Fügetechnik (Subject) / Fügetechnik (Lesson)

Fügetechnik

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• Welche Faktoren bestimmen die Lötbarkeit eines Werkstoffs maßgeblich? Nennen sie mindestens drei Punkte. Die Löteignung ist gegeben, wenn eine ausreichende Benetzung stattfindet. Voraussetzungdafür ist (zumindest ein geringe) Löslichkeit von Lot und Grundwerkstoff, und die damitverbundene Mischkristallbildung- Benetzung (vollständig bis ausreichend benetzt bei: 0 – 30°)- Diffusion- Arbeitstemperatur- Lötspalt 0,05 – 0,2mm
• Wodurch unterscheiden sich Weich-, Hart- und Hochtemperaturlöten? Einteilung endsprechend der Schmelztemperatur des Lotes:1. Weichlöten:Bis 450 °C, Lot auf Zinn- oder Bleibasis, meist mit Flussmittel, geringe Festigkeit(Lötkolbenläten, Strahllöten, Badlöten (bis ca 10 kg Bautteilgewicht), Reflow-löten2. Hartlöten:ab 450 °C, (Strahllöten, bevorzugt Hartlöten, Badlöten (nur kleine Teile),3. Hochtemperaturlöten:über 900°C; keine Flussmittel, in Vakuum oder Schutzgasatmosphäre, Eisen- oderNickelbasiswerkstoffe für Hochtemperaturanwendungen(Strahllöten (außer bei Lichtstrahl), MSG-Löten, WIG-Löten, Plasmalöten)
• Wie entstehen Eigenspannungen prinzipiell? Wie groß können sie maximal werden? Eigenspannungen (Restspannungen, residual stress) sind Spannungen, die in einem Bauteilohne Einwirkung äußerer Kräfte und Moment vorhanden sind. Die Summe der Spannungenist Null. Treten nur auf wenn plastische Verformung stattgefunden hat!
• Nennen sie drei Auswirkungen von Eigenspannungen auf das Betriebsverhalten von Bauteilen? Wirkung von Eigenspannungen:Wird ein mit Eigenspannungen belastetes Bauteil belastet, so überlagern sich Eigen- undLastspannungen.Wirkung auf:- Sprödbruchgefahr (besonders durch Mehrachsigkeit)- Abnahme der Verformbarkeit- Ermüdung (Wirkung als Mittelspannung)- Korrosion (Spannungsrisskorrosion, Ermüdungsrisskorrosion)- Knickbelastete BauteileSie können die Streckgrenzen des Werkstoffes, in dem sie austreten, nicht überschreiten.
• Wovon hängt die Tropfenübergangsweise im Lichtbogen beim Schutzgasschweißen ab? - Charakteristik der Schutzgase- Zusammensetzung der Elektrodenumhüllung- Zusammensetzung des Schweißpulvers- eingestellte Schweißparameter - Viskosität- Oberflächenspannung- Erdbeschleunigung- Sogkräfte durch die Plasmaströmung- Pinch-Effekt (elektromagnetische Kräfte)- Elektrostatische Kräfte- Trägheitskraft- Expandierende Gase (Rückstoßkraft)
• Wie (an welchem Pol) werden üblicherweise basische Elektroden verschweißt? Warum? Am + Pol, da somit Elektrode heißer bzw. besser abschmilzt.
• Welche Kräfte wirken auf einen Tropfen beim Tropfenübergang im Lichtbogen? Welchen Einfluß haben diese Kräfte? Kräfte beim Tropfenübergang sind:- Viskosität- Oberflächenspannung- Erdbeschleunigung- Sogkräfte durch die Plasmaströmung- Pinch-Effekt (elektromagnetische Kräfte)- Elektrostatische Kräfte- Trägheitskraft- Expandierende Gase (Rückstoßkraft) -Bild Frage 6- Entscheiden über Geometrie und Metallurgie der Schweißnaht im besonderen Maß und damit über die mechanisch-technologischen Eigenschaften der Schweißverbindung.Der Werkstoffübergang bei abschmelzender Elektrode gehört zu den am meisten untersuchten Phänomenen der Lichtbogenschweißtechnik.
• Diskutieren Sie den Einfluß von Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff auf die Schweißbarkeit von Ti und Ti-Leg - Wasserstoff in β-Phase löslicher als in α-PhaseBeim Abkühlen scheidet der Wasserstoff in Form von TiH4 aus -> Versprödung oderPoreneinschlüsse- Sauerstoff: in geringen Mengen -> Versprödung, dramatischer Abfall derKerbschlagzähigkeit, Bruchdehnung, Brucheinschnürrung, Biegefähigkeit- Stickstoff: versprödet Titan im Vergleich zu den anderen Gasen am stärksten Daher oberstes Gebot: Schutz vor Luftzutritt-> Schutzgasschweißen-> Vakuumschweißen
• Welche zerstörungsfreien Prüfungen von Schweißverbindungen (mind. 4) kennen sie? Wodurch unterscheiden sie sich? Man unterscheidet zwischen Volumenprüfung und OberflächenprüfungOberflächenprüfung:- Visuelle Prüfung: Prüfung auf Sicht, nur größere Fehler erkennbar- Farbeindringprüfung:Auffindung von Fehlerstellen an der Oberfläche, jedoch keine Aussage über dieGröße des Fehlers.1) Reinigen des Werkstoffes, Auftragen des Eindringmittels (geringe Oberflächenspannung)2) Nach Eindringzeit Oberfläche reinigen (abwischen)3) Aufbringen des Entwicklers – kreideartig. Verbliebener Entwickler in Rissen wird herausgesaugt- Magnetpulverprüfung:Der Werkstoff wird magnetisiert und bei den Fehlerstellen kommt es zu einer Verdichtung der Kraftlinien. Eine Aussage über die genaue Größe des Fehlers kann nicht getroffen werden.Volumenprüfung:- Ultraschallprüfung:Mit der Ultraschallprüfung kann die Tiefe in der sich der Fehler befindet festgestellt werden.Es kann keine Aussage über die Art des Fehlers getroffen werden.- Durchstrahlungsprüfung:Der Werkstoff wird durchleuchtet und die Fehler werden auf einen Film aufgezeichnet (Röntgenröhre, Linearbeschleuniger, Betatron). Fehlerausdehnung über große Bereiche feststellbar. Eine Aussage über die Tiefenlage des Fehlers ist nicht möglich.
• Welche Faktoren bestimmen die Schweißbarkeit eines Bauteiles? Diskutieren Sie die einzelnen Faktoren! Das Verhalten eines Werkstoffes beim Schweißen ist keine reine Werkstoffeigenschafft,sondern es wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst.- Schweißeignung Werkstoffo Chemische Zusammensetzung (Schmelzverhalten, Erstarrungsintervall,Härtungsneigung, Ausscheidungsverhalten)o Metallurgische Eigenschaften (durch Erzeugung bedingt; Gefüge Reinheit,Festigkeit, Zähigkeit)o Physikalische Eigenschaften (Ausdehnungskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit,Schmelzpunkt)- Schweißmöglichkeit Fertigungo Vorbereitung (Stoßart, Fugenform, Zugänglichkeit, Witterungseinfluss)o Ausführung (Schweißverfahren, Zusatzstoffe, Hilfsstoffe, Wärmeeinführung, Schweißfolge, Wärmeeinbringung)o Nachbehandlung (Glühen, Schleifen, Beizen)- Schweißsicherheit Konstruktiono Konstruktive Gestaltung (Kraftfluss im Bauteil)o Beanspruchungszustand (Art und Größe der Spannungen)Anforderungen an die Konstruktion:Beanspruchungsgerecht, Fertigungsgerecht, Prüfgerecht, Servicefreundlich, WirtschaftlichAus dem Zusammenwirken von Scheißeignung, Schweißsicherheit und Schweißmöglichkeitergibt sich die Schweißbarkeit des Bauteils. Eine wirtschaftlich und funktionell vorteilhafteSchweißkonstruktion lässt sich nur dann erzielen, wenn Werkstoff-, Konstruktions- undFertigungsingenieur besonders eng zusammenarbeiten.
• Welche Möglichkeiten gibt es, die metallische Kontinuität beim Schweißen herzustellen. (Skizzen, mögliches Schweißverfahren) Prinzipiell über Druck und/oder Temperatur.Man unterscheidet folgende 3 Mechanismen, um eine "metallische Kontinuität" zu erzielen:Verformungo Ultraschallschweißeno KaltpressschweißenDie Bindungsfestigkeit hängt von der Haftfestigkeit und der statistischen Verteilung der Berührungsflächen ab. (z.B. in der Elektronik – anbringen von Drähten an IC’s )Findet die Verformung im warmen Zustand statt, wird die metallische Kontinuität durch das Phänomen der Rekristallisation vervollständigt, was eine gemeinsame Kristallorientierung zu beiden Seiten der Berührungsfläche zur Folge hat.o Widerstandsstumpfschweißungo ReibschweißungDiffusionEindringen von Atomen aus dem Teil A in das Teil B und umgekehrt. Wenn das Material auf beiden Seiten der Berührungsfläche in festem Zustand bleibt, findet die Diffusion in beiden Richtungen statt, wobei zur Aufrechterhaltung dieses Vorgangs Erwärmung und Druck erlässlich sind.o DiffusionsschweißenBeim Diffusionsscheißen ist die Diffusion als Mechanismus sehr bestimmend.Zusätzlich kommt aber die Rekristallisation als wesentlicher Mechanismus zum trageno LötenIst einer der beiden Fügepartner flüssig während der andere im festen Zustand vorliegt, spricht man vom Lötprozess. Aufgrund der hohen relativen Temperatur nimmt die Diffusion einen entscheidenden Einfluss auf den Prozess.ErstarrungResultiert aus der Erstarrung einer Schmelze B auf einem Festkörper A, aus dem sie sich gebildet hat oder der zumindest an der Aufschmelzung beteiligt war. In diesem Fall wird die „metallische Kontinuität“ durch ein Phänomen erzielt, dass man Epitaxie nennt.- Schmelzschweißprozess-----Bilder Frage 10------
• Was ist bei Wurzelschweißungen zu beachten? Welche Elektrodentypen bzw. Prozesse werden bevorzugt verwendet? Wurzelschutz: Hilfsmittel, z.B.: Formiergas (reduzierendes Gas, N2H2), das eine Oxidation der Nahtunterseite verhindert. Es vermindert gleichzeitig die Gefahr des Durchfallens des Schweißbades.WIG ist besonders gut geeignet für WurzelschweißungenBei E-Hand: basische Elektrode, da geringe H2O-Einbringung bzw. Reduzierung dieser durchFlußspat CaF2 und Si oder Mg in Ummantelung. typische Anwendung von Kurzlichtbogen, Impulslichtbogen
• Nennen Sie drei Verfahren des thermischen Spritzens Das thermische Spritzen umfasst Verfahren, bei denen Spritzzusätze inner-oder außerhalbvon Spritzgeräten – je nach Art des Zusatzes – geschmolzen oder angeschmolzen und aufOberflächen von Werkstücken aufgeschleudert werden. Die Oberflächen werden hierbei imAllgemeinen nicht angeschmolzen. Dient zum Verbessern der Werkstückeigenschaften(Verschleiß, Korrosion, tribologisches Verhalten, Aussehen,...)Die wichtigen thermischen Spritzverfahren sind:- FlammspritzenAuftragen von Metallen, wobei das Spritzgut in Pulver-, Draht- oder Stabform in eine Brenngasflamme eingebracht wird, und mit Zerstäubergas (Druckluft oder Schutzgas) auf die Oberfläche aufgeschleudert wird.- PlasmaspritzenEine Spritzschicht wird dadurch erzeugt, dass ein durch Plasmalichtbogen geschmolzener und fein zerstäubter Werkstoff auf einem Grundwerkstoff aufgespritzt wird.- LichtbogenspritzenBeim Lichtbogenspritzen wird der drahtförmige Spritzzusatz in einem elektrischen Lichtbogen geschmolzen und durch ein Zerstäubergas (z.B. Druckluft) auf die Werkstückoberfläche geschleudert.
• Was ist der Unterschied zwischen Brennschneiden und Schmelzschneidenverfahren? Sind beide thermische Trennverfahren.Schmelzschneideverfahren:Beim Schmelzschneiden wird die gesamte zur Verflüssigung des Werkstoffs erforderliche Wärmemenge von außen zugeführt. An die Wärmequelle werden folgende Anforderungen gestellt:- die Temperatur muss genügend hoch sein, damit alle Stoffe geschmolzen werden können- die Leistungsdichte soll so groß sein, dass der Werkstoff nur an einer begrenzten Stelle in sehr kurzer Zeit geschmolzen wird.Brennschneiden:Beim autogenen Brennschneiden erfolgt die Verflüssigung des Werkstoffs durch eine Gesamtwärmemenge, die sich aus der Summe der Wärmemenge einer Heizflamme und der Oxydationswärme des zu trennenden Werkstoffs ergibt. Zur Durchführung des Brennschneidens ist neben den Betriebsstoffen und den gerätetechnischen Voraussetzungen, in erster Linie das verwendete Düsensystem von Bedeutung. Das Düsensystem besteht aus einer Heizdüse und einer Schneiddüse. Durch die Heizdüse strömt das Brennstoffgas-Sauerstoff-Gemisch, das am Düsenaustritt gezündet wird und die Heizflamme bildet.
• Vergleichen Sie das Unterpulver- und Elektroschlacke-Schweißverfahren anhand folgender Gesichtspunkte: - Energiequelle Energiequelle- Unterpulverschweißen: Lichtbogen ist E-Quelle; brennt unter Pulver- Elektroschlacke-Schweißverfahren:    Die notwendige Energie wird durch Widerstandserwärmung (Joule-Effekt) in den zugeführten   abschmelzenden Elektroden und in der aufsteigenden Schlacke erzeugt.
• Vergleichen Sie das Unterpulver- und Elektroschlacke-Schweißverfahren anhand folgender Gesichtspunkte: - Anwendungsmöglichkeit - Unterpulverschweißen:   Hochleistungsschweißverfahren und eignet sich besonders zum Schweißen langer Nähte an   dicken Blechen. (Schiffsbau, Großbehälterbau und Stahlbau)   Anwendungsbereich: horizontales, geradliniges Verbindungsschweißen oder Beschichten           (Werkstückdicken: ab ca. 5mm)- Elektroschlacke-Schweißverfahren:    Verbindungsschweißen dickwandiger Teile in senkrecht steigender Position            (Werkstückdicken: ab ca. 10mm)
• Vergleichen Sie das Unterpulver- und Elektroschlacke-Schweißverfahren anhand folgender Gesichtspunkte: - Vorteile bzw. Nachteile gegenüber herkömmlicher Schweißverfahren Vorteile bzw. Nachteile gegenüber herkömmlicher SchweißverfahrenVT:- Hohe Abschmelzleistung- automatisierbar- Pulver bzw. Schlacke schützen Werkstoffe -> kein Schutzgas notwendigNT:- Massive WEZ->sprödes Gefüge mit Stengelkristallen->Heißrissgefahr bei legierten Stählen- Nur automatisiert auszuführen->Anlagenkosten- nur in horizontaler (UP), bzw. senkrechter (Elektroschlacke) Position ausführbar
• Welche Kenngrößen kennzeichnen den Schweißtemperaturzyklus? - Die erreichte Spitzentemperatur Tm- Die Verweilzeit ts über einer Temperatur Ts- Der Verlauf der Abkühlung, ausgedrückt durch die Abkühlzeit tr (T1,T2) zwischen zwei Temperaturen T1 und T2, oder durch die Abkühlgeschwindigkeit vr bei einer Temperatur Tr (T8/5)-----------Bild Frage 15------------
• Grundsätzliche Unterschiede der Wärmeeinbringung bei E-Hand- und Widerstandspunktschweißung Bei E-Hand: * Lichtbogen * quasi ohne Kraft (nur mit Schwerkraft)Wid.punkt.: * Konduktiv gemäß dem Joulschen Gesetz * Mit Kraft
• Diskutieren Sie die Schweißung martensitischer Cr-Stähle ( z. B. X20 CrMoV 12 1). Warum ist die Wärmeführung von so besonderer Bedeutung? - werden nur im angelassenen Zustand verwendet (Spannung minimieren)- in Abhängigkeit vom C-Gehalt (steuert die Härte) nur bedingt bzw. stark eingeschränkt schweißbar - Nach dem Schweißen muss die Schweißnaht angelassen und spannungsarm geglüht werden- nach dem Schweißen und vor der Anlassbehandlung muss der Schweißbereich durch eine Zwischenabkühlung martensitisch umgewandelt werden, sonst tritt trotz der Anlassbehandlung spröder Martensit im Schweißbereich auf- weiterer ungünstigen Einflussfaktor: Wasserstoff: Vor allem bei Vorhandensein von sprödem Martensit können etwas höhere Wasserstoffgehalte eine starke Neigung zu  wasserstoffinduzierten Kaltrissen in der Schweißverbindung hervorrufen
• Wie kann die negative Wirkung des atomaren Sauerstoffs beim Schweißen vermindert werden? z.B.: bei Cu und Cu-Leg. H-Eintrag unterbinden, da ansonsten Wasserdampf-Explosion->sprengt Gefüge auf
• Welchen Einfluss hat der Sauerstoff auf eine Schweißverbindung? - Bildung hochschmelzender Oxide (z.B. bei Al und hochlegierten Stählen)- Ausbrennen von Legierungselementen (z.B. Ti)- Verminderung der Kerbschlagzähigkeit und Dauerschwingfestigkeit durch Oxide anKorngrenzen
• Was ist die Topfzeit? Zeitspanne, in der ein Reaktionsklebstoff verarbeitet werden kann.
• Wodurch zeichnet sich eine gute Klebung aus? Eine gute Klebung zeichnet sich dadurch aus, dass die Adhäsionskraft größer ist als die Kohäsion. Die Wirkung der Adhäsion wird mit verschiedenen Mechanismen erklärt:- Mechanische Verklammerung- Intermolekular Kräfte in der Adhäsionszone- Thermodynamische Grenzflächenvorgänge- Chemische VerbindungDie Qualität der Adhäsion kann durch die Benetzung beschrieben werden, während dieKohäsion durch den Prozess der Aushärtung gekennzeichnet ist.
• Nennen Sie drei Vorteile des Lötens. - Auch schlecht zugängliche Verbindungsstellen lassen sich löten- Gute Automatisierbarkeit- Aufgrund der geringen Wärmeeinbringung bleibt das Gefüge der Grundwerkstoffe meist unverändert- Artfremde Werkstoffe können gefügt werden
• Erklären Sie den Unterschied zwischen Eigenspannungen 1., 2. und 3. Art! - ES 1.Art: über große Werkstoffbereiche (mehrere Körner) nahezu konstant – für denMaschinenbau und die Schweißtechnik von Interesse- ES 2.Art: über kleine Bereiche (ein Korn oder Kornbereiche) – Werkstoffunterschiede- ES 3.Art: im Bereich einiger Atomabstände (innerhalb eines Kornes – Einlagerungsatome, Versetzungen, Verzerrungen)
• Wovon hängt die Aufmischung ab? Beim Schweißen mit Zusatzwerkstoffen tritt eine Vermischung von Grund- undZusatzwerkstoff auf -> Aufmischung.Einflussgrößen auf die Aufmischung sind:- Schweißverfahren- Überlappung- Schweißparameter (Schweißstrom, Schweißgeschwindigkeit)- Vorwärmtemperatur- Wärmeleitfähigkeit des Grundwerkstoffes
• Welche Temperaturen werden an Kathode und Anode erreicht? Da der Kathode für den Austritt der Elektronen Energie entzogen wird, liegt dieKathodentemperatur unter der Anodentemperatur. Die Temperaturen im Anodenbereichliegen bei 3000 – 4000 K und die Temperaturen im Kathodenbereich bei 2000 – 3000 K.
• Welche Arten des Werkstoffübergangs beim Lichtbogenschweißen kennen sie? - Drop- Repelled- Projected- Streaming- Rotating- Explosive- Short-circuiting- Flux-wall-guided----------Bild Frage 28--------
• Welche grundsätzlichen Unterschiede bestehen von Cu und Cu-Leg. im Vergleich zu Stahl? Welche Auswirkungen beim Schweißen leiten sich daraus ab? Unterschiede zum Stahlschweißen:- 5 mal größere Wärmeleitfähigkeit von Cu- größere Wärmedehnung und Abkühlschrumpfung von Cu- 2 mal größere Schwindung von Cu- höhere elektrische Leitfähigkeit von CuBeim Schweißen von Cu und Cu-Legierungen ist auf folgendes zu achten:- großer Öffnungswinkel bei der Schweißnahtvorbereitung- immer Vorwärmen, wegen hoher Wärmeleitfähigkeit- bevorzugte Schweißverfahren sind: WIG und MAG- nur mit Schutzgas schweißen (Vermeidung von Sauerstoff/Wasserstoff-Zufuhr)
• Welche grundsätzlichen Unterschiede bestehen beim Schweißen von Al und Al- Legierungen im Vergleich zu Stahl? - Al2O3 –Schicht (Keramik)- Schmelzpunkt dieser bei ca. erst 2000°C (Al bei ca. 660°C!!!)- Al2O3 nicht elektrisch leitend- Al2O3 hat höhere Dichte als Al-> sinkt ab in Schmelze
• Was ist das Auslaufstück und wozu dient es? Am Werkstück angesetztes Hilfsstück, z.B.: Blech, auf dem mit dem Schweißen einer Nahtaufgehört wird, um im Werkstück Endkraterfehler am Nahtende zu vermeiden.
• Was ist eine Pufferlage? Auch Pufferschicht genannt Schweißlage (im Allgemeinen aus artfremdem Werkstoff), durch die verhindert wird, dassmetallurgisch nicht erwünschte Vermischungen (Verbindungen/Ausscheidungen) entstehen.Bzw.:Schicht aus Grundwerkstoff und/oder Schweißzusatzwerkstoff solcher Eigenschaften, dasszwischen nicht artgleichen Werkstoffen eine beanspruchungsgerechte Bindung erzielt werden kann.
• Wozu dient das Kohlenstoffäquivalent? Der Einfluss der Legierungselemente auf die Aufhärtung wird durch das Kohlenstoffäquivalent beschrieben. C, Mn, Cr, Ni, Mo, V, Cu erschweren die Diffusion von C, was ein Absinken der kritischen Abkühlgeschwindigkeit bedingt, weshalb es leichter zur Martensitbildung kommt (schon bei niedrigen Abkühlgeschwindigkeiten), und somit die Aufhärtungsgefahr steigt -> KaltrisseMithilfe des Kohlenstoffäquivalentes soll ein brauchbarer Kennwert zur Beurteilung der Härtbarkeit gewonnen werden. Da eine Formel streng genommen nur für einen Stahltyp gültig ist, wurde eine Vielzahl von Formeln vorgeschlagen. Eine Formel für schweißgeeignete Feinkornbaustähle lautet:CET = C +(Mn + Mo)/10 +(Cr + Cu)/20 + Ni/40
• Beschreiben Sie die Spannungsverteilung im Lichtbogen (mit Skizze) Der Spannungsabfall im Lichtbogen gehorcht nicht dem Ohmschen Gesetz. Manunterscheidet drei Entladungsräume: Kathodenfall, Lichtbogensäule und Anodenfall. In denBereichen der Anode und Kathode treten Höchstwerte des Spannungsgefälles auf, währendlängs der Lichtbogensäule die Spannung nur wenig abfällt.Der Kathodenfall wird durch die positive Raumladung unmittelbar vor der Kathode und derAnodenfall durch die negative Raumladung vor der Anode verursacht. Die Abmessungen desKathoden- und Anodenfalls sind sehr gering; sie liegen zwischen 10-6 und 10-5 cm. Abhängig vom Elektrodenwerkstoff betragen der Kathodenfall 8 - 17 V und der Anodenfall 6 - 11 V.Die elektrische Feldstärke überschreitet den für den Feldlichtbogen erforderlichen Wert vonetwa 10-6 V/cm.Der Kathodenfall UK entspricht der Spannung, die zur selbstständigen Aufrechterhaltung derEntladung notwendig ist.Der Anodenfall UA beschleunigt die Elektronen nochmals vor dem Auftreffen auf die Anode,die durch die dabei frei werdende kinetische Energie der Elektronen sehr stark erhitzt wird.Die dem Lichtbogen zugeführte und dort umgesetzte Energie wird aus denSpannugsabfällen an Anode (Pluspol), Kathode (Minuspol) und in der Lichtbogensäule berechnet:Pzu =I*(UK +UA +US)=I * ULBUK KathodenfallUA AnodenfallUS Spannungsabfall in der Lichtbogensäule -----------Bild Frage 34---------------
• Wie kann der Stoffschluss beim Schweißen hergestellt werden? - Verformung- Diffusion- Erstarrung (Epitaxie)
• Was ist die Vorwärmtemperatur? Temperatur des Werkstücks unmittelbar vor dem Schweißen der ersten Raupe im Bereichder augenblicklichen Schweißstellen.
• Warum sollte man oxidierendes Schweißen beim Gasschmelzschweißen vermeiden? (mit Begründung) Um zusätzlichen O-Eintrag zu vermeiden, hätte Versprödung und Oxidation zur Folge.
• Erklären sie die innere Regelung einer Stromquelle anhand einer Skizze und nennen sie die typische Anwendung dafür. Für MIG/MAG und UP; für automatisierte AnlagenHierbei starke Änderung der Stromstärke bei geringer Änderung von U und somit derLichtbogenlänge.-------------Bild Frage 38----------
• Wann kann für die Beschreibung des Temperaturfeldes beim Schweißen kein quasistationärer Zustand angenommen werden (nenne mind. 4 Beispiele)? An- und Auslauf, kurze Schweißungen, Heftpunkten und Punktschweißungen
• Wodurch unterscheidet sich das ZTU vom SZTU Diagramm? SZTU-Diagr. hat höhere Spitzentemperaturen und höhere Aufheizgeschwindigkeiten
• Was sagt das Cr-Äquivalent aus? (multiple choice) Wirkung der ferritstabilisierenden Elemente einer Legierung Wirkung der austnitstabilisierenden Elemente einer Legierung Passivität des Cr-Stahls gegenüber allgemeiner Korrosion --> Wirkung der ferritstabilisierenden Elemente einer LegierungWirkung der austnitstabilisierenden Elemente einer LegierungPassivität des Cr-Stahls gegenüber allgemeiner Korrosion
• Kennzeichen [Prinzip (Skizze) und Anwendungsbereiche (Werkstoffe, Werkstückdicken, Schweißlage)] von: a) Gasschweißen a) GasschweißenBeim Gasschweißen entsteht das Schweißbad durch unmittelbares, örtlich begrenztes Einwirken einer Brenngas-Sauerstoff- oder Brenngas-Luft-Flamme. Brenngas vorranging Acetylen (C2H2) verwendet. Heizleistung der Schweißflamme dient zum Aufschmelzen des Grundwerkstoffes und zum Abschmelzen des Schweißzusatzes. Falls notwendig, wird das Flussmittel auf Wirktemperatur erwärmt.Das Gasschweißen ist vorherrschend beim Schweißen von Rohren bis zu einer Wanddicke von 6mm, vor allem bei Montagearbeiten mit Zwangslagen schweißen.-------------zu Bild Frage 42 a)----------1 Sauerstoffflasche mit Druckminderer2 Acetylenflasche mit Druckminderer3 Sauerstoffschlauch4 Acetylenschlauch5 Schweißbrenner6 Schweißstab7 Werkstück8 Schweißdüse9 Schweißflamme10 GebrauchsstellenvorlageAls Arbeitsverfahren sind üblich:- das Nachlinksschweißen,- das Nachrechtsschweißen.Anwendungsbereich: Allgemeiner Rohrleitungsbau, Kesselrohrbau, Installation,Karosseriebau, Instandsetzung, Gusseisenschweißen, KunsthandwerkWerkstoffe: un- und niedriglegierter Stahl, NE-Metalle (Al, Cu, Ms)Wanddicken: bis etwa 6 mm, abhängig vom BauteilBemerkungen: unabhängig vom elektrischen Strom, universell in allen Positionen einsetzbarNeben den Verbindungsschweißen ist ein wichtiger Anwendungsbereich das Auftragsschweißen, z.B. von Panzerungen
• Kennzeichen [Prinzip (Skizze) und Anwendungsbereiche (Werkstoffe, Werkstückdicken, Schweißlage)] von: b) Unterpulverschweißen b) UnterpulverschweißenDas UP-Schweißen ist ein Metalllichtbogenschweißen, bei dem eine Draht- oder Bandelektrode unter einer Pulveraufschüttung im Lichtbogen abgeschmolzen wird. Der Lichtbogen brennt in einem von geschmolzenem Pulver gebildeten gasgefüllten Hohlraum. Lichtbogen und Schmelzbad sind auf diese Weise von der Atmosphäre abgeschirmt. Das teilweise geschmolzene Pulver bildet eine gut entfernbare Schlacke auf der Schweißnaht. Das Schweißpulver ist auf den Werkstoff und Schweißzusatz abzustimmen. Als Schweißzusatz werden beim Drahtelektrodenschweißen, Massivdraht oder Fülldrahtelektroden und beim Bandelektrodenschweißen Massivband- oder Füllbandelektroden verwendet. Das UP-Schweißen ist ein Hochleistungsschweißverfahren und eignet sich besonders zum Schweißen langer Nähte an dicken Blechen. Seine Hauptanwendungsgebiete sind der Schiffbau, Großbehälterbau und Stahlbau. Ab 5mm.----------zu Bild Frage 42 b)----------1 Netzanschluss2 Schweißstromquelle3 Schweißstromkabel / Werkstück 4Schweißstromkabel / Elektrode 5Drahtelektrodenspule6 Drahtvorschubeinrichtung7 Stromkontaktdüse8 Pulveraufschüttung9 Schlacke10 Pulverabsaugung11 Drahtelektrode12 Lichtbogen13 1. Lage
• Kennzeichen [Prinzip (Skizze) und Anwendungsbereiche (Werkstoffe, Werkstückdicken, Schweißlage)] von: c) Widerstandspunktschweißen c) Widerstandspunktschweißen:Das Widerstandspunktschweißen ist ein Widerstandspressschweißverfahren, bei dem die Werkstücke an den Berührungsstellen erwärmt und unter Anwendung von Kraft punktförmig geschweißt werden. Der zur Widerstandserwärmung erforderliche Strom und die Anpresskraft werden über Punktschweißelektroden übertragen. Nach der Anzahl der gleichzeitig geschweißten Punkte kann man das Widerstandspunktschweißen in Einzelpunktschweißen, Doppelpunktschweißen und Vielpunktschweißen unterteilen. Nach der Art der Stromzuführung unterscheidet man das zweiseitige oder direkte Punktschweißen und das einseitige oder indirekte Punktschweißen.-------------zu Bild Frage 42 c)-----------1 Netzanschluss2 Maschinenständer mit Schweißstromquelle3 Oberarm4 Unterarm5 Anpresseinrichtung6 bewegliche Kupferelektrode7 feste KupferStromart: WechselstromAnwendung: Verbindungsschweißen in allen Positionen, z.B. KarroseriebauWerkstoff: un- und legierter Stahl, fast alle NE-Metalle (bei Al hoher Elektrodenverschleiß -> delta-spot-Verfahren)Dicken: unter 5mm
• Erklären Sie die Grundlagen des Klebens! Im Gegensatz zum Schweißen (thermische Beeinflussung des Grundwerkstoffs) und denmechanischen Fügeverfahren (Nieten, Clinchen) beeinflusst das Kleben den Grundwerkstoffweit weniger. Durch Zufuhr von Energie in Form von Licht, Temperatur oder Druck wrdenorganische oder anorganische Monomere durch Polykondensation, Polymerisation oderPolyaddition zu Polymeren entwickelt, wodurch die wesentliche Mechanismen Adhäsion,Kohäsion, Diffusion (nur bei Thermoplasten) aktiviert werden.Die Klebestelle ist durch Adhäsion zwischen dem Grundwerkstoff (Substrat) und demBindemittel (ca. 1 μm Wirkungsreichweite) und durch die Kohäsion im Bindemittel gekennzeichnet.Eine gute Klebung zeichnet sich dadurch aus, dass die Adhäsionskraft größer ist als dieKohäsion. Die Wirkung der Adhäsion wird mit verschiedenen Mechanismen erklärt:- Mechanische Verklammerung- Intermolekulare Kräfte in der Adhäsionszone- Thermodynamische Grenzflächen- Chemische VerbindungDie Qualität der Adhäsion kann durch die Benetzung beschrieben werden, währen dieKohäsion durch den Prozess der Aushärtung gekennzeichnet ist.
• Was ist bei basischen Elektroden zu beachten? - durch den Flußspat ist der Lichtbogen sehr instabil-> Lichtbogen muss wegen der geringen Flüchtigkeit der Umhüllung sehr kurz gehalten werden-> viel Erfahrung erforderlich (schlecht handhabbar)- harte und schwer ablösende Schlacke ist bei Nachbearbeitung vollständig zu entfernen - hygroskopische Wirkung-> Elektroden in trockener Umgebung/gut verschlossenen Behältern lagern bzw. vor Benutzung rücktrocknen - werden am +Pol verschweißt In Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung bzw. der Aufhärtungsneigung desRohrwerkstoffes ist bei dicken Blechen auch bei Verwendung von basisch umhülltenStabelektroden eine Vorwärmung von 150 - 200°C vorzunehmen. 
• Wie können Eigenspannungen entstehen (nennen Sie auch Beispiele)? bzw. Wodurch können Eigenspannungen verursacht werden? Eigenspannungen können- Mechanische (Kaltverformung: Tiefziehen, Biegen, Werkstoffbearbeitung)- Thermische (Wärmedehnung bedingt durch ungleichmäßige Erwärmung oder Abkühlung)- Und/oder metallurgische Ursachen habenz.B.:- infolge Umwandlungen (bei allotropen Werkstoffen)- Änderung der Stoffschlüssigkeit: zu verschweißende Teile an Stoßstellen stoffschlüssig miteinander verbunden - Eigenverformung der einzelnen Teile behindert - zusätzliche Eigenspannungen durch behinderte Wärmedehnung- Verbinden von Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten α, (z.B. austenitische Plattierung auf ferritischem Stahl)
• Beschreiben Sie Methoden zum Abbau von Eigenspannungen. Abbau von Eigenspannungen:Temperaturbehandlung (Spannungsrelaxation) -> Spannungsarmglühen:Herabsetzung der Streckgrenze durch Erwärmung. Dadurch kommt es zum Fließen in Bereichen hoher Eigenspannungen. Voraussetzung ist ein plastisch (zähes) Verhalten der Werkstoffe.Mechanischer Spannungsabbau:Prinzip: "Überlastung" durch Plastifizieren von Bereichen hoher Eigenspannungen -> Spannungsabbau durch plastisches Fließen. Voraussetzung ist ein plastisch (zähes) Verhalten der Werkstoffe.Autogenes Entspannen:Links und rechts neben der Schweißnaht wird das Werkstück erwärmt und danach abgeschreckt. Dadurch kommt es zu einer Dehnung in der Schweißnaht. Allgemein:Nachbehandlung:- Spannungsarmglühen- Hämmern- Kaltverformen durch Recken oder Abdrücken von Behältern- Niedrig-Temperatur-EntspannenMaßnahmen gegen Eigenspannungen:- Schweißfolge so wählen, dass Teile möglichst lang schrumpfen können- Schweißen eingespannter Teile möglichst vermeiden- Für gleichmäßige Wärmeverteilung sorgen- Elektroden mit guter Verformbarkeit verwenden- Vorwärmen, besonders beim Schweißen unter niedrigen Temperaturen
• Hat die Schweißnahtvorbereitung einen Einfluss auf die Schweißbarkeit von Nichteisen-Metallen? Wenn ja, diskutieren Sie diese Einflüsse. Reinigung der Stoßkante um Oxidbildung zu verhindern bzw. entfernen von „dicken“Oxidschichten durch Beizen oder Schleifen. Große Öffnungswinkel zur Vermeidung vonBindefehlern.

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