Metall (Subject) / fügende Fertigungsverfahren (Lesson)

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• Fügen nach DIN 8580 "das Zusammenbringen von zwei oder mehr Werkstücken geometrisch bestimmter fester Form oder von solchen Werkstücken mit formlosem Stoff"
• Welche DIN gliedert und beschreibt die Fügeverfahren? DIN 8593
• Kriterien zur Festlegung von Fügeverfahren - Festigkeit - Oberfläche - Dichtheit - Korrosion
• elementare Schlussarten von Fügeverbindungen - Stoffschluss - Kraftschluss - Formschluss
• Schweißen - Vereinigen oder Beschichten von Werkstücken in flüssigem oder plastischem Zustand an der Fügestelle unter Anwendung von Wärme (Schmelzschweißen) und/oder Kraft (Pressschweißen) ohne oder mit Zusatzwerkstoff - Schweißverbindungen sind als stoffschlüssige Verbindungen wegen der festen und dichten Vereinigung der Fügestelle unlösbare Verbindungen.
• 4 Nachteile von Schweißverbindungen - Gefügeänderung in der Schweißzone - Verzug und Schrumpfungen am Bauteil durch Erwärmung - Nicht alle Metalle sind zum Schweißen geeignet. - aufwändige Qualitätssicherung manuell geschweißter Nähte durch visuelle Kontrolle ggf. mit Hilfe von Röntgenstrahlung
• 3 Vorteile von Schweißverbindungen - Werkstoff- und Gewichtseinsparung, keine Überlappungen - freie Gestaltung und einfache Ausübung - keine Schwächung durch Bohrung
• Vorteile des Autogenschweißens (7 v. 9) - Mobilität - Schweißen an der schwer zugänglichen Stelle - Schweißen dünnwandiger Bleche möglich - geringe Anforderungen an die Vorbereitung der Schweißnaht - geringe Oxidation der Schweißnaht - wenig Schweißverzug - einfache visuelle Kontrolle des Schweißbades - Flexibilität - geringe Investitionen und Anlagekosten
• Aufgaben der Stabelektroden bem Lichtbogenschweißen (3) - Erzeugen und Leiten des Lichtbogens - Bilden der Schlacke - Bilden des Schutzgasstroms zur Verhinderung von Oxidation durch Abbrennen von Carbonaten in der Umhüllung der Schweißelektrode
• Aufgaben der Stabelektrode beim Lichtbogenschweißen (ausführlich) - Erzeugen und Leiten des Lichtbogens - Bilden der Schlacke: Schutz der Schweißnaht vor Luft, dadurch langsames Abkühlen und Schutz vor Oxidation - Bilden eines Schutzgasstroms zur Verhinderung von Oxidation durch Abbrennen von Carbonaten in der Umhüllung der Schweißelektrode
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• Aufgaben der Umhüllung der Stabelektrode beim Lichtbogenschweißen (4 v. 5) - Ein Teil der Umhüllung verdampft und bildet einen Gesamtmantel, der die Schmelzzone vor Luftzutritt schützt. - Ein anderer Teil erzeugt eine Schlackeschicht, die vor Luftzutritt schützt und die Schmelze vor einer zu schnellen Abkühlung bewahrt. - Der Umhüllung zugesetzte Legierungselemente fördern die Abschmelzleistung der Elektrode und beeinflussen die Güte der Naht positiv. - Richten bzw. Leiten des Lichtbogens - Erleichtern des Zündvorgangs
• Kriterien zur Auswahl eines Schweißverfahrens (4 v. 5) - Größe der Schweißkonstruktion - Zugänglichkeit der zu verschweißenden Teile - Werkstoffverhalten (z.B. Versprödung, Abbrand, Rissneigung) - Dicke der zu verbindenden Werkstücke - Anzahl der Schweißstellen und der zu schweißenden Teile (deren Zunahme einen höheren Mechanisierungsgrad des Schweißverfahrens erfordert)
• Schweißsicherheit Die Schweißsicherheit besagt, ob die durch Schweißen herzustellende Verbindung den Sicherheitsnachweis zur Nahtberechnung erfüllt.
• Schweißmöglichkeit Die Schweißmöglichkeit drückt aus, unter welchen Fertigungsbedingungen die Ausführung der Schweißung möglich ist.
• Verfahrensprinzip des Reibschweißens Beim Reibschweißen werden die Berührungsflächen zweier Werkstücke durch Reibung auf Schweißtemperatur erwärmt und unter Anwendung von Druck ohne Schweißzusatz verschweißt.
• Worauf ist die tiefe und schmale Schmelzzone beim Elektronenstrahlschweißen zurückzuführen? - hohe Energiedichte des Elektronenstrahls - geringer Durchmesser des Elektronenstrahls
• Wärmeerzeugung beim Elektronenstrahlschweißen Beim Elektronenstahlschweißen wird die Bewegungsenergie hochbeschleunigter Elektronen beim Abbremsen am Werkstück in Wärme umgewandelt, die den Werkstoff aufschmilzt.
• Vorgang des Elektronenstrahlschweißens Die Elektronen werden in einer Glühkathodenröhre erzeugt und mittels einer Fokussierlinse gebündelt. Diese Teile sind gemeinsam mit einem Ablenkungssystem zur Steuerung des Strahls an einer Hochvakuum-Arbeitskammer angeschlossen, in der der Schweißvorgang stattfindet. In dieser Kammer befindet sich ein Koordinatentisch zur Werkstückaufnahme und -bewegung. Die Werkstückbewegung und die Strahlablenkung ergänzen sich bei der Fugenverfolgung.
• Verfahrensprinzip des Buckelschweißens Beim Buckelschweißen (RB) werden in eins der beiden zu verbindenden Werkstücke ein oder mehrere Buckel eingebracht. Der Strom fließt über die Buckel. Durch die Widerstandserwärmung und die Presskraft F der Elektroden entstehen punktförmige Schweißverbindungen, deren Größe vom Buckel bestimmt wird.
• 3 Einsatzfelder des Buckelschweißens - Normteileproduktion - Befestigen von Schweißmuttern - Schweißen von metallbeschichteten Werkstoffen
• typische Schweißbuckelformen - Rundbuckel - Langbuckel - Spitzbuckel - Ringbuckel
• WIG-Schweißen: Welche Werkstoffe werden mit Wechselstrom geschweißt? Leichtmetalle und deren Legierungen
• WIG-Schweißen: Welche Werkstoffe werden mit Gleichstrom geschweißt? legierte Stähle
• Komponenten des WIG-Schweißens - Wolframelektrode - Stromkontakt - Schutzgas - Schutzgasdüse - Schweißzusatz
• Rollennahtschweißen (ausführlich) Beim RR-Schweißen sind die Elektroden rotierende Cu-Scheiben, die die Stromzuführung, die Ausübung der Elektrodenkraft F und den Werkstücktransport übernehmen. Die Geschwindigkeit der Scheiben wird so gewählt, dass diese die zu verbindenen Werkstücke so lange zusammenpressen, bis die notwendige Widerstandserwärmung und damit die Schweißverbindung hergestellt ist. Durch Stromimpulse sind die Abstände der Schweißpunkte bis zu ihrer Überlappung (Dichtnaht) veränderbar.
• Widerstandspunktschweißen Strom und Kraft werden durch Elektroden übertragen. Die aufeinandergepressten Werkstückflächen werden nach ausreichendem Erwärmen unter Druck punktförmig (linsenförmig) verschweißt.
• Woraus bestehen die Elektroden beim Widerstandspunktschweißen und welchen Anforderungen müssen sie genügen? Cu-Legierung oder Sintermetall - gute elektrische und thermische Leitfähigkeit - große Warmhärte - geringe Anlegierungsneigung
• MAG-Schweißen: Welche Wirkung hat der bei der Aufspaltung des CO2 frei werdende Sauerstoff auf den Schweißprozess und wie ist dem Rechnung zu tragen? Der frei werdende Sauerstoff führt als aktives Gas zu einem höheren Abbrand und verbrennt hauptsächlich Mangan (Mn, 25) und Silizium (Si, 14), die deshalb über den Schweißzusatz verstärkt zugegeben werden müssen.
• Schaeffler-Diagramm (5!) - Die Schweißneigung hochlegierter Stähle wird über das Cr- und Ni-Äquivalent des Schaeffler-Diagramms eingeschätzt. - zeigt, welche Gefüge beim Schweißen hochlegierter Stähle nach Luftabkühlung entstehen. - bezieht sich auf austenitische, ferritische, martensitische Stähle - Abszisse: Cr-Äquivalent (ferritbildende Elemtente) - Ordinate: Ni-Äquivalent (austenitbildende Elemente)  

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