Das Lichtbogenschweißen

67 Pages·1964·3.058 MB·German

by  Dr.-Ing. Ernst Klosse (auth.)

WERKSTATTBUCHER
Verzeichnis tIer zor Zeit greif'haren und der in Kiirze erscheinenden Berte,
nach Fachgebieten geordnet
Das Gesamtverzeichnis mit Inhaltsangabe jedes einzelnen Heftes ist erhiltlich in den
Fachbuchhandlungen und unmittelbar beim
Springer.Verlag, 1 Berlin 31 (Wilmersdorf), Heidelberger Platz 3
*
Preis jedes Heftes DM 4,50 (die mit bezeichneten DM 6,-)
Bei gleichzeitigem Bezug von 10 beliebigen Heften ermaBigt sieh der Heftpreis um 20%
I. Werkstoft'e, IliJtsstoft'e, BilfsverCahrcn (s. auch IV) Hell
ROTTLER: Hartmetalle in der Werkstatt. 2. AufI.. 1955 •••••••••••••••••••••••••••••• 62
KELLER u. EIOKBOF1l': Kupfer und Kupferlegierungen. 3. AufI.. 1955................... 45
BOHLE: Leiehtmetalle. 3. AufI.. 1956 ••.•••••••••.•..••.•..•••••••••••••••••••••••• 53
NIELSENt: Hitzehirtbare Kunststoffe - Duroplaste. 1952 ....••••••••••••••••••••••• 109
DETERMANN: Nichthirtba.re Kunststoffe - Thermoplaste. 1953 ..•••••••••••••••..•••• 110
BITTNER u. KLoTz: Furniere - Sperrholz - Schichtholz I. Technologische Eigenschaften;
Prill, und Abnahmevorschriften; Mell-, Prill-und Hilisgerate. 2. AufI.. 1951 ••..•.•••• 76
BlT'rNER u. KLOTZ: Fumiere - Sperrholz - Schichtholz II. Aus der Praxis der Furnier·
und Sperrholz-HersteUung. 2. Auil. 1951 • • • . . . . • • • • • . • . . . . . . . . . • . • • • • • • • • • • • • • • • • 77
MALMBERG: Glillien, Harten und Vergiiten des Stahles. 7. Auil. 1961 ................. 7
KLOSTERMANN: Die Praxis der Warmbehandlung des Stahles. 6. Auil. 1952 •••••••••••• 8
HEINRICH: Die Werkzeugstiihle. 2. AufI.. 1964 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 50
GRONEGRESS: BrennhArten. 3. AufI.. 1962 •••. . . • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • . • • • • • • • • • • • • 89
HOHNE: Induktionsha.rten. 1955 ..••••••.•..•.••••••••••••..••.......•••••••••••• 116
WUNDRAM: Elektrowa.rme in der Eisen. und Metallindustrie. 2. AufI.. 1952 ..••••••••••• 69
SCHUSTER: Die Gaswii.rme im Werkstil.ttenbetrieb. 1954 .•••••••••••••••••••••••••••• 115
KOTHNY: Die Brennstoffe. 2. AufI.. 1953 ........................................... 32
KREKELEB u. BEUERLEIN: 01 im Betrieb. 3. Auil. 1953 •••••••••••••••••••••••••••••• 48
KLOSE: Farbspritzen. 2. AuB.. 1951................................................ 49
KLOSE: Anstrichstoffe und Anstrichverfahren 1951 ••••••••••••••••••••••••••••••••• 103
BARTHELS: Rezepte fiir die Werkstatt. 6. AufI.. 1954. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ••• •• • • • 9
TBUTNOVSKY: Dichtungen. 1949 ..••..•••••.•••...•.•................••..•••••••• 92
n.
Spangebende Formung
KREKET.EB: Die Zerspanbarkeit der Werkstoffe. 3. Auti. 1949 •••••••••••••••••••••••• 61
MiiLLER: Gewindeschneiden. 5. AuB.. 1949 ......................................... 1
DINNEBIEB: Bohren. 4. AuB.. 1949 •.......•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 15
DINNEBmR: Senken und Reiben. 4. Aull. 1950...................................... 16
SCHATZ: Innenraumen. 3. AufI.. 1951 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 26
SCHATZ: AuJlenraumen. 2. AufI.. 1952..................................... ......... 80
STA.UDINGER: Das Schleifen und Polieren der Metalle. 5. AufI.. 1955 •••.•••.••••••••••• 5
HOFMANN: Spitzenloses Schleifen I. Maschinenaufbau und Arbeitsweise. 1950 •••••••••• 97
HOFMANN: Spitzenloses Sehleifen II. Zusatzvorriehtungen, Genauigkeita. und ScMnheits.
schliff. 1952.. . . . . . . . . . . . . . . . . • . •. . . . . . . . . . . . • . . . . . • • . •. •. • . • •. • . • • . . . . . . . . . .. 107
J'INxELNBUBG: LAppen. 1951.· .................................................... 105
ROTTLER: Wcrkzeugschleifen spangebender MetaUbearbeitungswerkzeuge. 2. AufI.. 1961.. 94
BUXBAUMt: Feilen. 2.AufI..1955 •••••.•••....•••• ........ ........................ 46
HOLLAENDER: Das Sagen der Metalle. 2. AufI.. 1951 ••••••••••••••••••••••••••••••••• 40
BRODNER: Die Fraser. 5. Auti. 1961 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 22
KLEIN: Das FrA.sen. 3. AufI.. 1955 ................................................ 88
KLEIN: Fril.sma.schinen im Betrieb . 1960. . • • • • • • • • • • • • • • • • • . • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •• 120
STA.U: Nachformeinrichtungen fiir Drehbanka (Kopierdrehen). 1954 •••••••..••••••.•• 113
FnmEL!mURG: Die wirtschaftliche Verwendung von Einspindelautomaten. 2. AufI.. 1949 81
FINKELNBUBG: Die wirtschaftliche Verwendung von Mehrspindelautomaten. 2. AufI.. 1949 71
PETZOLDT: Werkzeugeinrichtungen auf Einspindelautomaten. 2. Aufl. 1953 •••••••••••• 83
PETZOLDT: Werkzeugeinrichtungen auf Mehrspindelautomaten. 1953 .••••••••••••••••• 95
WICHMANN: Maschinen und Werkzeuge fiir die spangebende Ho\zbearbeitung. 2.AufI.. 1951 78
(Forl8ewng 3. Umschlagseit6)
WERKSTATTBUCHER
FUR BETRIEBSFACHLEUTE, KONSTRUKTEURE UND STUDIERENDE
HERAUSGEBER DR.-ING. H. HAAKE, HAMBURG
HEFT 43
Das LichtbogenschweiBen
Von
Dr.-Ing. Ernst Klosse
apl. Professor
an der Technischen Hochschule Karlsruhe
Fii n f te neuhearheitete Auflage
(25. bis 30. Tausend)
Mit 119 Abbildungen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
1964
ISBN 978-3-540-03233-5 ISBN 978-3-642-86067-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-86067-6
Inhaltsverzeichnis
Seite
Vorwort ..................................................................... 3
1. Allgemeine Begriffe .. . . ....... . . . . . . . . .. . . . . ... . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1 SchweiBen ...................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 SchweiBbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Kennzeichen der SchweiBbarkeit ........................................... 4
2. Elektrisches MetallschmelzschweiBen.................................... 4
2.1 LichtbogenschweiBen ............. '. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 StrahlschweiBen .................... ,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3. Elektrotechnik ...........' . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . ... . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 12
3.1 Der elektrische Lichtbogen ................................................. ' 12
3.2 Die Stromquellen ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4. SchmelzschweiBnahte .................................................... 18
4.1 VerbindungsschweiBungen. . . . . . . . . . ... . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19
4.2 AuftragsschweiBungen ... . . . . . . . . .... . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21
4.3 Spannungsverhii.ltnisse der SchweiBnahte .................................... 21
5. Werkstoffe ................................................................ 25
5.1 Eisen und Stahl. . . ... . . . . . . . . ....... . . . . . . . . ... . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 25
5.2 Nicht-Eisen (NE) - Schwermetalle und -Legierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30
5.3 Leichtmetalle und Legierungen ............................................. 30
6. Zusatzwerkstoffe ......................................................... 31
6.1 Allgemeiner Dberblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 31
6.2 Stahlelektroden fiir VerbindungshandschweiBungen... . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . ... 32'
6.3 Stahlelektroden und Zusatzwerkstoffe fUr maschinelle VerbindungsschweiBungen . 34
6.4 Stahlelektroden fur Auftragsarbeiten ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 34
6.5 Zusatzwerkstoffe fUr GuBeisenschweiBungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 35
6.6 Elektroden fur NE-Metall-SchweiBungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36
7. Durchfuhrung der SchweiBarbeit ......................................... 36
7.1 Allgemeines ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36
7.2 VerbindungsschweiBungen fiir Stahl.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. 40
7.3 Auftragsarbeiten ......................................................... 50
7.4 GuBeisenschweiBen.. . . . .... . . . . ............ . . . ... . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52
7.5 NE-Schwermetalle und deren Legierungen ...................... ... . . . . . . . . . .. 55
7.6 Leichtmetalle und deren Legierungen ....................................... 57
7.7 Trennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 60
8. Verschiedenes ............................................................. 61
8.1 Prufen der SchweiBarbeit ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 61
8.2 Kostenberechnung der SchweiBnaht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. 62
8.3 Unfallverhutung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62
8.4 Schulung ................................................................ 64
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buche berechtigt
auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und
Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermaun benutzt werden diirften. Alle
Rechte, insbesondere das der 1)bersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Ohne aU8drilckliche Genehmigung des
Verlagcs ist es auch nicht gestattet, die"es Buch oder Telle darans auf photomecha.niRrhem Wege (Photokopie,
Mikrokopie) oder auf andere Art zu verviellliUigen.
Titel Nr. 7025
Vorwort
Das Werkstattbuch Heft 43 liegt in der 5. Auflage vor. Seit Erscheinen der
4. Auflage hat sich das Gebiet der SchweiBtechnik im allgemeinen, das des Licht
bogenschweiBens insbesondere wesentlich erweitert. Es sind neue Verfahren hinzu
gekommen, die alteren Verfahren wurden gerateseitig und vor aHem durch die
neuen SchweiBzusatzwerkstoffe erheblich verbessert. Neue Erkenntnisse der Vor
gange beim LichtbogenschweiBen erlauben nun die Anwendung auf Arbeiten, die
fruher nicht in Betracht gezogen werden konnten.
Um durch diese wichtigen Erweiterungen den gegebenen Buchumfang nicht zu
uberschreiten, wurden einige Kapitel, die nicht direkt mit dem LichtbogenschweiBen
zusammenhangen, ganz fortgelassen. Kurzungen bei der Besprechung der zu
schweiBenden Werkstoffe wurden aus dem gleichen Grunde vorgenommen und daffu
auf andere Werkstattbucher hingewiesen. Die Zahl der DIN-Blatter, die sich auf das
SchweiBen beziehen, hat sich in letzter Zeit so vermehrt, daB die Aufzahlung aller
Blatter unmoglich war (s. DIN-Taschenbuch 8 "SchweiBtechnische Normen und
Vorschriften") .
Es ist zu hoffen, daB das Buch auch in der neuen Auflage Freunde gewinnt.
Fur Hinweise und Verbesserungsvorschlage ist der Verfasser stets dankbar.
1. Allgemeine Begriffe
1.1 Schwei8en. Nach DIN 1910 ist MetallschweiBen ein Vereinigen metallischer
Werkstoffe unter Anwendung von Warme oder von Druck oder von beiden, und
zwar mit oder ohne Zusetzen von artgleichem Werkstoff (Zusatzwerkstoff) mit
gleichem oder nahezu gleichem Schmelzbereich.
1.2 Schwei8barkeit. SchweiBbarkeit bedeutet die Fahigkeit eines Werkstoffes,
sich unter gegebenen Bedingungen zu einer schweiBgerechten Konstruktion ver
schweiBen zu lassen nnd dem Verwendungszweck zu genugen.
SchweiBbarkeit bedeutet:
N ichtriJ3bildung ("SchweiBris Bindefiihigkeit; spielt fur Eignung der ganzen Verbin
sigkeit"). Risse kiinnen im Stahl eine geringere Rolle, dung, vor aHem hinsichtlich
SchweiBgefuge langs und quer wohl aber fur GuBeisen (Un der Festigkeit und Zahigkeit
zur Naht oder im Ubergangs miiglichkeit des SchweiBens von Naht, Ubergangszoneund
gefUge oder im Grundwerk· von verbranntem - versan Grundwerkstoff, evt!. auch
stoff auftreten, und zwar als detem - GuB) und auch fUr bei anormalen Temperaturen
Mikro- oder Makrorisse. Sie manche Leichtmetallegie (Bilder 1.01 u.1.02)undKorro
kiinnen in den Korngrenzen rungen, wenn sie mit einem sionsfestigkeit der verschiede
oder durch die Kristalle ver ungeeigneten Zusatzwerkstoff nen Gefiige.
laufen. geschweiBt werden.
Anmerkung: Die ersten vier Auflagen dieses Buches sind 1931, 1936, 1942 und 1950 er
schienen.
Mit den verschiedenen Gebieten der SchweiBtechnik befassen sich noch folgende Werkstatt
bucher:
Heft 13: SCHIMPKE, Die neueren SchweiBverfahren mit besonderer Berucksichtigung der Gas-
schweiBtechnik, 7. Auf!. in VorbPreitung.
Heft 73a/b (Doppelheft): BRUNSTjFAHRENBACH, WiderstandsschweiBen, 3. Auf!. 1962.
Heft 74: HESSE, Praktische Regeln fUr den ElektroschweiBer, 4. Auf!. 1958.
Heft 85: RWKEN, Das SchweiBen der Leichtmetalle, 2. Auf!. 1949.
Heft 102: KLOSSE, SchweiBtechnische Berechnungen, 1951.
1*
4 Elektrisches MetalischmelzschweiBen
SchweiBbarkeit hangt vom Werkstoff und seinen Legierungsbestandteilen ab, die ge
wollt oder ungewollt in den SchweiBzonen sind, wobei die Art der Bindung - "physikalische
Bindung", z. B. L6sung von Sauerstoff oder
~c ~~ Stickstoff im Eisen, oder "chemische Bindung",
:g ::t: z. B. Bildung von Eisenoxyden oder Eisennitriden
- einengroBen Unterschied bedeutet. Zustand des
Werkstoffes,Warmebehandlung, Abkiihlung, Ge
r - • fUgeart haben Einfliisse auf die SchweiBbarkeit,
desgleichen UnregelmaBigkeiten, wie z. B. Sei
gerungen (Entmischungen), Doppelungen, Alte
rungen. Damit hangt auch eng das Herstellungs-
verfahren des Werkstoffes zusammen. In der
. SchweiBkonstruktion wird die SchweiBbarkeit
. . beeinfluBt von dem Spannungszustand in der
Naht. Ein mehrachsiger Spannungszusta~.d setzt
die SchweiBbarkeit wesentlich herab. Ahnlich
Bild 1.01. Absinken der Bild 1.02. Absinken der wirken bestimmte Kraftrichtungen in oder auf
Harte in der Naht Harte in der iJbergangs- der SchweiBnaht. Schubspannungen gelten im
zone allgemeinen als gefahrlicher als Zugspannungen.
Bilder 1.01 u. 1.02. Schematische Darstellung des Hierbei spielt die Werkstoffdicke eine gewisse
Festigkeitsverhaltens ungeniigender SchweiBverbin- Rolle, die sich nicht nurtechnologisch durch evtl.
dungen
schnellere Warmeabfuhr (also "Abschreckung")
auswirkt, sondern auch durch die Tatsache, daB sich in einer dickwandigen SchweiBkon
struktion eher ein dreiachsiger Spannungszustand einstellen kann als in einer diinnwandigen.
DaB der Zusatzwerkstojj auch von Bedeutung ist, ist naheliegend, desgleichen die verschie
denen SchweiBverfahren mit ihren so sehr unterschiedlichen Einfliissen. Neben gewissen chemi
schen Einwirkungen sind hier vor allem die Warmebilanz bzw. die Art der Warmezufiihrung
und -abfUhrung entscheidend; schlieBlich auch die Betriebstemperatur und die Belastungs
geschwindigkeit. Zusammenzufassen ist, daB die "SchweiBbarkeit" ein sehr komplexer Begriff
ist, der von den verschiedensten Faktoren beeinfluBt wird. "SchweiBsicherheit" bezieht sich
auf Stahlwerkstoffe. Es sind fUr diesen Begriff verschiedene Definitionen m6g1ich, jedoch spielt
hierbei die SprOdbruchempfindlichkeit (also Werkstoffragen, "SchweiBempfindlichkeit") eine
groBe Rolle (s. auch Abschn. 4.3).
1.3 Kennzeichen der SchweiBbarkeit. Nach vorstehendem kann es eindeutige
Kennzeichen der SchweiBbarkeit nicht geben. Friiher spielte die AufschweiBbiege-
. ~ probe nach KOMMERELL (s. DIN 17lO0) die
mm groBte Rolle, heute mehr die Kerbschlagprobe
in den verschiedensten Abmessungen und Ab
-- wandlungen. Da beobachtet wurde, daB bei
Temperaturriickgang die absinkende Kerbza
higkeit fUr die SchweiBbarkeit charakteristisch
ist, wurde der "Steilabfall" als kennzeichnend
Tleflage ~..J.L,.4..L..<'-"-'-+' aufgenommen (s. Bild 1.03). Entscheidend hier
bei ist nicht so sehr die GroBe der "Hochlage",
ZO' also der hohe Wert in kpmjcm2 (oder seltener
Bild 1.03. Schemati~che Darstellung des kpmjmm2), sondern die Temperatur, bei welcher
Steilabfalles der Kerbz1lhigkeit verschie der Steilabfall AB beginnt. Wiinschenswert ist
dener Stahlsorten (a uniegierter, unberu
higterStaht; b hochlegierter Chrom-Nickel ein Stahl, bei welchem der Steilabfall erst bei
stahl) in Abh1lngigkeit von der Tempe
ratur. c S!.reubereich der Untersuchungs- niederen Temperaturen beginnt.
ergebnisse
2. Elektrisches MetallschmelzschweiBen
Die Eilder 2.0l und 2.02 geben schematisch einen allgemeinen Dberblick.
2.1 Lichtbogenschweillen
2.11 Offenes LichtbogenschweiBen. Der Lichtbogen brennt offen, er kann von
auBen durch Schutzglaser beobachtet werden. Diese SchweiBung ist die iibliche
LichtbogenschweiBen 5
und meist angewendete. Sie erfordert auBer Bereitstellung der entsprechenden Ge
rate keine besondere Vorbereitung.
GasschweiBen
Lichfbagen mil
L . hi {Mefallelekfrode
of j:ItB: nes IC -
bogenschweiOen
Lichfbogen mif
Kohleelekfrode
L·_LI {US-SChweioen
Lichtbogenschwell1en veruJe cltf. Jle s IUI-
bogenschwell1en
Schmelz UP -Schweif}en
. schweiBen
alomares Lieht-
S. hu fz. gas-L. hI {bogenschweioen
C Ie -
bogenschweiOen
Edelgas -Lichl-
bogenschweif}en
Wtdersfandsschmelz
schwell1en
aluminolhermisches
Schmelzschwell1en
!1efall
schwell1en --{ {j'aswulsfschweiOen
{j'aspref}schweiOen
{j'asabbrennschwei/Jen
Llchtbogenprellschwei/Jen
PreOstumpf -
d. { schweiOen
f/Y./"/uJ ersmJ n s-
slumpfschweilJen
Abbrennslumpf-
Pref} WidersfandspreO - { 1schwe i/Jen
schwei!len
schweif}en Punklschwei!len
Wtderstandspunkf-
u. NahtschweiOen
Buckelschwei/Jen
Nahtschwei/Jen
aluminothermisches
PreOschwell1en
{j'iellpref}schwei/Jen
feuerschweillen
Bild 2.01. Schema der SchweiEverfabren nacb DIN 1910 (August 1954)
2.111 KohlelichtbogenschweiBen. 1. Verjahren von Benardo8 (Bild 2.03). Der positive
(+) Pol der Strom que lie wird mit dem Werkstiick, der negative (-) Pol mit einem Kohlestab
verbunden. Beriihrt man bei AnschluB an eine geeignete Stromquelle das Werkstiick mit dem
Kohlestab, so entsteht ein Lichtbogen, in dessen Hitze die Beriihrungsstelle und ein evtl. zu
gegebener Draht schmelzen. Ein geeignetes Flufimittel, z. B. verdiinntes Wasserglas, kann einen
gewissen Schutzder Schmelzstelle vor den Einwirkungen der Luft ausiiben. Durch eine "Blas
spule" (stromdurchflossene Windung vor dem Lichtbogen) kann der Lichtbogen stabilisiert
werden. Es k6nnen Stahl und in gewissem Umfange auch NE-Metalle geschweiBt werden. Das
Verfahren wird nur noch in Ausnahmefallen angewendet.
2. Verfahren von Zerener (Bild 2.04). Der Lichthogen wird zwischen 2 Kohlestaben gezogen
und durch eine Blasspule stichflammenartig ausgelenkt. Anwendungen nur noch in Ausnahme
fallen.
2.112 MetallichtbogenschweiBen (Verfahren von Slavianoff, Bild 2.05).
Der eine Pol der Stromquelle liegt am Werkstiick, der andere an einem Metallstab,
der Elektrode. Beriihrt die Elektrodenspitze das Werkstiick, so entsteht bei einer
6 Elektrisches MetallschmelzschweiBen
Kohlelichfbogenschweiflen -{ tfenardas
(2.111) Zerener
-f
Sframarf
Mefallichfba;enschwei/Jen
Elekfrade
(2.112)
offenes Lichfbogen Fuhrung
schweillen (2.11)
afomares Schutz-
gasschwei!len
WIr;
MI(J.
Schufzgasschwei/Jen (2.113)
Lichfbogen - CO
2
schweillen (2.1)
Sanderg as
Lichfbogen -Argon -
Punkfschweillen
US - Schwei!len (2.121)
elekfrisches verdeckfes Lichf-{ UP. - Schwei/Jen (2.122)
Meiallschmelz - bogenschwel/Jen
schweillen (2) (2.12) t ES - Schweillen (2.123)
(i[;rfelschwel/Jen (2.124)
t
Elekfronensfrahl- geschlossener Plasmabrenner
schwei/Jen (2.21) (2Z21)
Sfrahlschwei- Plasmaschwei/Jen offener wandsfabllisierfer
/Jen (2.2) (2.22) Plasmabrenner (2.222)
Laserschwei!len offener gaswirbelsfabilisierfer
(2.23) Plasmabrenner (2.223)
-f
fiasschmeluchwei!len
£ h /, h ~ aluminofhermisches Schmelz-
c me zsc wei en schweillen
fiiellschweillen 1
Bolzenschwei/Jen
Prellslumpfschwei!len
miN zu dem Thema Abbrennschweillen
r1. Buches gehorende Widersfandsschweillen Punkfschwei!len.
Schweillverfahren
Buckelschweillen
Nahfschwei!len
aluminolhermisches Pre!l-
schwei/Jen
Pre!lschweillen feuerschweillen
Kalfprellschweillen
Ulfraschallschweillen
Bild 2.02. Schema der SchweiBverfahren nach den nachstehenden Ausfiihrnngen
£7ektro177t7gnet
Bild 2.03. Verfahren von BENARDOS Bild 2.04. Verfahren von ZERENER Bild 2.05. Verfahren von SLAVIANOFF
geeigneten Stromquelle ein Lichtbogen, in dessen Hitze die E1ektrodenspitze ab
und die Beriihrungsstelle des Werkstiickes anschmilzt. Das Verfahren ist nach fo1-
genden drei Gesichtspunkten zu kennzeichneil.
Lichtbogenschwei.l3en 7
1. Verwendete Stromart. Gleich-oder Wechselstrom, wobei man bei Wechselstrom
weiterhin nach der Frequenz unterscheiden kann. Meist wird Netzfrequenz ver
wendet, also in Europa meist 50 Per./sek. Fiir Sonderzwecke wird auch mit hoheren
Frequenzen gearbeitet, schlieBIich in SonderfiilIen mit Hochfrequenziiberlagerung,
indem man dem SchweiBstrom einen schwacheren hochfrequenten Wechselstrom
iiberlagert, der das Ziinden des Lichtbogen erleichtert. Durch die verschiedene
Polaritat beim GleichstromIichtbogen konnen verschiedene Effekte erzielt werden,
die bei Verwendung verschiedener Elektroden und bei verschiedenen Grundwerk
stoffen und Arbeiten ausgenutzt werden.
2. Art der Elektroden. Blanke oder mit Schlacken versetzte ("Blankdraht
schweiBung") oder mit Umhiillstoffen iiberzogene Elektroden, die verschiedene
Aufgaben zu erfiillen haben (s. Kap. 6).
3. Fiikrung der Elektrode. Dblicherweise von Hand ("Handlichtbogenschwei
Bung"). Wird die Elektrode von einer maschinellen Einrichtung gefiihrt und der
Lichtbogen in erforderIicher Lange von einer elektrischen Steuereinrichtung ge
halten, so spricht man von maschineller SchweiBung. Bei der halbautomatischen
SchweiBung wird lediglich die Lichtbogenlange von der automatischen Einrichtung
gesteuert, bei der vollautomatischen SchweiBung werden Steuerung und Fiihrung des
Lichtbogens bzw. des Werkstiickes maschinell ausgefiihrt. Halbautomatisch kann
man die verschiedensten Nahtformen schweiBen, vollautomatisch vornehmlich
lange, durchlaufende, gleichmiiBig dicke Niihte. Unterschiede bestehen in der Art
der verwendeten Elektroden und der verwendeten Verfahren. Vorteile liegen in er
hOhter SchweiBgeschwindigkeit und in der Moglichkeit, mit angelernten Schwei
Bern gute Ergebnisse zu erzielen.
2.113 SchutzgasschweiBung. Zum Schutz des iibergehenden hocherhitzten
Metalls der Elektrode vor den Einwirkungen der Luft wird ein Schutzgas zugeleitet,
das den Werkstoff wahrend des Dberganges und zum Teil auch wiihrend des Er
kaltens umhiillt. Verwendet man z. B. Wasserstoff, so verbrennt dieser mit dem den
Lichtbogen umgebenden Luftsauerstoff zu Wasserdampf und schiitzt den Licht
bogen. Der Wasserdampf wird dann unter Aufnahme von Warme aus dem Licht
hogen bei 2200 °C wieder teilweise in Wasserstoff und Sa uerstoff zerlegt (dissoziiert),
um schlieBlich wieder unter Riickgabe der Wiirme zu verbrennen und als iiber
hitzter Wasserdampf abzustromen.
1. Atomare Lichtbogen8chweij3ung (Verfahren von LANGMUIR, Fabrikname "Arcatom-Ver
fahren", Bild 2.06). Der Lichtbogen wird zwischen 2 Wolframelektroden gezogen, die nur un
wesentlich abbrennen. Wasserstoff wird durch den Licht-
bogen geblasen. Durch die groBe Hitzewirkung zerlegt sich
der Wasserstoff in seine Atome, die sich unter Warmeab
gabe hinter dem Lichtbogen wiedervereinigen. Diese Warme
und die strahlende Hitze des Lichtbogens bilden die Energie
zufuhr. Die Verbrennung des Wasserstoffes ist warmebilanz
maBig von untergeordneter Bedeutung; es wird dadurch
lediglich die Schutzwirkung vor den Lufteinfliissen erzielt.
Eine Sonderwechselstromquelle sorgt fiir die notwendige
hohe Lichtbogenziindspannung. Das Verfahren wird heute
wohl nur noch in Ausnahmefallen angewendet, z.B. fiir das
SchweiBen von Silber.
2. WIG-Verfahren ("Wolfram-Inert-Gas"-Ver-
fahren; Fabriknamen "Argonarc "-udn "HeI i' arc"- BU(Ad to2m.0a6r. e VWerafsasherrsetno fvfsocnh wLeAiNBGuMngU)I R
Verfahren, Bild 2.07). Um eine nicht abbrennende
Wolframelektrode wird ein Schutzgas, meist Argongas, seltener HeIiumgas, vorge
sehen. Vorstehende Blechkanten (z. B. bei der Bordelnaht) werden eingeschmolzen,
auch evtl. ein Zusatzdraht. Wechselstrom (mitunter mit Hochfrequenziiberlagerung)
8 Elektrisches MetallschmelzschweiBen
ist gut verwendbar fUr SchweiBungen von Aluminium- und Magnesiumlegierungen_
Gleichstrom mit der Elektrode am Minuspol fiir Kupfer und Nickel und ihre Legie
rungen sowie fiir hochlegierte Stahle. Gleichstrom mit
der Elektrode am Pluspol wird selten angewendet ; die
ses Verfahren hat die geringste Elektrodenbelastung.
3. MIG-Verjahren ("MetaH-Inert-Gas"-Verfahren;
Fabrikname SIGMA-Verfahren, Bild 2.08). Der Licht
bogen wird zwischen dem maschineH zugefUhrten Zu
satzdraht (Elektrode) und dem Werkstiick gebildet.
Schutzgas, meist Argon, deckt das iibergehende Metall
abo Die Anlagen arbeiten halbautomatisch (Fiihrung
der SchweiBpistole von Hand, Zufiihrung des Drahtes
BUd 2.07. WIG·Yerfahren yom Automaten) oder voHautomatisch, wobei auch
die Pistole maschinell gefiihrt wird. Der Draht wird
mit hohem Strom belastet, so daB die Arbeitsgeschwin
digkeit hoch ist. Die Strahlung des Lichtbogens ist
sehr intensiv.
4. Schutzgas Kohlendioxyd. Es handelt sich auch
wieder wie bei Wasserstoff (Wasserdampf) urn ein
dissoziierbares Gas. Es wird aus Ersparnisgriinden
anstelle von Argon beimMI G-Verfahren zum SchweiBen
von unlegierten Stahlen, Fein- bis Grobblechen ver
wendet. Die Oberflache ist sehr rauh, auch meist viele
Spritzer, aber sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten.
Durch das billige Schutzgas ist das Verfahren beson
BUd 2.08. MIG·Yerfahren
ders wirtschaftlich.
5. Schutzgas Sondergasgemisch. Durch Zusatz von Sauerstoff zu Argon (1 bis 5%)
erreicht man ein Aufheizen der Badoberflache, dadurch ein leichtes FlieBen des
Schmelzbades und ein besseres Entgasen. Ein Eindringen des Sauerstoffes in das
Schmelzbad wird verhindert durch Legierungsbeigaben des Zusatzdrahtcs, wie
Mangan, Silizium, Kohlenstoff. Auch werden mitunter Schutzgase angewendet,
bestehend aus Argon und 10 bis 60% Kohlendioxyd. Neben Verbilligung des
Schutzgases besteht der weitere Vorteil, hiermit unlegierte Stahle besonders gut ver
schweiBen zu k6nnen. Es sind auch schon Versuche unternommen worden, mit
Wasserdampf, meist in iiberhitzter Form, als Schutzgas zu arbeiten. Zur praktischen
Anwendung ist aber dieses Verfahren nicht gelangt.
6. Lichtbogen-Argon-PunktschweifJung. Durch ein besonderes, elektrisch ge
steuertes Gerat wird an einer Stelle ein Lichtbogen gezogen, der mit oder ohne
Zusatzdraht das erste Blech durchschmilzt und das zweite darunterliegende Blech
anschmilzt, wodurch eine Verbindung erzeugt wird. Das Verfahren wird in neuerer
Zeit vor aHem bei Leichtmetallen und ihren Legierungen angewendet.
2.12 Verdecktes LichtbogenschweiBen. Der Lichtbogen kann von auBen nicht
ohne weiteres beobachtet werden.
2.121 US -S ch we iBung ("Unter-Schienen".SchweiBung, Bilder2.09 u. 2.10). Einestarkum
htillte, mitunter 1 m lange Elektrode wird in die Nahtfuge (meist KehInaht) gelegt und mit einer
entsprechend ausgebildeten Kupferschiene zugedeckt. Der elektrische Strom wird an dem blan
ken Elektrodenende zugefiihrt, der Anfang wird gegen das Werkstiick, das an dem anderen Pol
der Stromquelle liegt, geziindet; der Lichtbogen brennt und fiillt, gedriickt durch die Schiene,
die Fuge aus. Man kann auch in einer langeren Nahtfuge eine Elektrode an die andere legen, so
daB der Anfang einer Elektrode von dem Ende der vorhergehenden geziindet wird. Die Kupfer
schienen kiinnen begrenzte Lange haben, miissen aber dann entsprechend dem Fortschreiten
der Naht weitergesetzt werden. Das Verfahren hat den Vorteil, daB ein Bedienungsmann zwei