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Fügetechnik (Subject) / Fügetechnik (Lesson)

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• a) Vergleichen Sie die Temperaturfelder - bedingt durch den Schweißprozess - folgender Schweißverfahren (Skizze): - Gasschmelzschweißen - Lichtbogenschweißen - Elektronen- u. Laserstrahlschweißen b)Welche Bedeutung hat dies für den geschweißten Bauteil? c) Wie beeinflusst der Grundwerkstofftyp diese? a) Gasschmelzscheißen ca. 10e3W/cm2; Lichtbogenschw. ca. 10e4-5W/cm2; Elektronen-Laserstrahl ca. 10e7W/cm2Größen der WEZ gemäß den Leistungsdicken---------Bild Frage 49---------b) WEZ-geringer mit höherer E-Dichtec) Dicke, Wärmeleitfähigkeit
• Was versteht man unter Grenzwanddicke beim Schweißen und worauf ist diese zurückzuführen? Die Bauteildicke, ab der die Abkühlzeit (bei gleicher Streckenenergie) konstant bleibt.Diese Grenzwanddicke ist umso größer, je höher die eingebrachte Streckenenergie ist.Ein Bauteil ist also aus dem Gesichtspunkt der Schweißung „dick“, wenn seine Wanddicke, bezogen auf die eingebrachte Streckenenergie, größer als die Grenzwanddicke ist.
• Was sagt das Ni-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 Legierung--> Wirkung der austnitstabilisierenden Elemente einer LegierungPassivität des Cr-Stahls gegenüber allgemeiner Korrosion
• Nennen Sie je drei Vor- und Nachteile des Klebens! Vorteile: Gleichmäßige Spannungsverteilung Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe Keine Beeinfluss des Grundwerkstoffs Keine Kontaktelementbildung (Isolator= Flüssigkeits- und Gasdichtheit Designfreiheit Anwendungsspezifische KlebstoffeNachteile: Spezifische Prozessführung nötig Begrenzte thermische Belastbarkeit zerstörungsfreie Prüfung zur bedingt möglich Langzeitstabilität nur bedingt gegeben Warmaushärten kann Grundwerkstoff beeinflussen Vorbereitung der Fügeoberflächen Eingeschränkte Reparaturmöglichkeiten
• Mit welcher Lichtbogenart können Spritzer weitestgehend vermieden werden? Impulslichtbogen
• Was versteht man unter Benetzung? Wie kann diese beim Löten beeinflusst werden? 0-30° vollständige bis ausreichende Benetzung, bei 90° nicht benetzt
• Wählen Sie das jeweils günstigste Schweißverfahren für die folgenden Anwendungen (un- und niedrig legierte Stähle) und begründen Sie Ihre Auswahl: -Dünnblechschweißen (bis 1 mm) -Dickblechschweißen (ab 10mm) -Auftragsschweißen -Dünnblechschweißen (bis 1 mm): WIG, Plasma, Laser, EB-Dickblechschweißen (ab 10mm): UP, EB-Auftragsschweißen: E-Hand, UP, Elektroschlacke-PlattierenEB....electron beam.....ElektronenstrahlschweißenUP..........Unter Pulver
• Erläutern Sie die Begriffe Verfahrensproben, Arbeitsproben und Chargenproben. Verfahrensprobe: Es wird eine gleiche Schweißnaht mit gleicher Elektrode und gleichenZusatzwerkstoffen bei gleichen Schweißbedingungen hergestellt. Diese Schweißnaht wirdgeprüft. Danach ist der Betrieb berechtigt 2 Jahre unter diesen Bedingungen solcheSchweißungen durchzuführen.Arbeitsprobe: Es werden parallel zur Fertigung Proben geschweißt und so kontrolliert ob derWerkstoff die allgemeinen Schweißbedingungen und die Schweißqualifikation noch gültigsind. Der Prüfumfang richtet sich nach den Anforderungen an das Bauteil. Fürkerntechnische Anlagen ist der Prüfumfang extrem hoch.Chargenprobe: Bei der Chargenprobe werden aus der laufenden Fertigung stichprobenartigTeile entnommen und geprüft.
• Zeichen Sie eine Stumpfnaht und eine Kehlnaht für eine Schweißung an Rohrleitungen. Stumpfnaht im I-Stoß; Kehlnaht rechtwinkelig
• Was sind die wesentlichen Merkmale des Schweißens? Beschreiben Sie bestehende Unterschiede zu Löten und Kleben. Schweißen ist das Vereinigen oder Beschichten von Werkstoffen mit gleicher oder ähnlicher Schmelztemperatur unter Anwendung von Wärme und/oder Kraft, mit oder ohne Schweißzusatz.Löten ist ein Verfahren zum Verbinden metallischer Werkstoffe mit Hilfe eines geschmolzenen Zusatzmittels (Lot) gegebenenfalls unter Anwendung von Flussmitteln und/oder Löt-Schutzgas. Die Schmelztemperatur des Lotes ist kleiner als die des Grundwerkstoffes.Unter Kleben versteht man das Fügen von gleichartigen oder ungleichartigen Werkstoffen mit Hilfe organischer oder anorganischer Klebstoffe bei Raumtemperatur oder unter mäßiger Erwärmung. Die Verbindung entsteht durch: Adhäsion – Kohäsion bzw. Diffusion.
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• Was verstehen Sie unter Streckenenergie? (Nennen Sie die Haupteinflussfaktoren) Beim Schweißen aufgewendete Energie bezogen auf die Raupenlänge. Die Streckenenergie (EI) für das Lichtbogenschweißen ist das Produkt aus Schweißspannung U und Schweißstrom I,dividiert durch Schweißgeschwindigkeit v: El = I*U/v
• Zählen Sie die wichtigsten Vorteile des Elektronenstrahlschweißens im Vergleich zu anderen Schweißverfahren auf. - Geringe WEZ durch hohe Leistung- Im Vakuum-> versch. Metalle schweißbar- Bis zu 100-150mm im I-Stoß- Mehrlagenschweißungen möglich- Mehrstellenschweißungen möglich
• Welche Schweißverfahren weisen die größten Energiedichten auf? Welche Vorteile ergeben sich daraus? EB und Laser: ~107W/cm2 -> kleine WEZ
• Durch welche drei Merkmale ist der CMT Prozess gekennzeichnet? - „kaltes Bad“- Geringe WEZ- Spritzerarm- Dünne Bleche- Kann Al-St verschweißen (auf St-Seite dann eher Lötprozess)
• Wie kann man negative Auswirkungen (in der WEZ gegenüber dem Grundwerkstoff) beeinflussen bzw. vermindern? Geringere WEZ durch höherenergetische Verfahren: EB od. Laser
• Welchen Einfluss hat die Wanddicke auf die Aufhärtung beim Schweißen niedriglegierter Stähle? Mit steigender Dicke erhöht sich die Aufhärtung bzw. sinkt die kritische Abkühlgeschwindigkeit.
• Beschreiben Sie die Vorgänge beim Schweißen mit dem Impulslichtbogen? (Schweißstromverlauf, Vorgänge im Lichtbogen, Vorteile, Nachteile) Schweißstromverlauf: Parameter:I_G...GrundstromstärkeI_P...ImpulsstromstärkeI_eff...effektive Stromstärket_p...Impulsdauer [ms]------------Bild Frage 66------------Vorgänge im Lichtbogen:1. Der Lichtbogen brennt bei kleiner Grundstromstärke, die Drahtelektrode schmilzt an.2. Durch Stromstärkeimpuls vergrößert sich das Volumen des Tropfens am Drahtelektrodenende, gleichzeitig nimmt die Einschnürwirkung (Pincheffekt) zur Tropfenablösung wesentlich zu.3. Der Tropfen löst sich ab und geht kurzschlussfrei in das Schweißbad über.4. Die Stromstärke fällt auf die Grundstromstärke ab.5. Der Lichtbogen brennt bis zum nächsten Stromstärkeimpuls mit der Grundstromstärke, die ein Abschmelzen der Drahtelektrode, aber keine Tropfenablösung bewirkt.Vorteile:- kurzschlussfreier (spritzerarmer) Tropfenübergang auch bei kleinen effektiven Lichtbogenleistungen- dickere (billigere, leichter förderbare) Drahtelektroden verwendbar- flache Schweißraupen bei kleinen Leistungen möglichNachteile:- höhere Kosten für Stromquelle- finden der optimalen Schweißparameter durch Vielzahl schwierig- nur argonreiche Schutzgase (max. 18% CO2) möglichBeschreibung:- Tropfenübergang kurzschlussfrei; fein- grobtropfig; 1-100Hz- Spritzerarm- geringe LichtbogenleistungAnwendung:- geringe Werkstückdicken- Wurzelschweißung- Werkstoffe: Aluminium-Legierungen; hochlegierte Stähle
• Nennen Sie drei Vorteile des Reibschweißens - Geringe Temp.-Belastung, keine klassische WEZ- Dynamische Rekristallisation-> Zähe Schweißnaht- Verschiedene Metalle kombinierbar
• Rollnahtschweißen; Erklärung, Skizze, Werkstoffe, Anwendung Das Widerstandrollennahtschweißen ist ein Widerstandspressschweißverfahren, bei demsich die Werkstücke zwischen zwei Rollenelektroden oder einer Rollenelektrode und einemDorn befinden. Die rotierenden Rollen übertragen die Elektrodenkraft und den Schweißstrom während des Schweißens und realisieren die Vorwärtsbewegung der Werkstücke. Je nach Schweißablauf kann man ununterbrochene (Dichtnähte) und unterbrochene (Rollenpunktnähte als Fest- oder Heftnähte) erzeugen. Die Drehbewegung der Rollenelektroden kann periodisch oder intermittierend erfolgen bei intermittierender Elektrodenbewegung kann wie beim Punktschweißen ein Kraft- und Stromprogramm verwendet werden.------------Bild Frage 68-----------
• Lichtbogenhandscheißen; Erklärung, Skizze, Werkstoffe, Anwendung Das Lichtbogenhandschweißen ist ein Lichtbogenschweißen mit abschmelzender, umhullterStabelektrode. Der Lichtbogen brennt zwischen der abschmelzenden, manuell zugeführtenStabelektrode und dem Werkstück. Der Schutz von Lichtbogen und Schweißbad erfolgtdurch die von der Elektrodenumhüllung stammenden Gase und- oder der Schlacke.Werkstoffe: un- niedrig- hochlegierter StahlWanddicken: ab 3 mmBemerkungen: allen Positionen--------------Bild Frage 69---------
• Was versteht man unter der Übergangsblechdicke? Worauf wird sie zurückgeführt? Blechdicke bei der der Übergang von 2-D auf 3-D-Wärmeleitung ist
• Einfluss von Wasserstoff auf Schweißen? Wodurch entsteht er? Welche Auswirkungen? Wie kann man den Einfluss des Wasserstoffes steuern? Entstehung: Ist vorhanden in feuchten Schweißgasen, Elektrodenumhüllungen, Pulvern, Lacken, Luft etc.; kann beim Schmelzschweißen von Stahl in die WEZ eindringenAuswirkungen: Aus H+ bildet sich H2, dabei starke Volumenvergrößerung -> kann nicht ausreichend effundieren (entweicht während dem Abkühlvorgang nur teilweise)-> lokal sehr hohe Drücke und Schädigungen (Aufsprengen des Gefüges), Versprödung, verschiedene Fehlerscheinigungen: Porenbildung/Kaltrisse/Flockenbildung/BeizblasenEinfluss steuern: Vorwärmen, Herabsetzung H2-Gehalt, Soaking
• Schweißeignung von Stahl? Welche Hauptfaktoren gibt es? Diskutieren Sie die einzelnen Faktoren? Unlegierte Stähle:- C-Gehalt < 0,22 i.a. ohne Schwierigkeiten schweißbar, danach mit Vorwärmen oder günstige Wärmeführung der Schweißabschnitte- evtl. Schweirigkeiten durch hohe H/N/O-Gehalte und durch Vorhandensein starker SeigerungenNiedriglegierte Stähle:- brauchen häufig eine gute Wärmeführung vor/während und nach dem Schweißen- wichtig: chem. Zusammensetzung und Gefügezustand......Hochlegierte Stähle:- Chromstähle: ferritische oder martensitische Grundstruktur; nur bedingt schweißgeeignet (ferr. -> Grobkornbildung; mart. -> Aufhärtung in WEZ)- Austenitische Stählen: allgemein sehr gut schweißgeeignet; Korrosions- und Heißrissbeständigkeit und Zähigkeitseigenschaften können bei schlechter Verarbeitung negativ beeinflusst werden.
• Kann man austenitischen Stahl brennschneiden? Begründe deine Aussage. Nein, da austenitische Stähle hochlegiert sind und deshalb ihre Schlacke zu dickflüssig ist. Nur mit Sonderbrennschneidverfahren möglich!
• Welche Faktoren sind wichtig für die Bestimmung der Schweißsicherheit? Konstruktion:- Konstruktive Gestaltung (Kraftfluss, Kerbwirkung, …)- Beanspruchungszustand (Art und Größe der Spannungen)
• Aufhärtung beim Widerstandspunktschweißen vermeiden ** Durch die sehr rasche Abkühlung kann es zu Aufhärtungseffekten bei Stählen kommen, dienormalerweise bei der Anwendung anderer Schweißverfahren nicht beobachtet werden.Diese können durch gezielte Wärmebehandlungen vermieden werden, wenn es gelingt, diezeitliche Folge der Stromzuführung entsprechend zu steuern. Somit quasi Anlassen inSchweißlinse:-----------Bild Frage 76---------
• Diskutiere die Schweißeignung martensitischer Stähle ** Hier C-Äquivalent beachten (C,Cr,Cu,Mn,Ni,Mo,V) ab ca 0,2% C nicht mehr schweißgeeigent;Anlassen oder Weichglühen bei diesen Stählen nötig nach Schweißung, sonst Kaltrisse!Vorwärmen notwendig!
• Wird die Korrosionsbeständigkeit durch Schweißen beeinflusst und wenn ja, wie und Abhilfe ** Ja, es kommt in der WEZ durch lokale Unterschreitungen der 12% Resistenzgrenze durchBildung von Cr-Karbiden, was zu örtlichen Cr-Verarmungen führt->MesserlinienkorrosionAbhilfe:- LC-Stähle (LowCarbon)- Zugabe von Niob oder Titan, was den Kohlenstoff bindet
• Thermisches Spritzen Erklären ** 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.Zum Verbessern der Werkstückeigenschaften z.B. in Bezug auf Verschleiß, Korrosion,tribologisches Verhalten, Wärmeübergang bzw. -dämmung, elektrische Leitfähigkeit bzw.Isolation, Aussehen und/oder zum Wiederherstellen der Betriebsfähigkeit bei Neufertigungund Reparatur.Haftmechanismen:- Diffusion- Mech. Verklammerung- Mikro-Kaltverschweißungen- Adhäsion
• Einfluß der Vorwärmtemperatur ** - Anhebung der erreichten Sptzentemperatur- Verlängerung der Verweilzeit bei höherer Temperatur- Verlängerung der Abkühlzeit- größere Ausdehnung der WEZ
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• Nenne 2 zerstörende Prüfverfahren und beschreibe diese ** - Kerbschlag-Biege-Versuch: z.B.: Charpy-V.Probe wird mittels Fallhammer zerstört;Ergebnis ist Kerbschlagarbeit- Zugversuch: Querschnitt beliebig, meist 10mm; Ergebnis ist Kraft-Weg-Verlauf- CT-Bruchmechanik-Versuch
• Wozu dienen Schweißhilfsstoffe und welche kennen Sie? Welchen Einfluss hat ein Schweißhilfsstoff auf das Schweißen? Zu den Schweißhilfsstoffen zählen Stoffe wie Gas, Pulver oder Paste, die denSchweißvorgang ermöglichen oder erleichtern, im Wesentlichen aber nicht Bestandteil derSchweißung werden. Bei vielen Schweißverfahren sind Hilfsstoffe für die ordnungsgemäßeDurchführung des Schweißprozesses erforderlich. Aufgabe dieser Hilfsstoffe ist es, denSchweißprozess zu stabilisieren und die geforderte Güte der Schweißverbindung oderAuftragsschweißung zu sichern.
• Kaltrisse beim Schweißen von Stählen? Für das Schweißen von Stählen haben wasserstoffinduzierte Kaltrisse größte Bedeutung. Siegehören zu den häufigsten Fehlern im Zusammenhang mit dem Schweißen.Erscheinungsformen:• Auftreten direkt im Zusammenhang mit dem Schweißen, d.h. nicht bei einer nachfolgenden Wärmebehandlung, bei Temperaturen unter ca. 150°C; können auch erst Tage nach dem Schweißen auftreten (sog. verzögerte Rissbildung)• Rissverlauf meist interkristallin mit vorwiegend glatten Kornflächen und sog. „Krähenfüßen" (Restduktilität)• Auftreten in Bereichen hoher Schweißeigenspannungen oder Dehnungen• Vorhandensein von diffusiblem Wasserstoff• Aufhärtung•Mikroseigerungen beeinflussen die Kaltrissneigung, da sie das Umwandlungsverhalten verändernVoraussetzungen:- Wasserstoff- Anfälliges (martensitisches) Gefüge- (Eigen-) spannungen
• Vermeidung von Kaltrissen? Vorwärmung      • weniger Wasserstoff und geringere Spannungen beim Erreichen von Ms,      • Ms wird später erreicht oder weniger Martensit wird gebildet;Thermische Spannungen herabsetzen      • Auswirkung von Temperaturdifferenz,      • durch die Vorwärmung werden die Spannungen reduziert und ein langsamer Aufbau      von Eigenspannungen ermöglicht. Der Aufbau von Spannungen kann auch durch      konstruktive Maßnahmen und der Wahl der Schweißfolge beeinflusst werden.Herabsetzung des H2 - Gehaltes      • in der umgebenden Atmosphäre und im Schweißzusatzwerkstoff.Soaking     • halten des Bauteils (einige Stunden bei ca. 250°C) direkt aus der Vorwärmung um       den Wasserstoff Zeit zur Effusion zu gebenWerkstoffe mit geringer Neigung zur Kaltrissbildung verwenden     • z.B. TM-Stähle und Werkstoffe mit niedrigem Kohlenstoffäquivalent
• Auf welchem physikalischen Prinzip beruht Widerstandspunktschweißen und wo wird es angewendet? Widerstandpressschweißen ist ein Widerstandsschweißverfahren, bei dem der Strom für die Widerstandserwärmung (Joule-Effekt) über Elektroden zugeführt oder durch Induktoren übertragen wird.Widerstandspunktschweißen: Werkstücke werden an Berührungsstellen erwärmt und unter Anwendung von Kraft punktförmig verschweißt. --> Punktschweißelektroden Anwendung: Verbinden von Blechen in allen PositionenWerkstoffe: unlegierter, niedriglegierter und hochlegierter Stahl, AluminiumWerkstückdicken: < 5mm
• Welche Rolle spielt Vorwärmtemperatur beim Schweißen von Betonstählen oder Baustählen? Betonstähle:Die Schweißstelle muss eine Temperatur von mind. +5°C aufweisen und nach dem Schweißen vor zu rascher Abkühlung geschützt werden, um eine Aufhärtung in der Übergangszone zu verringern. Feinkornbaustähle:Die Vorwärmtemperatur für das Verbindungs- und Heftschweißen liegt zwischen 80 und 250°C. Sie richtet sich nach der Werkstückdicke und der chemischen Zusammensetzung von Grundwerkstoff und Schweißgut, der Streckenenergie beim Schweißen sowie den zu erwartenden Eigenspannungen. Mit steigender Dicke ist der obere Temperaturbereich anzustreben.Vorwärmtemperatur beeinflusst den Temperatur-Zeit-Verlauf beim Schweißen.
• Unterschied zwischen Mineralpulver- und Metallpulverbrennschneiden (Anwendungsbeispiele) Beim Metallpulver-Brennschneiden wird mit Druckluft zusätzlich Eisen- oder Aluminiumpulver unter einem Winkel von 20 bis 25° in den Schneidspalt geblasen. Das Pulver wird beim Durchgang durch die Heizflamme auf Zündtemperatur erwärmt und im Schneidsauerstoffstrahl verbrannt. Durch diese zusätzliche Verbrennung wird so viel Wärme frei, dass selbst die Oxide der hochlegierten Stähle schmelzen. Im Schneidspalt wurden Temperaturerhöhungen auf etwa 4200°C gemessen. Mit dem Pulverbrennschneiden wurden erfolgreich hochlegierte Stähle, Grauguss und Nichteisenmetalle im Blechdickenbereich bis 500 mm getrennt.Beim Mineralpulver-Brennschneiden wird dem Schneidsauerstoffstrahl ein Mineralpulverzugeführt, wodurch sich die kinetische Energie für das Ausblasen des Schnittfugenmaterialswesentlich erhöht. Dieses Verfahren hat sich für Grauguss bewährt.
• Wolframinertgasschweißen (Skizze, Werkstoffe, Position, Werkstückdicke) Das WIG-Schweißen ist ein Schutzgasschweißen mit nichtabschmelzender Elektrode aus reinem oder legiertem Wolfram. Der Lichtbogen brennt frei zwischen der Elektrode und dem Werkstück. Schweißzone und Lichtbogen werden durch ein inertes Gas wie Argon, Helium oder deren Gemische geschützt. Es kann mit oder ohne Schweißzusatz geschweißt werden.Der Schweißzusatz wird beim manuellen Schweißen als Schweißstab oder beim mechanischen Schweißen als Schweißdraht, also stromlos zugeführt. Das Verfahren wird besonders für das Schweißen von Leichtmetallen, von legierten Stählen und für Wurzelschweißungen an un- und niedriglegierten Stählen eingesetzt.Das WIG-lmpulsschweißen ist ein Wolframinertgasschweißen, bei dem mit einem impulsförmigen Gleichstrom gearbeitet wird. Im oberen Bereich der Amplitude schmilzt der Werkstoff, im unteren wird nur die Ionisation des Lichtbogens gesichert. Durch Veränderung der Impulsfrequenz, Impulszeit und Schweißgeschwindigkeit kann die Wärmeeinbringung gesteuert und an die Schweißaufgabe angepasst werden.Anwendungsbereich: Verbindungsschweißen in allen Positionen.Werkstoffe: unlegierter, niedriglegierter und hochlegierter Stahl sowie Nichteisenmetallemit inerten SchutzgasenWerkstückdicken: 0,5 bis 4 mm--------------Bild Frage 91------------
• Was bedeutet Zwischenlagentemperatur? Temperatur des Werkstücks unmittelbar vor dem Schweißen der zweiten Raupe oder weiterer Raupen im Bereich der augenblicklichen Schweißstelle.
• Was versteht man unter einem Anlaufstück? Am Werkstück angesetztes Hilfsstück, z.B.: Blech, auf dem mit dem Schweißen einer Naht begonnen wird, um im Werkstück Ansatzfehler am Nahtanfang zu vermeiden.
• Zusammenhang zwischen Spannungsarmglühtemperatur und Anlasstemperatur bei Vergütungsstählen Die Spannungsarmglühtemperatur liegt bei Vergütungsstählen immer unter derAnlasstemperatur um eine Festigkeitseinbuße des Grundwerkstoffes zu vermeiden.
• Aufhärtung bei niedriglegierten Stählen (Ursachen, Auswirkungen, Vermeidung) Bei einer sehr schnellen Abkühlung kommt es zu einer übermäßigen Aufhärtung. Ihreverstärkte Neigung zur Martensitbildung führt beim Abkühlen der Schweißnaht zu größerenSpannungen im Bauteil. Die kritische Abkühlungsgeschwindigkeit ist geringer, weswegeneventuell schon beim Luftabkühlen Härtegefüge entstehen, welche dieVerformungsfähigkeit der Schweißverbindung sehr ungünstig verändern können. DieHärterissgefahr in den Übergangszonen ist groß. Andererseits können aufgrund derAnlasswirkung auch Zonen mit ausgeprägter Erweichung auftreten, wenn es sich nicht umanlassbeständige Stähle handelt. Je höher der Kohlenstoffgehalt im Stahl, desto härter wirdder Martensit und desto niedriger liegt die Martensitbildungstemperatur.Vermeidung: langsamer abkühlen, Legierungsbestandteile verändern
• Äußere Regelung des Lichtbogens (Skizze) und Anwendungsbeispiele? Für das Schweißen mit dickeren Drähten (> 2,5 bis 3 mm) wie beim UP-Schweißen werdenStromquellen mit fallender U-I-Kennlinie siehe Bild benutzt, da die „innere“ Regelung für dieStabilisierung des Lichtbogens nicht schnell genug ist. Hierbei wird die Drahtvorschubgeschwindigkeit über eine „äußere“ Regelung verändert, um das Abschmelzgleichgewicht sicherzustellen. Eine höhere Lichtbogenspannung bewirkt einehöhere Drehzahl des Vorschubmotors, dadurch wird bei langem Lichtbogen mehr Drahtnachgeschoben, und zwar so lange, bis die gewünschte Lichtbogenlänge wieder erreicht ist.----------------Bild Frage 97----------------
• Vergleichen sie das WIG- und Plasmaschweißen anhand folgender Gesichtspunkte (4P): - Ähnlichkeiten - Unterschiede - Energiedichte - Anwendungsmöglichkeiten Ähnlichkeiten:Zusatzwerkstoff wird getrennt vom eigentlichen Lichtbogen zugeführt. Dadurch ist eine exaktere Prozessführung, als bei Verfahren mit abschmelzender Elektrode möglich.Nichtabschmelzende Elektrode aus reinem oder legierten Wolfram.Unterschiede:Plasma:- ist ein Wolframschutzgasschweißen, bei dem der Plasmastrahl durch Einschnürung eines Lichtbogens entsteht- günstigere Anschaffung als Laserschweißen- sehr hohe Lichtbogenstabilität- kleines Schmelzbad- geringere Lichtbogenstreuung als WIG- schmale Wärmeeinflusszonen- geringere Nahtbreite- inertes und/oder aktives SchutzgasWIG:- sehr geringe Schweißgeschwindigkeit- nur inertes Schutzgas- es kann mit oder ohne Schweißzusatz geschweißt werdenEnergiedichte:Plasma geringere Energieeinbringung à weniger Verzug.Anwendungsmöglichkeiten:beide: Verbindungsschweißen in allen Positionen; unlegierter, niedriglegierter und hochlegierter Stahl, NichteisenmetalleWIG: 0,5-4mmPlasma: Mikro-Plasmaschweißen 0,01 bis 2,0 mm Makro-Plasmaschweißen über 2mm
• Für welche Zwecke kann man das Sprengschweißverfahren anwenden? (2P) Geschweißt werden vor allem großflächige Plattierungen:- nichtrostende auf unlegierte Stahlbleche- Aluminium, Titan, Tantal auf Stahl- Kupfer mit AluminiumAuch das lnnen-Sprengplattieren eines Rohres ist möglich. Es sind Verbindungen von Metallen möglich, die sonst nur sehr schwer realisierbar wären.Anwendungen z.B.: Sandwichverfahren, Abbildverfahren
• Beschreiben sie das Erscheinungsbild und die Ursache von Relaxationsrissen im Zusammenhang mit Schweißen. Wie können diese vermieden werden? (4P) Bei niedrig legierten Feinkornbaustählen Risse beim SpannungsarmglühenEntstehungstemperatur 550 -650°C. Reißen der Korngrenzen bei Relaxationsdehnung imÜberhitzungsgebiet der WEZ, Mikrorisse in NQ Ebene, Mikrorisse längs (WEZ Ebene), auchunter einer Plattierung (Unterplattierungsrisse,,UPR"), primär interkristallin, oft netzartig,sekundär transkristallinAusscheidungsvorgänge beim Spannungsarmglühen (Nitride, Carbonitride) in der Grobkornzone hindern den Werkstoff am Fließen setzen die Verformbarkeit herab und können zur Rissbildung führen.Vermeidung z.B.: durch Stabilglühen nach dem Schweißen und Spannungsarmglühen.
• Was ist eine Kapp- oder Gegenlage? (1P) Schweißlage, die in der Regel nach dem Ausfugen der Nahtwurzel hergestellt wird.-----------------Bild Frage 101--------------
• Beschreiben sie den Tropfenübergang, die Geräteeinstellung und die Anwendungsgebiete für den Kurzlichtbogen und Sprühlichtbogen. (4P) Bei geringen Strom- und Spannungswerten, also im Kurzlichtbogenbereich, berührt dieDrahtelektrode periodisch in unregelmäßigen Abständen das Werkstück. Während desKurzschlusses steigt der Schweißstrom an, die magnetischen Kräfte brechen die Verbindungwieder auf und der Lichtbogen wird wieder gezündet. Der Werkstoffübergang erfolgtausschließlich im Kurzschluss.Bei höheren Stromstärken erwärmt sich die Elektrode bereits so stark, dass es zu einemvollkommen kurzschlussfreien, feintropfigen Werkstoffübergang kommt. Dieser Bereich wirdals Sprühlichtbogen bezeichnet.Kurzlichtbogen:• Beschreibungo Tropfenübergang mit Kurzschluss; ca. 70Hzo zähflüssiges Schweißbad• typische Anwendungo geringe Werkstückdickeno Wurzelschweißungo Schweißen in Zwangsposition• Einstellbereicho Schutzgas: Mischgas, Kohlendioxido Spannung niedrig (<20V)-------------Bild Frage 102-------------------Sprühlichtbogen:• Beschreibungo Tropfenübergang kurzschlussfrei;feintropfig; 100-300Hzo dünnflüssiges Schweißbad• typische Anwendungo Werkstückdicken ab 2mmo Kehlnähte oder Mittellagen in Stumpfnähteno Schweißen in Zwangsposition h/wo Alle Werkstoffe• Einstellbereicho Schutzgas: Argon; argonreiches Mischgaso Spannung hoch (>25V)
• Erklären sie die prinzipielle Idee des Fülldrahtes. Nennen sie Vor- und Nachteile sowie ein Anwendungsbeispiel. (2P) Die Fülldrahtelektrode ist ein stromführend abschmelzender Schweißzusatz, der aus Mantelund Füllung besteht. Der metallische Mantel umhüllt die Füllstoffe bei der Herstellung, gibtFormstabilität und übernimmt die Stromübertragung beim Schweißen. Der in Rohrformvorliegende Draht wird aus einem Metallband geformt oder durch mehrmaliges Falzen desMetallbands in Längsrichtung hergestellt.Die pulverförmige Füllung besteht aus mineralischen und/oder metallischen Komponenten,die lichtbogenstabilisierende Wirkung haben, Schlacken und Schutzgase bilden, Legierungselemente einbringen können und/oder als Flussmittel wirken.Die Fülldrahtelektrode wird z.Z. für MAG, Metalllichtbogenschweißen, UP, Elektrogasschweißen und Elektroschlackeschweißen eingesetzt. Der überwiegende Anteil der Fülldrahtelektroden wird unter Schutzgas verschweißt, es gibt aber daneben auch selbstschützende Fülldrahtelektroden deren Schutzwirkung sich ausschließlich aus den freiwerdenden Schutzgasen und Schlacken aus der Füllung ergeben.-------------Bild Frage 103-------------------------Vorteile:• Höhere Stromdichte, rascheres Abschmelzverhalten, höhere Leistung• Tieferer Einbrand, weniger Risiko für Bindefehler durch breiteren Lichtbogen• Bessere Porensicherheit• Weniger Spritzer, dadurch kürzere Putzzeiten• Glatte Nähte mit guter Benetzung• Ein guter Nahtübergang bei tiefem Einbrand erhöht die Sicherheit gegen Ermüdungsrissebei dynamischer Beanspruchung• Niedriger WasserstoffgehaltNachteile:• Hohe Stromstärke notwendig• Teurer als MassivdrähteAnwendungsbeispiele:• im Freien unter starkem Wind• massive Stahlkonstruktionen
• Was versteht man unter der magnetischen Blaswirkung und wodurch wird sie verursacht? Wie kann man die magnetische Blaswirkung reduzieren? (2 Möglichkeiten) Der Lichtbogen ist als ein beweglicher, stromdurchflossener Leiter durch magnetische Felderablenkbar. Diese Erscheinung wird als magnetische Blaswirkung bezeichnet und kann denSchweißvorgang erheblich stören.Ursache:• Unzureichendes Abschirmen des Lichtbogenbereiches gegenüber der AtmosphäreReduzieren durch:• auf symmetrischen Werkstoffanschluss achten• möglichst mit Wechselstrom schweißen

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