Fuegetechnik_Schweisstechnik_LP

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