Unterscheidungsmerkmale von Schweißverfahren
Art des Grundwerkstoffes
Zweck des Schweißens (Verbindung, Auftragen)
Ablauf des Schweißens (Pressschweißen, Schmelzschweißen)
Art der Fertigung (manuell, teilautomatisiert, vollautomatisiert)
Werkstoff, Zweck, Ablauf, Fertigungsart
Funktionsweise Pressschweißen
Zwei Werkstoffe werden zusammengedrückt oder zusammengezogen und unter Spannung zusammengeschweißt
Funktionsweise Schmelzschweißen
Zwei Werkstoffe werden mithilfe eines Zusatzwerkstoffes (meistens Draht) zusammengeschweißt
12 Schweißverfahren
Feuerschweißen
Gasschmelzschweißen
Lichtbogenhandschweißen
Lichtbogenschweißen mit Böckchen
Unterpulverschweißen
Schutzgasschweißen
Wolfram-Inertgasschweißen
Laserstrahlschweißen
Widerstandspunktschweißen
Rollnahtschweißen
Rührreibschweißen
Elektroschlackeschweißen
Lichtbogenbolzenschweißen
Eigenschaften Feuerschweißen
geeignet für Metalle
Presschweißen
manuell
Für Verbindungen
1200 Grad Celsius
Eigenschaften Gassschmelzschweißen
dünne Bleche und Rohre aus Metall
Schmelzschweißverfahren mit dünnen Draht als Zusatzwerkstoff
Verbindung & Auftragen
3200 Grad Celsius
Weitere Gasschmelzverfahren, erkläre wesentliche Eigenschaften von:
Lichtbogenhandschweißen (Draht als Kernstab an Schweißpistole befestigt, geeignet für kleine Reparaturen, vielseitig einsetzbar)
Unterpulverschweißen (Schweißnaht von Pulver abgeschirmt, um möglichst wenig Zusatzmaterial zu verbrauchen, Endlosdraht (Rolle))
Schutzgasschweißen (Gas wird zur Abschirmung der Schweißnaht verwendet, um Oxidation zu vermeiden. Gas wird durch starken Stromfluss der Elektrode stark erhitzt und erweckt den Anschein zu brennen. Endlosdraht durch Drahtvorschubeinheit)
3 Arten der Badsicherung
wassergekühlte Badsicherung
Keramikschiene
Permanenter Flachstahl
EIgenschaften Laserstrahlschweißen
geringer Energiebedarf
geringe Querschrumpfung durch punktuelles Schweißen
schmale Wärmeinflusszone
hohe Leistung
Eigenschaften Rührreibschweißen
Verrühren der Werkstoffe ohne Zusatzmaterial
hoher Installationsaufwand durch Einspannung nötig
Rührelektrode muss nach Schweißvorgang gewechselt wegen starker Reibung
Schweißnahtgefüge mit Wärmeeinflusszone WEZ.
Schweißzone, …zone, …zone…, Zone…
Schweißzone
Grobkornzone
Feinkornzone
Zone unvollständiger Perlitumwandlung
3 Schneideverfahren
Plasma (mit oder ohne Wasser)
Laser
Brennschneiden
Schneideverfahren (Laser 5kW, Plasma 400A, Brennschneiden und Plasma 250A) sortiert nach Schneidegeschwindigkeit in Abhängigkeit der zu trennenden Plattendicke
Plasma 400A > Plasma 250A > Laser 5kW > Brennschneiden
Zwei Typen von Schweißnähten
Stumpfnähte und Kehlnähte
5 Beispiele Stumpfnähte
Stumpfnaht mit unverschweißtem Steg
…mit Wurzellage
…mit Badsicherung
…mechanisch bearbeitet
…doppelseitig geschweißt
6 Beispiele Kehlnähte
HY Naht
HV Naht
DHV Naht
DHV Naht mit unverschweißtem Steg
Kehlnaht
beidseitige Kehlnaht
DIN Norm für statische Dimensinierung von Schweißnähten
DIN EN 1993 (Eurocode 3)
Formel der Mindestkehlnahtdicke gemäß Eurocode 3 (Grundlage für die Dimensionierung von Schweißnähten)
a = sqrt( max(t) ) - 0,5
mit t = Dicke der zu verbindenden Bleche
und a < 3mm
Spannungsberechnungen von Nennspannungen und Strukturspannungen
Nennspannungen: vereinfachtes Verfahren (Traglastkonzept)
Strukturspannungen: Richtungsbezogenes Verfahren (Vergleichsspannungskonzept)
Bedingung des vereinfachten Verfahrens (Traglastkonzept) bezogen auf Spannungen
Die Resultierende aller auf die Kehlnaht einwirkenden Spannungen muss kleiner sein, als die zulässige Vergleichsspannung (Bemessungswert)
Schweißeigenspannungen treten nach Abkühlen der Schweißnaht auf und können Werkstoffe verformen (Durch Winkelverzug und Kantenversatz). Was hilft dagegen?
Winkelscheibe
Schweißnaht nachträglich erhitzen und Werkstoffe neu ausrichten
3 Eigenschaften von Welle und Nabe Verbindungen
Übertragung von Drehmomenten und/ oder axialen Kräften zwischen Wellen und aufgesetzten Naben
Koaxiale Fixierung der Nabe auf Welle
Verbindung unterschiedlicher Werkstoffe
3 Arten von WNV
Kraftschlüssig
Formschlüssig
Stoffschlüssig
Eigenschaften von Kraftschlussverbindungen
Kraftübertragung durch Reibkräften
Reibkräfte erzeugen Normalkräfte durch Anpressen der Welle an Nabe
Dynamisch belastbar
hohe Normalkräfte erforderlich
Eigenschaften von Formschlussverbindungen
Kraftübertragung durch ca senkrecht zur Kraftrichtung angeordneten Flächen (Passfedern, Keilwellen, etc.)
Einfache Montage
Nicht spielfrei, also keine wechselnden Beanspruchungen möglich
Beispiele für Stoffschlüssige Verbindungen
Schweißen, Kleben, Löten
3 Ausführungsformen von Kraftschlüssigen Verbindungen
Klemmverbindungen (bspw. Fahrradsattel)
Kegelverbindungen (elastische Verformung von Welle und Nabe)
Pressverbindungen (Welle größer als Nabe, Axialkraft presst Welle rein) (Zahnräder, Antriebe)
Definition des Durchmessers Df
Fugendurchmesser = Außendurchmesser Welle = Innendurchmesser Nabe
erforderliche Reibkraft bei Axialkraftbelastung, bei Drehmomentenübertragung und bei kombinierter Belastung (Formeln)
Axial: Fr >= Fa
Drehmoment: Fr >= (2T/Df)
Kombiniert: Fr >= Fa + (2T/Df)
Vorliegende Flächenpressung in der Fuge muss in welchem Bereich liegen?
p,min <= p,vorl <= p,zul
Klemmverbindungen können beidseitig oder nur einseitig verschraubt werden.
Durch die Bestimmung der Normalkraft lässt sich die Reibkraft bestimmen, wodurch die Flächenpressung bestimmt werden kann. Wie sind die Formeln von Normal- und Reibkraft?
F,N >= T/(µ*D,f)
F,R = µ*F,N
Wie groß muss die Schraubenkraft Fs sein, damit Durchrutschen verhindert wird & ein Drehmoment T, bzw. eine Axialkraft F,a aufgenommen werden kann?
Tipp: Zusammenhang zwischen F,s und F,N:
einseitig: n*F,s = F*(l2/ l1)
beidseitig verschraubt: F,N = n*F,s
mit n: Anzahl der Schrauben
einseitig:
F,s >= (T*l2) / (n*µ*D,f*l1)
F,s >= (F,al2) / (2*n*µ*l1)
beidseitig
F,s >= T/ (n*µ*D,f)
F,s >= F,a / 2*n*µ
weitere Kraftschlussverbindung: Kippkraft Klemmverbindung
Wie ist die Selbsthemmungsbedingung zwischen Hebellänge k, Nabenbreite l und Reibkoeffizient µ
k/l >= 0,5*µ
Zuletzt geändertvor 2 Jahren