Schweißtechnik

Vorwort

Inhalt

1. Grundlagen

1.1 Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580

1.2 Fügen durch Schweißen

1.3 Wirkprinzipien beim Schweißen

2. Schweißbarkeit

2.1 Grundlagen und Einteilung

2.2 Schweißeignung von Stählen

2.3 Schweißsicherheit

2.3.1 Konstruktive Gestaltung

2.3.2 Beanspruchungszustand

2.3.3 Regelwerke zur Auslegung von Schweißkonstruktionen

2.3.4 Anwendung von Finite-Elemente-Methoden zur Bemessung geschweißter Tragwerke

2.4 Schweißmöglichkeit

2.4.1 Grundlagen

2.4.2 Vorbereitungen zum Schweißen

2.4.3 Durchführung des Schweißens

2.4.4 Nacharbeiten beim Schweißen

2.4.5 Anwendung numerischer Simulationen für die Prozessanalyse beim Schweißen

2.5 Qualitätssicherung beim Schweißen

2.6 Arbeitsschutz beim Schweißen

2.7 Schweißen im Produkt-, Umwelt- und Energiemanagement

3. Schweißen mit Lichtbogen

3.1 Grundlagen der Lichtbogentechnik

3.1.1 Physik des Lichtbogens

3.1.2 Zünden des Lichtbogens

3.1.3 Betrieb des Lichtbogens

3.2 Schweißstromquellen zum Lichtbogenschweißen

3.2.1 Überblick

3.2.2 Schweißumformer

3.2.3 Schweißtransformatoren

3.2.4 Schweißgleichrichter

3.2.5 Schweißumrichter

3.2.6 Statische Kennlinien von Schweißstromquellen

3.2.7 Dynamische Eigenschaften von Schweißstromquellen

3.2.8 Regelungsprinzipien zur Arbeitspunktstabilisierung

3.2.9 Modulationsarten bei Impulsstromquellen

3.2.10 Angaben auf dem Leistungsschild

3.3 Schweißbrenner zum Lichtbogenschweißen

3.3.1 Stabelektrodenhalter

3.3.2 Stromkontakteinrichtung zum UP-Schweißen

3.3.3 Schweißbrenner mit nichtabschmelzender Elektrode

3.3.4 Schweißbrenner mit abschmelzender Elektrode

3.3.5 Bolzenschweißpistolen

3.4 Drahtvorschubsysteme zum Lichtbogenschweißen

3.4.1 Grundaufbau

3.4.2 Stirnrollenantrieb

3.4.3 Planetarantrieb

3.4.4 Bauformen mit potenzialführender Drahtelektrode

3.4.5 Bauformen mit nicht potenzialführender Drahtelektrode

3.4.6 Drahtrichteinheiten

3.5 Zusatzwerkstoffe zum Lichtbogenschweißen

3.5.1 Stabelektroden

3.5.2 Schweißstäbe

3.5.3 Massivdrahtelektroden

3.5.4 Fülldrahtelektroden

3.5.5 Schweißpulver zum UP-Schweißen

3.5.6 Schweißpulver zum Plasma-Pulver-Auftragschweißen (PTA)

3.5.7 Schweißbolzen

3.6 Gase zum Lichtbogenschweißen

3.6.1 Aufgaben von Schutzgasen

3.6.2 Eigenschaften von Schutzgasen

3.6.3 Einteilung und Bezeichnung von Schutzgasen

3.6.4 Herstellung von Schutzgasen

3.6.5 Lieferarten und Entnahmestellen

3.6.6 Kennzeichnung von Druckgasflaschen

3.7 Lichtbogenhandschweißen (Prozess 111)

3.7.1 Verfahrensprinzipien und Anlagentechnik

3.7.1.1 Funktionsweise

3.7.1.2 Schweißstromquellen

3.7.1.3 Elektrodenhalter

3.7.1.4 Stabelektroden

3.7.2 Anwendung

3.7.2.1 Allgemeines

3.7.2.2 Reparaturschweißen

3.7.2.3 Auftragschweißen

3.7.2.4 Verbindungsschweißen

3.7.3 Fertigungshinweise

3.7.3.1 Konstruktive Gestaltung und Nahtvorbereitung

3.7.3.2 Zündvorgang

3.7.3.3 Führen der Elektrode

3.7.3.4 Schweißparameter

3.7.4 Fehler beim Lichtbogenhandschweißen

3.7.4.1 Häufige Ursachen und Fehlerbilder

3.7.4.2 Poren

3.7.4.3 Schlackeeinschlüsse

3.7.4.4 Bindefehler

3.7.4.5 Geometrische Unregelmäßigkeiten

3.7.5 Gefährdungen für den Schweißer

3.8 Wolfram-Inertgas­schweißen (Prozess 141)

3.8.1 Verfahrensprinzip und Anlagentechnik

3.8.1.1 Funktionsweise

3.8.1.2 Schutzgase

3.8.1.3 Wolframelektroden

3.8.1.4 Zusatzwerkstoff

3.8.1.5 Schweißstromquellen und Brennertechnik

3.8.2 Verfahrensvarianten

3.8.2.1 Zünden des Lichtbogens

3.8.2.2 Stromart und Polarität

3.8.2.3 Mechanisierungsgrad

3.8.2.4 WIG-Schweißen mit Zusatzwerkstoff

3.8.3 Anwendung

3.8.3.1 Verbindungsschweißen

3.8.3.2 Reparaturschweißen

3.8.3.3 WIG-Orbitalschweißen

3.8.3.4 WIG-Punktschweißen

3.8.3.5 WIG-Engspaltschweißen

3.8.3.6 WIG-Auftragschweißen

3.8.3.7 Sonderanwendungen

3.8.4 Fertigungshinweise

3.8.4.1 Konstruktive Gestaltung und Nahtvorbereitung

3.8.4.2 Zündvorgang

3.8.4.3 Brennerführung

3.8.4.4 Heften

3.8.4.5 Gasschutz

3.8.4.6 Richtwerte

3.8.5 Fehler beim WIG-Schweißen

3.8.5.1 Gaseinschlüsse

3.8.5.2 Bindefehler

3.8.5.3 Wolframeinschlüsse

3.8.5.4 Oxideinschlüsse

3.8.5.5 Häufige Fehlerbilder und Ursachen

3.8.6 Gefährdungen für den Schweißer

3.9 Plasmaschweißen (Prozess 15)

3.9.1 Verfahrensprinzip und Anlagentechnik

3.9.1.1 Funktionsweise

3.9.1.2 Prozess- und Schutzgase

3.9.1.3 Wolframelektroden

3.9.1.4 Zusatzwerkstoff

3.9.1.5 Schweißstromquellen und Brennertechnik

3.9.2 Verfahrensvarianten

3.9.2.1 Zünden des Lichtbogens

3.9.2.2 Stromart und Polarität

3.9.2.3 Mechanisierungsgrad

3.9.2.4 Plasmaschweißen mit Zusatzwerkstoff

3.9.2.5 Schmelzbadausbildung

3.9.3 Anwendung

3.9.3.1 Verbindungsschweißen

3.9.3.2 Plasma-Punktschweißen

3.9.3.3 Plasma-Auftragschweißen

3.9.3.4 Mikroplasmaschweißen

3.9.4 Fertigungshinweise

3.9.4.1 Allgemeines

3.9.4.2 Konstruktive Gestaltung und Nahtvorbereitung

3.9.4.3 Zündvorgang

3.9.4.4 Brennerführung

3.9.4.5 Heften

3.9.4.6 Gasschutz

3.9.4.7 Richtwerte

3.9.5 Fehler beim Plasma­schweißen

3.9.5.1 Gaseinschlüsse

3.9.5.2 Nahtunterwölbung

3.9.5.3 Einbrandkerben

3.9.5.4 Oxideinschlüsse

3.9.5.5 Häufige Fehlerbilder und Ursachen

3.9.6 Gefährdungen für den Schweißer

3.10 Metall-Schutzgas­schweißen (Prozess 13)

3.10.1 Verfahrensprinzip und Anlagentechnik

3.10.1.1 Funktionsweise

3.10.1.2 Schutzgase

3.10.1.3 Zusatzwerkstoff

3.10.1.4 Schweißstromquellen und Brennertechnik

3.10.2 Lichtbogenarten

3.10.2.1 Allgemein

3.10.2.2 Kurzlichtbogen

3.10.2.3 Übergangslichtbogen

3.10.2.4 Sprühlichtbogen

3.10.2.5 Impulslichtbogen

3.10.2.6 Hochleistungs-Kurzlichtbogen

3.10.2.7 Instabiler Lichtbogen

3.10.2.8 Rotierender Lichtbogen

3.10.2.9 Hochleistungs-Sprühlichtbogen

3.10.2.10 Kräfte beim Werkstoffübergang

3.10.3 Verfahrensvarianten

3.10.3.1 Hochleistungsschweißen

3.10.3.2 Energiereduzierte MSG-Prozesse

3.10.3.3 Modifizierte MSG-Impulsprozesse

3.10.3.4 MSG-Hybridprozesse

3.10.3.5 Zünden des Lichtbogens

3.10.3.6 Mechanisierungsgrad

3.10.4 Anwendung

3.10.4.1 Verbindungsschweißen

3.10.4.2 MSG-Engspaltschweißen

3.10.4.3 MSG-Auftragschweißen

3.10.4.4 Sonderanwendungen

3.10.5 Fertigungshinweise

3.10.5.1 Konstruktive Gestaltung und Nahtvorbereitung

3.10.5.2 Zündvorgang

3.10.5.3 Brennerführung

3.10.5.4 Heften

3.10.5.5 Gasschutz

3.10.5.6 Richtwerte

3.10.6 Fehler beim MSG-Schweißen

3.10.6.1 Gaseinschlüsse

3.10.6.2 Bindefehler

3.10.6.3 Häufige Fehlerbilder und Ursachen

3.10.7 Gefährdungen für den Schweißer

3.11 Unterpulverschweißen (Prozess 12)

3.11.1 Verfahrensprinzip und Anlagentechnik

3.11.1.1 Funktionsweise

3.11.1.2 Schweißpulver

3.11.1.3 Elektroden

3.11.1.4 Stromquellen und Brennertechnik

3.11.1.5 Stromart und Polung

3.11.1.6 Mechanisierungsgrad und Aufbau einer UP-Anlage

3.11.2 Verfahrensvarianten des Unterpulverschweißens

3.11.2.1 Schweißpositionen

3.11.2.2 Kaltdrahtschweißen

3.11.2.3 Bandschweißen

3.11.2.4 Heißdrahtschweißen mit zwei Schweißköpfen

3.11.2.5 Paralleldrahtschweißen

3.11.2.6 Tandemschweißen

3.11.2.7 Engspaltschweißen

3.11.2.8 Schweißen mit Metallpulverzugabe

3.11.3 Anwendung des UP-Verfahrens

3.11.4 Fertigungshinweise

3.11.4.1 Konstruktive Gestaltung und Festigkeit

3.11.4.2 Fugenvorbereitung

3.11.4.3 Schmelzbadsicherungen

3.11.4.4 Nahtformung

3.11.4.5 Freie Drahtelektrodenlänge

3.11.4.6 Werkstückneigung

3.11.4.7 Zünden des UP-Lichtbogens

3.11.4.8 Heften

3.11.4.9 Richtwerte

3.11.4.10 Leistungsvergleiche

3.11.5 Fehler beim UP-Schweißen

3.11.6 Spezielle Gefährdungen durch das UP-Verfahren für den Bediener

3.12 Lichtbogenschweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen

3.12.1 Grundlagen

3.12.2 Pressstumpfschweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen (Prozess 185)

3.12.2.1 Verfahrensprinzip

3.12.2.2 Anwendungsbereiche

3.12.2.3 Ausrüstungen

3.12.2.4 Zusatzstoffe

3.12.2.5 Konstruktive Gestaltung und Festigkeit

3.12.2.6 Fertigungshinweise

3.12.3 Schmelzschweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen (MBS-Schweißen)

3.12.3.1 Verfahrensprinzip

3.12.3.2 Anwendungsbereiche

3.12.3.3 Zusatzstoffe

3.12.3.4 Konstruktive Gestaltung und Festigkeit

3.12.3.5 Fertigungshinweise

3.13 Lichtbogenbolzen­schweißen

3.13.1 Grundlagen

3.13.2 Verfahrensprinzip

3.13.2.1 Kondensatorentladungs-Bolzen­schweißen mit Hubzündung (Prozess 785)

3.13.2.2 Lichtbogenbolzenschweißen mit Spitzenzündung (Prozess 786)

3.13.2.3 Hubzündungs-Bolzenschweißen mit Keramikring oder Schutzgas (Prozess 783)

3.13.3 Anwendungsbereiche

3.13.4 Zusatzstoffe

3.13.5 Fertigungshinweise

3.13.6 Ausrüstungen

3.14 Sensorik beim Lichtbogenschweißen

3.14.1 Überblick

3.14.2 Taktile Sensoren

3.14.3 Elektromagnetische Sensoren

3.14.4 Lasersensoren

3.14.5 Lichtbogensensoren

3.15 Gefährdungen beim Lichtbogenschweißen

3.15.1 Elektrischer Strom

3.15.2 Elektromagnetische Strahlung

3.15.3 Rauch, Stäube und Gase

3.15.4 Sauerstoffmangel

3.15.5 Spritzer und Schlacke

3.15.6 Druckgasflaschen

4. Schweißen mit Brenngas-Sauerstoff-Flamme

4.1 Grundlagen der Autogen­technik

4.1.1 Autogenflamme

4.1.1.1 Allgemeines

4.1.1.2 Verbrennung

4.1.1.3 Flammeneinstellung

4.1.2 Autogenbrenner

4.1.2.1 Allgemeines

4.1.2.2 Brennerarten

4.1.2.3 Betreiben der Autogenbrenner

4.1.2.4 Flammenstörungen

4.1.3 Betriebsmittel der Autogentechnik

4.1.3.1 Allgemeines

4.1.3.2 Sauerstoff

4.1.3.3 Brenngase

4.1.3.4 Gegenüberstellung von Gasen der Autogentechnik

4.1.4 Sicherheitshinweise und -vorschriften für den Umgang mit Sauerstoff und Brenngasen

4.1.5 Armaturen und Zubehör

4.1.5.1 Allgemeines

4.1.5.2 Druckminderer

4.1.5.3 Gasschläuche

4.1.5.4 Sicherheitseinrichtungen

4.2 Einteilung der Verfahren der Autogentechnik nach DIN 8522

4.3 Gasschmelz­schweißen (Gasschweißen)

4.3.1 Grundlagen

4.3.2 Anwendung

4.3.2.1 Allgemeines

4.3.2.2 Fugenformen

4.3.2.3 Schweißpositionen

4.3.2.4 Werkstückdicken

4.3.3 Ausrüstung

4.3.4 Zusatzwerkstoffe und Hilfsstoffe

4.3.5 Technologische Merkmale

4.3.5.1 Nachrechtsschweißen (NR)

4.3.5.2 Nachlinksschweißen (NL)

4.4 Gaspressschweißen (Prozess 47)

4.4.1 Verfahrensprinzip

4.4.2 Anwendungsbereiche

4.4.3 Zusatzstoffe

4.4.4 Fertigungshinweise

4.4.5 Ausrüstungen

5. Schweißen mit Widerstandserwärmung

5.1 Einteilung der Widerstandsschweißverfahren

5.2 Widerstandspressschweißen (Prozess 2)

5.2.1 Grundlagen des Widerstandspressschweißens

5.2.1.1 Widerstandserwärmung durch konduktive Stromübertragung

5.2.1.2 Widerstandserwärmung durch induktive Stromübertragung (Prozess 74)

5.3 Ausrüstungen zum Widerstandspressschweißen

5.3.1 Aufbau einer Widerstandsschweißmaschine (konduktive Stromübertragung)

5.3.1.1 Schweißstromquellen für das Punkt-, Rollennaht- und Buckelschweißen

5.3.1.2 Schweißstromquellen für das Abbrennstumpfschweißen und Stumpfschweißen

5.3.1.3 Mechanischer Teil der Schweißeinrichtungen

5.3.2 Aufbau einer Widerstands­schweißmaschine (induktive Stromübertragung)

5.4 Widerstandsschweißverfahren mit konduktiver Stromübertragung

5.4.1 Widerstandspunktschweißen (Prozess 21)

5.4.1.1 Verfahrensmerkmale

5.4.1.2 Verfahrensprinzip/-beschreibung

5.4.1.3 Elektroden

5.4.1.4 Schweißeignung

5.4.1.5 Konstruktive Gestaltung

5.4.1.6 Fertigungshinweise

5.4.1.7 Qualitätsmerkmale, Gütesicherung und Prüfverfahren

5.4.1.8 Schweißanlagenaufbau

5.4.1.9 Qualitätssicherungsgeräte

5.4.2 Rollennahtschweißen (Prozess 22)

5.4.2.1 Verfahrensmerkmale

5.4.2.2 Verfahrensprinzip/-beschreibung

5.4.2.3 Rollenelektroden für Nahtschweißen

5.4.2.4 Schweißeignung

5.4.2.5 Konstruktive Gestaltung

5.4.2.6 Fertigungshinweise

5.4.2.7 Schweißanlagenaufbau

5.4.2.8 Verfahrensvarianten

5.4.3 Buckelschweißen (Prozess 23)

5.4.3.1 Verfahrensmerkmale

5.4.3.2 Verfahrensprinzip/-beschreibung

5.4.3.3 Elektroden zum Buckelschweißen

5.4.3.4 Schweißeignung

5.4.3.5 Konstruktive Gestaltung

5.4.3.6 Fertigungshinweise

5.4.3.7 Qualitätsmerkmale, Gütesicherung und Prüfverfahren

5.4.3.8 Schweißanlagen

5.4.4 Abbrennstumpfschweißen (Prozess 24)

5.4.4.1 Verfahrensmerkmale

5.4.4.2 Verfahrensprinzip/-beschreibung

5.4.4.3 Schweißeignung

5.4.4.4 Konstruktive Gestaltung

5.4.4.5 Prozessparameter

5.4.4.6 Qualitätsmerkmale, Gütesicherung und Prüfverfahren

5.4.4.7 Schweißanlagen

5.4.5 Pressstumpfschweißen (Prozess 25)

5.4.5.1 Verfahrensmerkmale

5.4.5.2 Verfahrensprinzip/ -beschreibung

5.4.5.3 Konstruktive Gestaltung

5.4.5.4 Prozessparameter

5.4.5.5 Schweißanlagen

5.5 Widerstandsschweiß­verfahren mit induktiver Stromübertragung

5.5.1 Induktionsschweißen (Prozess 74)

5.5.1.1 Verfahrensmerkmale

5.5.1.2 Verfahrensprinzip/-beschreibung

5.5.1.3 Schweißeignung

5.5.1.4 Fertigungshinweise

5.5.2 Verfahrensvarianten

5.6 Arbeits- und Gesundheitsschutz

6. Widerstandsschmelzschweißen

6.1 Grundlagen zum Elektroschlacke­schweißen (Prozess 72)

6.2 Elektroschlacke-Verbindungsschweißen

6.2.1 Zusatzwerkstoffe und Pulver

6.2.2 Schweißeignung

6.2.3 Fertigungshinweise

6.2.4 Schweißeinrichtungen

6.3 Elektroschlacke-Auftragschweißen mit Bandelektrode

6.3.1 Zusatzwerkstoffe und Pulver

6.3.2 Fertigungshinweise

6.3.3 Schweißeinrichtungen

7. Schweißen mit Strahlen

7.1 Grundlagen der Strahltechnik

7.2 Lichtstrahlschweißen – Schweißen mit inkohärentem Licht (Prozess 75)

7.3 Elektronenstrahl­schweißen (Prozess 51)

7.3.1 Grundlagen des Elektronenstrahlschweißens

7.3.1.1 Entstehung und Besonderheiten des Elektronenstrahls

7.3.1.2 Elektronenstrahlerzeugung

7.3.1.3 Elektronenstrahlführung

7.3.1.4 Elektronenstrahlschweißanlagen

7.3.2 Anwendung des Elektronenstrahlschweißens

7.3.2.1 Tiefschweißeffekt

7.3.2.2 Vorbereitung der Werkstücke

7.3.2.3 Schweißparameter und Hinweise für die Schweißpraxis

7.3.2.4 Schweißeignung metallischer Werkstoffe

7.3.2.5 Industrielle Anwendung

7.3.3 Weitere Verfahren der Elektronen­strahlmaterialbearbeitung

7.3.4 Strahlenschutz

7.4 Laserstrahlschweißen (Prozess 52)

7.4.1 Grundlagen des Laserstrahlschweißens

7.4.1.1 Entstehung und Besonderheiten von Laserlicht

7.4.1.2 Eigenschaften des Laserlichts

7.4.2 Laseranlagen

7.4.2.1 Laserstrahlquellen

7.4.2.2 Laserstrahlführung

7.4.2.3 Fokussierende Optiken

7.4.2.4 Bewegungseinrichtungen

7.4.2.5 Steuerung und Bedienung

7.4.3 Anwendung des Laserstrahlschweißens

7.4.3.1 Tiefschweißeffekt

7.4.3.2 Vorbereitung der Werkstücke

7.4.3.3 Schweißparameter und Hinweise für die Schweißpraxis

7.4.3.4 Schweißeignung metallischer Werkstoffe

7.4.3.5 Industrielle Anwendung

7.4.4 Weitere Verfahren der Lasermaterialbearbeitung

7.4.5 Strahlenschutz

7.4.6 Gegenüberstellung Elektronenstrahlschweißen – Laserstrahlschweißen

8. Schweißen durch Bewegungsenergie

8.1 Grundlagen zur schweiß­technischen Nutzung kinetischer Energie

8.2 Rotationsreib­schweißen (Prozess 42)

8.2.1 Verfahrensprinzip

8.2.2 Ausrüstungen

8.2.3 Anwendungsbereich

8.2.4 Konstruktive Gestaltung und Festigkeit

8.2.5 Fertigungshinweise

8.3 Rührreibschweißen (FSW – Friction Stir Welding)

8.3.1 Verfahrensprinzip

8.3.2 Ausrüstungen

8.3.3 Anwendungsbereiche

8.3.4 Konstruktive Gestaltung und Festigkeit

8.3.5 Fertigungshinweise

8.3.6 Punktreibschweißen

8.3.6.1 Verfahrensprinzip

8.3.6.2 Anwendungsbereiche

8.4 Ultraschallschweißen (Prozess 41)

8.4.1 Verfahrensprinzip

8.4.2 Anwendungsbereiche

8.4.3 Konstruktive Gestaltung und Festigkeit

8.4.4 Fertigungshinweise

8.4.5 Ausrüstungen

8.5 Kaltpressschweißen (Prozess 48)

8.5.1 Verfahrensprinzip

8.5.2 Anwendungsbereich und Ausrüstungen

8.5.3 Konstruktive Gestaltung

8.5.4 Fertigungshinweise

8.6 Sprengschweißen (Prozess 441)

8.6.1 Verfahrensprinzip

8.6.2 Anwendungsbereich

8.6.3 Konstruktive Gestaltung und Festigkeit

8.6.4 Fertigungshinweise

8.6.5 Spezielle Gefährdungen

9. Schweißen durch festen Körper

9.1 Grundlagen zur schweißtechnischen Nutzung von Heizelementen

9.2 Heizelementschweißen

9.2.1 Verfahrensprinzip

9.2.2 Anwendungsbereich, Ausrüstungen

9.2.3 Konstruktive Gestaltung und Festigkeit

9.2.4 Fertigungshinweise

10. Schweißen mit Metallschmelzen

10.1 Grundlagen der schweiß­technischen Nutzung von Metall­schmelzen

10.2 Gießschweißen (Thermitschweißen)

10.2.1 Aluminothermisches Schmelzschweißen (Prozess 71)

10.2.1.1 Verfahrensprinzip

10.2.1.2 Anwendungsbereich

10.2.1.3 Ausrüstungen

10.2.1.4 Fertigungshinweise

10.2.2 Aluminothermisches Pressschweißen

10.2.2.1 Verfahrensprinzip

10.2.2.2 Anwendungsbereich

10.2.2.3 Fertigungshinweise

10.3 Besondere Gefährdungen

11. Schweißen durch Diffusion

11.1 Grundlagen zur schweißtechnischen Nutzung der Diffusion

11.2 Diffusions­schweißen (Prozess 45)

11.2.1 Verfahrensprinzip

11.2.2 Anwendungsbereich

11.2.3 Konstruktive Gestaltung

11.2.4 Fertigungshinweise

Literaturverzeichnis

Sachwortverzeichnis