen

Lichtbogen = Plasma (ca. 7000K)

- Anstieg der Lichtbogenkennlinie abhängig von

            • Elektrodendurchmesser

            • Elektrodenzusammensetzung

             • Umhüllung

             • Polung

- Katode durch Elektronenaustritt gekühlt

- Stromquelle

           • Leerlaufspannung → maximal mögliche Spannung

            • Kurzschlussstrom → maximal möglicher Strom

             • Arbeitsstrom → Schnittpunkt mit Lichtbogenkennlinie

- Innere Regelung ΔI

         • Selbstständige Regelung der Lichtbogenlänge

         • Bei automatischen Schweißen dünner Bleche mit dünnen Drähten

          • Flache Kennlinie → großes ΔI

- Langer Lichtbogen → höhere Spannung → mehr Vorschub

- Äußere Regelung → große Drahtdurchmesser

- Manuelles Schweißen → steile Kennlinie (bei Schwankungen kleines ΔI)

- Magnetische Blaswirkung → Lichtbogen wird ausgelenkt

- Lösung

               • Neigen der Elektrode

                • Stromzuführung von 2 Seiten

 Baustellen,                      

Für preiswerte gebiete                        

Wo selten geschweißt wird

Vorteil:  Anwendbar in allen Positionen, Einfacher Gerätetransport,  Zusatzwerkstoffe überall erhältlich, geringe Anschaffungskosten 

Nachteil: manuelles Verfahren, Fertigkeit des Schweißers bestimmt Qualität, Unfallgefahr durch Strom und Strahlung                für nicht Fe Metalle wenig geeignet

- Baut Schutzmantel vor Sauerstoff auf

- Enthält ionisierbare Bestandteile

- Legiert das Schweißgut

- Eingeben von Grundwerkstoff

- Bildet Schlacke

       • Schützt Bereiche ohne Schutzgas

       • Formt Oberfläche durch Spannungsbeeinflussung

       • Reguliert Abkühlgeschwindigkeit