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Einfuehrung in die Fertigungslehre
Magdeburg. Fertigungstechnik
Martin Molitor, Eberhard Ambes, Harst Herold «Shaker» Verlag (199-205)
Allgemeine Betrachtungen zum Auftragschweissen
Auftragschweissen ist Beschichten eines Werkstoffes durch Schweissen. Finsichtlich der Waermeneenergie und des Schweisshilfsstoffes bestehen keine wesentlichen Unterschiede zum Verbindungsschweissen. Bei den Schweisszusatzen gibt es bagegen charakteristische Besonderheiten.
Dient das Auftragschweissen nur dem Zweck, fehiendes Material durch artgleichen Werkstoff zu ersetzen, so spricht man von Auftragschweissen mit artgleichem Schweisszusatz. Diese Varinte wird beispielsweise angewendet, wenn an einem Stahigussteil ein Lunker durch Auftragschweissen ausgefuellt werden muss. Der Einfluss der Schweissparameter auf die Eigenschaften des Schweissgutes ist relativ gering, weil die Vermischung von aufgeschmolzenem Grundwerkstoff und abdeschmolzenem Schweisszusatz nur eine untergeorbnete Rolle spielt.
Technologische Einflussfaktoren
Zu den technologischen Einflussfaktoren zaehlen die
• Vorbereitung der aufzutragenden Flaechen,
• Formung des Schweissgutes,
• Minimierung der Schrumpfung,
• Auswahl des Schweissprozesses,
• Festlegjung des geeigneten Schweisszusatzes,
• Festlegjung optimaler SchWeissparameter
• Durchfuehrung notwendiger Waermevor- und -nachbehandlungen.
Eine wesentliche Voraussetzung fuer hochwertige Auftragschweissungen ist die richtige Vorbereitung der aufzutragenden Flaechen. Neben einer gruendlichen Reinigung der Oberflaeche ist das Abrunden der Kanten erforderlich, um an allen Stellen ein Anschmelzen des Grundwerkstoffes zu erreichen. In einigen Faellen mussen zur Formung des Schweissgutes spezielle Formschuhe verwendet werden. Das ist beispielsweise notwendig, wenn abgebrochene Ecken oder Kanten aufzutragen sind oder schmale und relativ hohe Plattierungen oder Panzerungen aufzuschweissen sind. Als Formschuhe werden wassergekuhlte Kupferbacken oder Graphitplatten verwendet. Bei flaechenhaften Auftragungen sind die einzelnen Zug- oder Pendelraupen so nebeneinander anzuordnen, dass sie sich teilweise ueberdecken.
Flaechenhafte Auftragungen stellen haeufig eine unsymmetrische thermische Belastung der Bauteile dar. Uebermaessiger Schrumpfung kann zum Teil durch gegenlaeufiges Vorverformen der Bleche, durch ein Gegenwaermen der Teile von der Unterseite und in begrenztem Masse auch durch die Schweissfolge begegnet werden.
Auf die Auswahl des Schweissprozesses haben folgende Faktoren Einfluss:
• Werkstoff und Abmessung des Bauteiles
• Volumen des aufzutragenden Schweissgutes
• Abschmelzleistung und Mechanisierungsgrad des Schweissprozesses
• Beanspruchung des aufgeschweissten Bauteiles
• Verfuegbarkeit des erforderlichen Schweisszusatzes
Die Gasschmelzschweissung gestattet, sehr dunne Schichten bei aeusserst geringer Aufschmelzung des Grundwerkstoffes herzustellen. Dadurch werden die Eigenschaften des Schweisszusatzes bereits in der ersten Lage des Schweissgutes erreicht. Infolge der manuellen Ausfuehrung und der geringen Auftragieistung dieses Verfahrens ist ein wirtschaftlicher Einsatz nur bei kleinflaechigen Auftragungen gewaehrleistet.
Die Lichtbogenauftragschweissprozesse erlauben aufgrund der hoeheren Energiekonzentration hoehere Abschmelzleistungen und groessere Schweissgeschwindigkeiten. Als Folge der Energiekonzentration treten groessere Grundwerkstoffaufschmelzungen auf. Um die gewuenschten Eigenschaften des reinen Schweissgutes zu erreichen, sind drei und mehr Auftraglagen erforderlich. Es sind eine Reihe von Verfahrensvarianten des Lichtbogenschweissens entwickelt worden, die al!e das Ziel verfolgten, durch einen gesteuerten Waermeeintrag die Aufschmelzung des Grundwerkstoffes zu minimieren.
Eine zukunftsweisende Technologie ist das Plasmapulverauftragschweissen (PPA). Der Plasmabogen, ein durch eine Duese stark eingeschnuerter Lichtbogen, brennt zwischen einer nichtabschmelzenden Elektrode und dem aufzutragenden Werkstueck. Er zeichnet sich durch eine sehr gute Bogenstabilitat aus. Als Schweisszusatz wird Pulver aus einem Vorratsbehaelter durch den Plasmabogen dem Grundwerkstoff zugefuehrt. Auf diesem Weg nimmt das Pulver Waerme aus dem Plasmabogen auf. Ein wesentlicher Vorteil des Plasmapulverauftragschweissens besteht darin, dass die Waermemenge des Plasmalichtbogens und die Pulvermenge unabhaengig voneinander veraendert werden koennen. Das PPA-Verfahren zeichnet sich durch eine geringe Grundwerkstoffaufschmelzung aus. Wurde das Verfahren in den ersten Jahren seiner Entwicklung vorwiegend fuer duenne und kleinflaechige Auftragungen angewendet, so ist es heute moeglich, auch mit diesem Schweissprozess Auftragleistungen von 10 rg/h zu realisieren.
Literatur
[1] Beckert, M.; Neumann, A.: Grundlagen der Schweisstechnik - Schweissfertigung.
1. Auflage, Verlag Technik Berlin, 1984
[2] Dilthey, U.: Schweisstechnische Fertigungsverfahren. Band 1: Schwei?- und
Schneidtechnologien. 2.Auflage, ISBN 3-18-401310-3, VDI-Verlag, Dusseldorf,
1994
[3] Ornig, H. u.a.: Optimierung der Schweissplattierungsverfahren im Apparatebau.
Schweisstechnik Wien 1988(42)HJ, S.143-146
[4] Tremmer, D,: Elektroschlacke-Bandauftragschwei?en - eine wirtschaftliche Alter
native. Jahrbuch Schweisstechnik 1994 S.131-135 , DVS-Verlag Dusseldorf j
[5] Knotek, O. u.a.: Hartlegierungen zum Verschleissschutz. ISBN 3-514-00158-1, j Verlag Stahleisen, Dusseldorf, 1975
[6] Rosert, R.: Verschleissschutz durch Auftragschweissen. Schmierungstechnik, Berlin, 18(1987), H.9, S.268-270
[7] Pursche, G.: Oberflachenschutz vor Verschleiss. ISBN 3-341-00639-7, Verlag Technik, Berlin, 1990
[8] DIN 8555 Teil 1: Schweisszusatze zum Auftragschweissen
[9] DVS-Merkblatt 0941: Fulldrahtelektroden fur das Verbindungs- und Auftragschweissen, Teil 1: Grundlagen und Begriffsbestimmung, DVS-Verlag Dusseldorf
[10] DVS-Merkblatt 0945: Fulldrahte, Fullbander und Sinterbander fur das Auftragschweissen, Entwurf Jan. 1996, DVS-Verlag Dusseldorf
Einfuehrung in die Fertigungslehre
Magdeburg. Fertigungstechnik
Martin Molitor, Eberhard Ambes, Harst Herold «Shaker» Verlag (199-205)
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