Fahrenwaldt / Schuler Praxiswissen Schweißtechnik

Werkstoffe, Prozesse, Fertigung
2.Auflage 2006
ISBN: 978-3-8348-9192-1
Verlag: Vieweg & Teubner
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 654 Seiten, eBook

Reihe: Vieweg Praxiswissen

Schweißen ist nach wie vor das wichtigste Fügeverfahren. Neben der unübertroffenen Wirtschaftlichkeit erlaubt es konstruktive Ausführungen, die in hohem Maße die Bedürfnisse nach Flexibilität und Gewichtsoptimierung berücksichtigen. Dieses Buch stellt alle relevanten und modernen Verfahren der Schweißtechnik vor und gibt umfassende Informationen zur anforderungs- und anwendungsgerechten Gestaltung von Schweißkonstruktionen. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und ein Kapitel zur Qualitätssicherung geben wichtige Hinweise für die Praxis. Beispiele von Schweißnahtberechnungen sind enthalten. Im Anhang befinden sich zahlreiche Einstelltabellen und umfangreiche Angaben zu Normen.
Diese Auflage wurde normenkonform aktualisiert und die bildliche Darstellung qualitativ verbessert.

Prof. Dr.-Ing. Hans J. Fahrenwaldt, vorm. FH Reutlingen, ist heute als beratender Ingenieur tätig.
Prof. Dr.-Ing. Volkmar Schuler leitete an der FH Ulm das Schweißtechniklabor und lehrte die Gebiete Werkstoffkunde und Schweißtechnik. Er ist heute als beratender Ingenieur im Steinbeis-Transferzentrum an der Hochschule Ulm für Fügetechnik an Kunststoffen und Metallen tätig.

Zielgruppe

Lower undergraduate

Autoren/Hrsg.

Fahrenwaldt, Hans J.

Schuler, Volkmar

Weitere Mitwirkende

Twrdek, Jürgen

Wittel, Herbert

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;6
2;1 Einleitung;14
3;2 Schmelzschweißprozesse;20
3.1;2.1 Gasschmelzschweißen (G/31*);20
3.2;2.2 Metall-Lichtbogenschweißen (11);30
3.3;2.3 Schutzgasschweißen (SG);61
3.4;2.4 Gießschmelzschweißen (AS/71);81
3.5;2.5 Elektronenstrahlschweißen (EB/51);82
3.6;2.6 LASER-Schweißen (LA/52);84
3.7;2.7 Elektroschlackeschweißen (RES/72);94
4;3 Prozesse des Pressschweißens;96
4.1;3.1 Widerstandspressschweißen;96
4.2;3.2 Gaspressschweißen (GP/47);106
4.3;3.3 Lichtbogenpressschweißen;106
4.4;3.4 Diffusionsschweißen (D/45);110
4.5;3.5 Reibschweißen (FR/42);112
4.6;3.6 Kaltpressschweißen (KP/48);114
4.7;3.7 Sprengschweißen (S/441);115
4.8;3.8 Ultraschallschweißen (US/41);117
5;4 Löten;119
6;5 Metallkleben;126
7;6 Fügen durch Umformen;136
8;7 Kunststoffschweißen;141
9;8 Auftragschweißen und Thermisches Spritzen;150
9.1;8.1 Auftragschweißen (siehe auch Kapitel 14.6.3);150
9.2;8.2 Thermisches Spritzen;156
9.3;8.3 Verfahren des Thermischen Spritzens;157
9.4;8.4 Wirtschaftlichkeit des Thermischen Spritzens als Beschichtungsverfahren;166
9.5;8.5 Beispiele wirtschaftlicher Einsätze und Anwendungen;167
10;9 Thermisches Trennen;172
11;10 Flammrichten;184
12;11 Werkstoffe und Schweißen;193
12.1;11.1 Stahl und Eisen;193
12.2;11.2 Nichteisenmetalle;218
13;12 Schweißnahtberechnung;238
14;13 Darstellung und Ausführung von Schweißverbindungen;315
15;14 Anforderungsgerechte Gestaltung von Schweißkonstruktionen;331
16;15 Anwendungsgerechte Gestaltung von Schweißkonstruktionen;394
17;16 Wirtschaftlichkeitsüberlegungen;484
18;17 Qualitätssicherung;490
19;18 Anhang;540
20;Sachwortverzeichnis;626

Schmelzschweißprozesse.- Prozesse des Pressschweißens.- Löten.- Metallkleben.- Fügen durch Umformen.- Kunststoffschweißen.- Auftragschweißen und Thermisches Spritzen.- Thermisches Trennen.- Flammrichten.- Werkstoffe und Schweißen.- Schweißnahtberechnung.- Darstellung und Ausführung von Schweißverbindungen.- Anforderungsgerechte Gestaltung von Schweißkonstruktionen.- Anwendungsgerechte Gestaltung von Schweißkonstruktionen.- Wirtschaftlichkeitsüberlegungen.- Qualitätssicherung.

Leseproben

5 Metallkleben ,(S. 115-116)

Das Metallkleben kann definiert werden als Prozess zu Herstellung einer festen Verbindung von gleichen oder unterschiedlichen Metallen durch eine artfremde Substanz, die infolge einer chemischen Härtungsreaktion verfestigt wird und die Teile durch Oberflächenhaftung (Adhäsion) sowie zwischen- und innermolekulare Kräfte (Kohäsion) im Kleber miteinander verbindet. Wie in der Definition zum Ausdruck kommt, kann das Kleben zum Verbinden gleicher oder verschiedenartiger Metalle untereinander, aber auch zur Verbindung von Metallen mit anderen Werkstoffen, wie z. B. Kunststoffen oder Verbundwerkstoffen, verwendet werden. Es muss als Ergänzung der anderen Fügeverfahren angesehen werden und kann auch in Kombination mit diesen angewandt werden.

Gegenüber den anderen Fügeverfahren bietet das Kleben verschiedene Vorteile wie
– keine Schwächung des Materials,
– fast gleichmäßige Spannungsverteilung,
– großzügigere Toleranzanforderungen,
– glatte saubere Oberflächen,
– geringes Gewicht,
– Verbindungsmöglichkeiten für größere Flächen und verschiedenartige Werkstoffe,
– keine thermische Beeinflussung der Fügeteilwerkstoffe,
– Herstellung gas- und flüssigkeitsdichter Verbindungen,
– hohe Schwingungsdämpfung,
– korrosionsbeständig,
– verzugsarmes Fügen,
– hohe Schwingungsfestigkeit,
– Verbindung auch sehr dünner Fügeteile,
– Möglichkeit der Automatisierung.

Als Nachteile stehen diesen Vorteilen gegenüber
– aufwändigere Werkstückvorbereitung,
– begrenzte Festigkeit,
– schwierige Dimensionierung der Verbindung,
– hohe Fertigungszeiten,
– schwierige Prüfung der Verbindung,
– Festigkeitseinbußen durch Alterung,
– geringe Warmfestigkeit,
– klebgerechte Gestaltung des Bauteils erforderlich,
– schlechte Lösbarkeit,
– schwierige Instandsetzung,
– Arbeitsschutzprobleme.

Hauptanwendungsgebiet des Klebens ist derzeit noch der Flugzeugbau, wo im zivilen Bereich etwa 70 % der Verbindungen geklebt sind. Zunehmend wird das Kleben auch im Automobilbau (Karosseriemontage) und im Maschinenbau (z. B. Kleb-Schrumpf-Verbindungen von Naben) verwendet.

Häufig verwendet werden Kombinationen von Kleben und Widerstandspunktschweißen, Stanznieten und Durchsetzfügen. Grundlagen des Klebens Klebungen können als Werkstoffverbunde aufgefasst werden. Neben der Festigkeit der Werkstoffe der beteiligten Fügeteile bestimmt die Festigkeit des Klebstoffs und das Verhalten der Grenzschichten die Gesamtfestigkeit des Systems. Die Festigkeit des Klebstoffs wird von der Kohäsion bestimmt, also von den Bindungskräften im Molekül bzw. zwischen den Molekülen des als Klebstoff verwendeten Polymers. Sie ist kennzeichnend für den Klebstofftyp und nur in engen Grenzen nachträglich beeinflussbar.

Die Haftung zwischen den Fügeteilen und dem Klebstoff beruht auf der in den Grenzflächen wirksamen Adhäsion. Mit Adhäsion sollen intermolekulare Kräfte bezeichnet werden, die zwischen sich berührenden Oberflächen benachbarter Körper aus verschiedenen Materialien wirken. Dieser Kontakt ist dann am engsten, wenn ein Stoff im flüssigen Zustand vorliegt, so dass er sich der Form des anderen vollständig anpassen kann.

Zur Adhäsion sind verschiedene Theorien entwickelt worden. Der einfachste Fall ist die mechanische Adhäsion. Es handelt sich um den Formschluss an Oberflächenrauigkeiten (Hinterscheidungen oder Poren) eines Fügeteils. Dieser Formschluss kann makroskopisch ausgebildet sein, aber auch nur im molekularen Bereich auftreten. Die Theorie der spezifischen Adhäsion geht davon aus, dass beim Kontakt von Fügeteiloberfläche und Klebstoff der energieärmere Zustand vorliegt gegenüber den Energieinhalten der jeweiligen Oberflächen ohne Kontakt.

Damit stellt bei dieser thermodynamischen Betrachtung der gefügte Zustand den stabileren dar. Wasserstoffbrücken und Van-der-Waalsche Kräfte (Dipole) sind hierbei die wichtigsten Bindungen. Unterschieden wird dabei zwischen einem polaren und einem dispersen Anteil an der Adhäsion. Wichtig ist, dass der polare Anteil größer ist, da damit eine bessere Klebbarkeit des Werkstoffs gewährleistet ist. Kommt es darüber hinaus zu einer chemischen Reaktion zwischen den Molekülen des Fügeteils und denen des Klebstoffs, so liegt eine Chemiesorption vor.

Über Autor(innen)

Prof. Dr.-Ing. Hans J. Fahrenwaldt, vorm. FH Reutlingen, ist heute als beratender Ingenieur tätig. Prof. Dr.-Ing. Volkmar Schuler leitete an der FH Ulm das Schweißtechniklabor und lehrte die Gebiete Werkstoffkunde und Schweißtechnik. Er ist heute als beratender Ingenieur im Steinbeis-Transferzentrum an der Hochschule Ulm für Fügetechnik an Kunststoffen und Metallen tätig.