Fuegetechnik_Schweisstechnik_LP
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Schmelzbadverhalten:<br />
Einige Verunreinigungen wie Sauerstoff und Schwefel<br />
senken die Oberflächenspannung bzw. Verändern den<br />
Oberflächenspannungs-Temperaturgradienten des<br />
Schmelzbades. Dies führt bereits bei kleinsten Gehalten<br />
zu einer Umkehrung der Strömungsrichtung und damit<br />
zu einer Änderung der Nahtgeometrie (Marangonie-<br />
Konvektion) (Bild 2.1-2).<br />
Verdampfungstemperatur:<br />
Legierungselemente mit niedriger Verdampfungstemperatur<br />
verursachen beim Schweißen Poren.<br />
Sauerstoff 0,010 % 0,015 %<br />
©FH GE<br />
Strömungsrichtung<br />
1 mm<br />
Bild 2.1-2. Einfluss des Sauerstoffgehalts auf die<br />
Nahtgeometrie beim WIG-Schweißen mit identischen<br />
Schweißparametern und nominell gleicher Werkstoffzusammensetzung<br />
(X5CrNi 18-10).<br />
Schmelzbereich:<br />
Dieser liegt zwischen der Liquidus- und Solidustemperatur und verleiht dem Schweißbad eine gewisse<br />
Modellierfähigkeit, was bei reinen Metallen mit einem definierten Schmelzpunkt nicht der Fall ist.<br />
Die metallurgischen Eigenschaften beziehen sich auf Merkmale wie Seigerungen, Einschlüsse, Anisotropie,<br />
Korngröße und Gefügeausbildung im Werkstoff.<br />
Beim Schweißen sind auch Kenntnisse der folgenden physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs wichtig:<br />
Ausdehnungsverhalten:<br />
Je höher der Ausdehnungskoeffizient ist, umso größer ist der Verzug der Schweißteile oder – wenn eine<br />
Spannvorrichtung benutzt wird – die verbleibenden Eigenspannungen im Bauteil.<br />
Wärmeleitfähigkeit:<br />
Je höher die Wärmeleitfähigkeit eines Werkstoffs ist, umso rascher fließt die Wärme von der Schweißstelle<br />
ab. In dieser Beziehung erweist sich Kupfer mit seiner hohen Wärmeleitfähigkeit als schlecht schweißgeeignet.<br />
Demgegenüber besitzen austenitische CrNi-Stähle eine vergleichsweise sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit<br />
und stauen entsprechend die Wärme beim Schweißen und dem nachfolgenden Abkühlen. Dies<br />
muss beim Schweißprozess beachtet werden.<br />
Schmelzpunkt:<br />
Die Höhe des Schmelzpunkts bei reinen Metallen gibt in Verbindung mit der spezifischen Wärmekapazität<br />
und der latenten Schmelzwärme Auskunft, wie der Energiebedarf beim Schweißen zu bemessen ist.<br />
Festigkeit und Zähigkeit:<br />
Grundsätzlich steht die Festigkeit in Konkurrenz zur Zähigkeit; somit verhalten sich hoch- und höherfeste<br />
Werkstoffe zunehmend spröde, was beim Schweißen zu beachten ist.<br />
Schweißsicherheit<br />
Eine geschweißte Konstruktion muss sicher sein! Diese Sicherheit ist dann vorhanden, wenn mit dem<br />
verwendeten Werkstoff das Bauteil aufgrund seiner konstruktiven Gestaltung unter den vorherrschenden<br />
Betriebsbedingungen funktionsfähig bleibt. Im Übrigen muss die Konstruktion nicht nur werkstoffgerecht,<br />
sondern auch schweißgerecht gestaltet sein. Die hier eingehenden Faktoren sind mannigfaltig und werden<br />
ebenfalls nur beispielhaft aufgelistet:<br />
Konstruktive Gestaltung<br />
Kraftfluss im Bauteil:<br />
Es ist ein möglichst gleichmäßiger Kraftfluss anzustreben. Daher ist bei dynamischer Belastung eine I-Naht<br />
am Stumpfstoß gegenüber einer Kehlnaht am T-Stoß zu bevorzugen.<br />
Anordnung der Schweißnähte:<br />
Sie können quer (ungünstiger) oder längs (günstiger) zur Hauptbeanspruchungsrichtung verlaufen. Des<br />
Weiteren sollen kreuzende Nähte oder Nahtanhäufungen vermieden werden, da sie den rissbegünstigenden<br />
dreiachsigen Spannungszustand fördern.<br />
Werkstückdicke:<br />
Bei großen Blechdicken können metallurgische Unregelmäßigkeiten im Querschnitt auftreten. Darüber hinaus<br />
stellt sich mit zunehmender Blechdicke der dreiachsige Spannungszustand ein. Gleichfalls geht mit<br />
zunehmender Blechdicke die zweidimensionale Wärmeableitung in die dreidimensionale über, was eine<br />
schnellere Abkühlung zur Folge hat.<br />
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