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E-Book

Praxiswissen Schweißtechnik

Werkstoffe, Prozesse, Fertigung

AutorHans J. Fahrenwaldt, Volkmar Schuler
VerlagVieweg+Teubner (GWV)
Erscheinungsjahr2009
Seitenanzahl638 Seiten
ISBN9783834892348
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis49,99 EUR
Schweißen ist nach wie vor das wichtigste Fügeverfahren. Neben der unübertroffenen Wirtschaftlichkeit erlaubt es konstruktive Ausführungen, die in hohem Maße die Bedürfnisse nach Flexibilität und Gewichtsoptimierung berücksichtigen. Dieses Buch stellt alle relevanten und modernen Verfahren der Schweißtechnik vor und gibt umfassende Informationen zur anforderungs- und anwendungsgerechten Gestaltung von Schweißkonstruktionen. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und ein Kapitel zur Qualitätssicherung geben wichtige Hinweise für die Praxis. Beispiele von Schweißnahtberechnungen sind enthalten. Im Anhang befinden sich zahlreiche Einstelltabellen und umfangreiche Angaben zu Normen. Bei der neuen vollständig normenaktualisierten Auflage wurde das Kapitel zum Arbeits- und Gesundheitsschutz erweitert und das Kapitel Schweißzusätze überarbeitet.


Prof. Dr.-Ing. Hans J. Fahrenwaldt, vorm. FH Reutlingen, ist heute als beratender Ingenieur tätig.
Prof. Dr.-Ing. Volkmar Schuler leitete an der FH Ulm das Schweißtechniklabor und lehrte die Gebiete Werkstoffkunde und Schweißtechnik. Er ist heute als beratender Ingenieur im Steinbeis-Transferzentrum an der Hochschule Ulm für Fügetechnik tätig.

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Leseprobe
"1 Einleitung (S. 1)

Das Schweißen zählt systematisch zu den Fügetechniken. In DIN 8953 sind die Prozesse des Fügens in sechs Gruppen geordnet, Bild 1-1. Die vier wichtigsten Prozesse sind das Fügen durch Umformen Schweißen, Löten und Kleben, Leimen, Kitten.

Alle dort genannten Prozesse zählen zu den unlösbaren Verbindungen. Die Abgrenzung der unlösbaren Verbindungen zueinander erfolgt für die wichtigsten Verfahren zweckmäßig über deren Definition wie folgt:

Fügen durch Umformen umfasst die Prozesse, bei denen die Fügeteile oder Hilfsfügeteile örtlich umgeformt werden, so dass die Verbindung durch Formschluss gegen ungewolltes Lösen gesichert ist.

Schweißen ist das unlösbare Vereinigen von Grundwerkstoffen (Verbindungsschweißen) oder das Beschichten eines Grundwerkstoffes (Auftragschweißen) unter Anwendung von Wärme oder von Druck oder von beidem, mit oder ohne Schweißzusätze.

Löten ist das Verbinden metallischer Werkstücke mit Hilfe eines geschmolzenen Zusatzmetalls (Lot), dessen Schmelztemperatur unterhalb derjenigen der zu verbindenden Grundwerkstoffe liegt. Die Grundwerkstoffe werden nicht aufgeschmolzen, sondern nur benetzt. Gegebenenfalls wird mit Flussmitteln gearbeitet.

Kleben ist das Fügen zweier Teile unter Verwendung eines Klebstoffs, d. h. eines nichtmetallischen Werkstoffs, der die Fügeteile durch Oberflächenhaftung (Adhäsion) sowie zwischen- und innermolekulare Kräfte im Klebstoff (Kohäsion) miteinander verbindet. Der wichtigste Prozess davon ist derzeit das Schweißen. Je nach Art des zu verbindenden Grundwerkstoffes, dem Zweck des Schweißens oder der Art der Fertigung können weitere systematische Unterteilungen vorgenommen werden.

Tabelle 1-1 gibt einen Überblick über die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der wichtigsten Verfahren. Das so genannte ""Schweißtechnische Dreieck"" umkreist den Problemkreis der Schweißtechnik. Es verdeutlicht, dass die drei Einflussgrößen Werkstoff, Konstruktion und Fertigung beim Schweißen aufeinander abgestimmt sein müssen, wenn die „Schweißbarkeit des Bauteils"" gegeben sein soll. DIN 8528 Teil 1 definiert diesen Begriff wie folgt:

Die Schweißbarkeit eines Bauteils aus metallischem Werkstoff ist vorhanden, wenn der Stoffschluss durch Schweißen mit einem gegebenen Schweißverfahren bei Beachtung eines geeigneten Fertigungsablaufs erreicht werden kann. Dabei muss die Schweißung hinsichtlich ihrer örtlichen Eigenschaften und ihres Einflusses auf die Konstruktion, deren Teile sie sind, die gestellten Anforderungen erfüllen.

Werkstoff, Konstruktion und Verfahren beeinflussen sich gegenseitig im Sinne eines technischen Systems, d. h. wird eine Größe verändert, so ist dies von Einfluss auf die beiden anderen Größen. Die genannten Größen werden durch die Eigenschaften:

– Schweißeignung (Verfahren – Werkstoff),

– Schweißsicherheit (Werkstoff – Konstruktion) und

– Schweißmöglichkeit (Verfahren – Konstruktion)

miteinander verknüpft.

Die Schweißeignung bezieht sich auf den Werkstoff. Sie ist gegeben, wenn der für die Konstruktion vorgesehene Werkstoff mit einem ganz bestimmten Prozess ohne wesentliche Beeinträchtigung der Eigenschaften geschweißt werden kann.

Durch Schweißen können Verbindungen geschaffen werden, die in der Schweißnaht die gleichen Eigenschaften aufweisen, wie sie der Grundwerkstoff zeigt. Eine Ausnahme bildet dabei derzeit noch die Dauerschwingfestigkeit, deren Werte in allen Fällen für die Schweißnaht unter denen des Grundwerkstoffs liegen. Für die Stähle stehen in den meisten Fällen geeignete Schweißverfahren zur Verfügung, auch die klassischen Gusswerkstoffe können heute in vielen Fällen zuverlässig geschweißt werden.

Abgesehen von Legierungen mit besonderen Eigenschaften wird das Schweißen von NE-Metallen ebenfalls weitgehend beherrscht. Der Werkstoff wird beim Schweißen durch die eingebrachte Wärme beeinflusst."
Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Inhaltsverzeichnis7
1 Einleitung13
2 Schmelzschweißprozesse19
2.119
2.2 Metall-Lichtbogenschweißen (11)29
2.3 Schutzgasschweißen (SG)60
2.4 Gießschmelzschweißen (AS/71)80
2.5 Elektronenstrahlschweißen (EB/51)81
2.6 LASER-Schweißen (LA/52)83
2.7 Elektroschlackeschweißen (RES/72)93
3 Prozesse des Pressschweißens95
3.1 Widerstandspressschweißen95
3.2 Gaspressschweißen (GP/47)105
3.3 Lichtbogenpressschweißen105
3.4 Diffusionsschweißen (D/45)109
3.5 Reibschweißen (FR/42)111
3.6 Kaltpressschweißen (KP/48)113
3.7 Sprengschweißen (S/441)114
3.8 Ultraschallschweißen (US/41)116
4 Löten118
5 Metallkleben125
6 Fügen durch Umformen135
7 Kunststoffschweißen140
8 Auftragschweißen und Thermisches Spritzen149
8.1 Auftragschweißen (siehe auch Kapitel 14.6.3)149
8.2 Thermisches Spritzen155
8.3 Verfahren des Thermischen Spritzens156
8.4 Wirtschaftlichkeit des Thermischen Spritzens als Beschichtungsverfahren165
8.5 Beispiele wirtschaftlicher Einsätze und Anwendungen166
9 Thermisches Trennen171
10 Flammrichten183
11 Werkstoffe und Schweißen192
11.1 Stahl und Eisen192
11.2 Nichteisenmetalle217
12 Schweißnahtberechnung237
12.1 Abmessungen der Schweißnähte237
12.2 Berechnung der Schweißnahtspannungen241
12.3 Festigkeitsnachweis bei vorwiegend ruhender Beanspruchung246
12.4 Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen255
12.5 Dauerfestigkeitsnachweis für Schweißverbindungen im Maschinenbau261
12.6 Betriebsfestigkeitsnachweis für Krantragwerke nach DIN 15018280
12.7 Nachweis der Werkstoffermüdung für Stahlbauten285
12.8 Schweißeigenspannungen und -verformungen294
13 Darstellung und Ausführung von Schweißverbindungen314
13.1 Zeichnerische Darstellung von Schweißnähten314
13.2 Stoßarten, Fugenformen und deren Auswahl325
14 Anforderungsgerechte Gestaltung von Schweißkonstruktionen330
14.1 Beanspruchungsgerechte Gestaltung330
14.2 Fertigungsgerechte Gestaltung345
14.3 Werkstoffgerechte Gestaltung358
14.4 Korrosionsgerechte Gestaltung370
14.5 Prüfgerechte Gestaltung375
14.6 Instandsetzungsgerechte Gestaltung378
14.7 Mechanisierungs-/Automatisierungsgerechte Gestaltung386
15 Anwendungsgerechte Gestaltung von Schweißkonstruktionen393
15.1 Stahlbau – Trägergestaltung und Trägeranschlüsse393
15.2 Behälter-, Apparate-, Druckgefäße-, Tank- und Rohrleitungsbau411
15.3 Gestaltung von Maschinenelementen440
15.4 Gestaltung im Fahrzeugbau444
15.5 Schweißen und Löten im Luft- und Raumfahrzeugbau462
15.6 Schweißen in Feinwerktechnik und Elektronik472
16 Wirtschaftlichkeitsüberlegungen482
17 Qualitätssicherung488
17.1 Schweißtechnische Qualitätsanforderungen und Schweißaufsicht489
17.2 Schweißen in gesetzlich geregelten Bereichen493
17.3 Schweißnaht – Verfahren und Möglichkeiten der Prüfung498
17.4 Fehlertoleranzen und Unregelmäßigkeiten von Schweißverbindungen508
17.5 Schulung und Prüfung von Schweißern und Bedienern von Schweißeinrichtungen519
17.6 Gesundheits-, Arbeits- und Brandschutz (GABS)530
18 Anhang539
18.1 Tabellen und Diagramme539
18.2 Normen in der Schweißtechnik613
Sachwortverzeichnis625

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