Was ist Schweißdefinition? Verschiedene Schweißarten. Hauptarten des Schweißens

Schweißen ist ein technologischer Prozess, bei dem starke Bindungen zwischen Atomen und Molekülen in den zu verbindenden Teilen hergestellt werden. Um die Verbindung sicherzustellen, wird zunächst die Oberfläche der zu behandelnden Strukturen von Verunreinigungen gereinigt und auch der Oxidfilm von den Teilen entfernt. Vorbereitende Arbeiten haben großen Einfluss auf die Qualität der Verbindung.

Die zu verschweißenden Flächen werden so zusammengeführt, dass der Abstand zwischen ihnen minimal ist. Anschließend werden die Teile einer starken lokalen Erwärmung bzw. plastischen Verformung ausgesetzt und anschließend zu einem Ganzen zusammengefügt. Im letzten Schritt wird die Schweißnaht bearbeitet.

Es gibt drei Arten des Schweißens: mechanisches, thermisches und thermomechanisches Schweißen. Mechanische Schweißarten werden unter Einsatz von Druckenergie durchgeführt, beispielsweise die Bearbeitung von Werkstücken durch Reibung, Explosion oder. Beim Thermoschweißen werden Materialien durch Wärme geschmolzen. Thermomechanisch vereint die Merkmale der beiden beschriebenen Klassen.

Hauptarten des Schweißens

Das Lichtbogenschweißen ist eine der häufigsten Arten dieser Materialverbindung. Dabei kommen Schweißelektroden zum Einsatz, die in einen speziellen Halter eingebaut und entlang der zukünftigen Naht bewegt werden. Zwischen dem Elektrodenstab und dem Werkstück entsteht ein Lichtbogen, das Metall schmilzt und füllt die Schweißnaht und härtet allmählich aus.

Beim Widerstandsschweißen kommt es zu einer kurzzeitigen Erwärmung der Teileverbindung, die kein Aufschmelzen der Werkstückkanten zur Folge hat. Dabei kommt es zu einer plastischen Verformung des Metalls, die zur Bildung einer Schweißverbindung führt. Um die Verbindung beim Kontaktschweißen zu erwärmen, wird elektrischer Strom verwendet, der eine Wärmequelle darstellt. An Kontaktstellen wird das Metall sehr duktil, wodurch sich Oberflächen leichter verbinden lassen.

Auch das Gasschweißen wird in der Produktion häufig eingesetzt. In diesem Fall wird die Stelle, an der die Teile verbunden werden sollen, mit einer Gasflamme mit sehr hoher Temperatur stark erhitzt. Unter diesem thermischen Einfluss schmelzen die Kanten der Werkstücke. In den entstehenden Spalt wird ein Füllmaterial zugeführt, das zur Bildung einer Naht dient. Der Vorteil des Gasschweißens gegenüber dem Lichtbogenschweißen besteht darin, dass sich das Werkstück unter Einwirkung eines Gasstroms gleichmäßiger erwärmt. Dadurch kann diese Art des Schweißens zum Verbinden von Werkstücken geringer Dicke eingesetzt werden.

Schweißen ist eine Methode zum Verbinden von Teilen aus einem homogenen Material: Kunststoff mit Kunststoff, Metall mit Metall. Beim Schweißen schmelzen die Kontaktflächen oder werden fest zusammengedrückt. In der Kontaktzone verschmelzen zwei Materialien zu einem. Das Ergebnis ist eine starke, dichte Verbindung zwischen den beiden Oberflächen.

Beim Schweißen werden Teile aus dem gleichen Material zu einer einzigen Struktur zusammengefügt.

Das Schmelzschweißen von Metallen wird für hochwertige, hermetisch dichte Verbindungen kritischer Teile verwendet: Rohrleitungselemente, Karosserie (Bus, Flugzeug), Garagenwände und -tore aus Metall, horizontale Sportstangenstützen, Verbindung von Bewehrungen innerhalb einer Betonwand und vieles mehr . Welche Schweißarten nutzen moderne Schweißtechnologien? Wie schweißt man Metall richtig?

Arten des Schweißens von Metalloberflächen

Das Schweißen von Metallen kann durch Aufschmelzen der Kontaktflächen oder durch deren Verdichtung erfolgen. Die Schweißverfahren heißen:

• Schmelzschweißen (oder Schmelzschweißen);
• Schweißen durch plastische Verformung.

Verformungsfugen können mit oder ohne Erwärmung ausgeführt werden. Die Verformung von Oberflächen ohne Erwärmung wird als Kaltschweißen bezeichnet. Bei starker Kompression werden Atome unterschiedlicher Materialien in unmittelbare Nähe gebracht und bilden interatomare Bindungen. Die Flächen sind verbunden.

Beim Schmelzschweißen werden die zu verbindenden Flächen lokal erhitzt und geschmolzen. Oft wird ein drittes (Füll-)Material verwendet, das schmilzt und die Lücke zwischen den beiden Metallen füllt. Dabei entstehen in der flüssigen Schmelze interatomare Bindungen zwischen dem Grundwerkstoff und dem Zusatzstoff (geschmolzene Elektrode). Nach dem Abkühlen und Aushärten entsteht eine durchgehende Schweißverbindung.

Die lokale Erwärmung von Schweißteilen kann durch elektrischen Strom oder brennendes Gas erfolgen. Dementsprechend wird das Schweißen entsprechend der Methode der lokalen Erwärmung in zwei Arten unterteilt:

• elektrisch (einschließlich Elektroschlacke, Elektrostrahl, Laser);
• Gas.

Die Namen richten sich nach der verwendeten Wärmequelle. Elektrizität kann entweder direkt oder indirekt wirken. Bei direkter Anwendung erhitzt elektrische Energie die Metall- und Zusatzelektrode, indem sie Strom durchlässt oder einen Lichtbogen erzeugt. Bei der indirekten Nutzung handelt es sich um verschiedene Energien, die durch die Einwirkung von Elektrizität gewonnen werden: die Energie geschmolzener Schlacke, durch die ein Strom fließt, die Energie von Elektronen in einem elektrischen Feld, der Laserstrahl, der beim Anlegen von Elektrizität erzeugt wird.

Das Schweißen von Metalloberflächen kann manuell oder automatisch erfolgen. Einige Arten von Schweißverbindungen sind nur mit Automatisierung möglich (z. B. Elektroschweißen oder Nahtschweißen), andere können mit manuellen Schweißgeräten durchgeführt werden.

Elektroschweißen wird durch zwei Methoden dargestellt:

• Lichtbogen;
• elektrischer Kontakt.

Lassen Sie uns genauer untersuchen, wie Oberflächen durch Lichtbogen- und Kontaktschweißverfahren verbunden werden.

Zurück zum Inhalt

Lichtbogenschweißen von Metallen und elektrischer Kontakt

Zurück zum Inhalt

Lichtbogenbetrieb

Bei dieser Art des Schweißens wird die Wärme eines Lichtbogens zum Erhitzen genutzt. Der zwischen Metalloberflächen gebildete Lichtbogen ist Plasma. Durch die Wechselwirkung von Metalloberflächen mit Plasma erhitzen und schmelzen diese.

Das Lichtbogenschweißen kann mit einer abschmelzenden Elektrode oder einem nicht verbrauchbaren Typ (Graphit, Kohlenstoff, Wolfram) durchgeführt werden. Die abschmelzende Elektrode ist sowohl ein Lichtbogenerreger als auch ein Lieferant von Zusatzwerkstoff. Bei einer nicht abschmelzenden Elektrode wird zur Zündung des Lichtbogens ein Stab verwendet, der nicht schmilzt. Der Zusatzwerkstoff wird separat in die Schweißzone eingebracht. Beim Brennen des Lichtbogens schmelzen das Additiv und die Kanten der Teile und das entstehende Flüssigkeitsbad bildet nach dem Erstarren eine Naht.

Bei manchen technologischen Verfahren erfolgt die Verbindung von Oberflächen ohne Zufuhr von Zusatzwerkstoffen, sondern lediglich durch Vermischen der beiden Grundmetalle. So erfolgt das Schweißen mit einer Wolframelektrode.

Wenn der Lichtbogen nicht frei brennt, sondern durch einen Plasmabrenner komprimiert wird, während ein Plasma aus ionisiertem Gas durch ihn geblasen wird, spricht man von Plasmaschweißen. Beim Plasmaschweißen sind Temperatur und Leistung höher, da beim Komprimieren des Lichtbogens eine höhere Verbrennungstemperatur erreicht wird, die das Schweißen von hochschmelzenden Metallen (Niob, Molybdän, Tantal) ermöglicht. Das plasmabildende Gas ist auch ein Schutzmedium für die zu verbindenden Metalle.

Zurück zum Inhalt

Schutz und Verschmelzung von geschmolzenem Metall durch elektrischen Kontakt

Wenn beim Brennen eines Lichtbogens Metalloberflächen durch Gas oder Vakuum vor Oxidation geschützt werden, nennt man eine solche Verbindung Schweißen in einer Schutzumgebung. Beim Schweißen chemisch aktiver Metalle (Zirkonium, Aluminium) und kritischer Teile aus Legierungslegierungen ist ein Schutz erforderlich. Es ist möglich, das Schweißen mit anderen Substanzen zu schützen: Flussmittel, Schlacke, Fülldraht. Dementsprechend heißen die verwendeten Schweißverfahren: Unterpulverschweißen, Elektroschlackeschweißen, Vakuum. Dabei handelt es sich allesamt um Varianten des Lichtbogenverfahrens, bei dem unterschiedliche Schutzumgebungen eingesetzt werden, um eine Oxidation der Schmelze, Veränderungen ihrer chemischen Zusammensetzung und einen Verlust der Eigenschaften der Schweißverbindung zu verhindern.

Beim elektrischen Widerstandsschweißen wird die Wärme genutzt, die am Kontaktpunkt zwischen den beiden zu verschweißenden Oberflächen entsteht. So funktioniert das Punktschweißen: Die Teile werden mit Kraft gegeneinander gedrückt, bis sie sich an mehreren Stellen berühren. Die Kontaktpunkte sind die Stellen mit dem größten Widerstand und der größten Erwärmung der Oberfläche. Durch diese Erwärmung kommt es zum Schmelzen und Verbinden der Metallelemente an den Kontaktstellen.

Zurück zum Inhalt

Lichtbogenschweißtechnik

Die Technologie des Metallschweißens mit einem Lichtbogen besteht aus einer Abfolge von Aktionen zur Organisation des Betriebs der Schweißmaschine und der tatsächlichen Durchführung des Schweißens.

Die Vorbereitung besteht aus der Installation eines Schweißinverters und der erforderlichen Abschrägung der Kante (Oberflächenvorbereitung).

Nach der Installation der Schweißmaschine an der Schweißstelle wird der Fahrdraht mit einem „Krokodil“ (Anschlussklemmenausführung) an einer der Kontaktmetalloberflächen befestigt. Schalten Sie das Schweißgerät ein und stellen Sie die Stärke mit dem Stromregler ein. Die Stromstärke wird durch die Größe der Elektrode und die Dicke der zu verschweißenden Teile reguliert. Bei einer Elektrode mit einem Durchmesser von 3 mm sollte die Stromstärke 80-100 A entsprechen.

Wenn die Oberfläche des Metalls lackiert oder oxidiert ist und eine Rostschicht bildet, muss sie mit einer Drahtbürste zerkratzt werden, um einen vollständigen Kontakt der Verbindung sicherzustellen.

Die Art der Verbindung der Kontaktflächen wird bestimmt:

• Hintern;
• Überlappung;
• Ecke;
• T-Stange;
• Ende

Schauen wir uns die Besonderheiten des Schweißens verschiedener Verbindungsarten genauer an. Stoßverbindungen erfordern häufig eine vorherige Vorbereitung der Kanten der zu schweißenden Flächen: An den Kanten werden Fasen angebracht. V-förmige Fasen werden an den Kanten von Blechen mit einer Dicke von 5 bis 15 mm angebracht, X-förmige Fasen werden an Blechen mit einer Dicke von mehr als 15 mm angebracht. Durch das Entfernen der V-förmigen Kante an der Verbindungsstelle der Flächen können Sie eine Aussparung erzeugen, entlang derer geschweißt wird. X-förmige Kanten erfordern eine Aussparung und Schweißnähte auf beiden Seiten der Verbindung.

Eck- und T-Verbindungen können auch mit abgeschrägten Kanten (mit Oberflächenvorbereitung) oder ohne Fasen und Nut (abhängig von der Dicke des Schweißabschnitts) hergestellt werden.

T-Verbindungen und Eckverbindungen ermöglichen die Verbindung unterschiedlich dicker Teile. In diesem Fall sollte die Position der Elektrode bei größerer Dicke vertikaler zur Oberfläche sein.

Zurück zum Inhalt

Elektroden zum Schweißen: Typen und Auswahl

Die Schweißelektrode ist ein mit Beschichtung beschichteter Metallstab. Die Zusammensetzung der Beschichtung soll das Schweißgut vor dem Ausbrennen durch Oxidation schützen. Das Flussmittel verdrängt Sauerstoff aus der Metallschmelze, wodurch die Oxidation verhindert wird, und setzt ein Schutzgas frei, das ebenfalls die Oxidation verhindert. Die Zusammensetzung der Beschichtung umfasst folgende Komponenten:

Elektrodendiagramm zum Schweißen: 1 - Stab; 2 - Übergangsabschnitt; 3 - Beschichtung; 4 – Kontaktende ohne Beschichtung; L – Elektrodenlänge; D – Beschichtungsdurchmesser; d ist der Nenndurchmesser der Stange; l ist die Länge des von der Beschichtung befreiten Endes

• Zünd- und Verbrennungsstabilisatoren (Kalium, Natrium, Kalzium);
• Schlackenbildnerschutz (Spat, Kieselsäure);
• Gasbildner (Holzmehl und Stärke);
• Raffinierungsverbindungen (zur Entfernung und Bindung von Schwefel und Phosphor, Verunreinigungen, die beim Metallschweißen schädlich sind);
• Legierungselemente (wenn die Naht besondere Eigenschaften erfordert);
• Bindemittel (Flüssigglas).

Industriell hergestellte Elektroden haben einen Durchmesser von 2,5 bis 12 mm, beim manuellen Schweißen werden am häufigsten 3 mm-Elektroden verwendet.

Die Wahl des Elektrodendurchmessers richtet sich nach der Dicke der zu verschweißenden Flächen und der erforderlichen Eindringtiefe. Es gibt Tabellen mit Richtwerten für Elektrodendurchmesser in Abhängigkeit von der Dicke der zu schmelzenden Oberflächen. Sie müssen wissen, dass eine geringfügige Reduzierung des Elektrodendurchmessers möglich ist, dies erhöht jedoch die Prozesszeit. Eine Elektrode mit kleinerem Durchmesser ermöglicht eine bessere Kontrolle des Prozesses, was für einen unerfahrenen Schweißer wichtig ist. Eine dünnere Elektrode kann langsamer bewegt werden, was beim Lernprozess wichtig ist.

Zurück zum Inhalt

Eigenschaften des Lichtbogenschweißens: Definition und Bedeutung

Vor dem Schweißen werden die optimalen Eigenschaften des Schweißprozesses ermittelt:

1. Stromstärke (am Schweißgerät einstellbar). Die Stromstärke wird durch den Durchmesser der Elektrode und das Material ihrer Beschichtung, die Lage der Naht (vertikal oder horizontal) und die Dicke des Materials bestimmt. Je dicker das Material ist, desto größer ist der zum Erhitzen und Schmelzen erforderliche Strom. Bei unzureichender Stromstärke wird der Nahtabschnitt nicht vollständig aufgeschmolzen, was zu mangelnder Durchdringung führt. Zu viel Strom führt dazu, dass die Elektrode zu schnell schmilzt, während das Grundmetall noch nicht geschmolzen ist. Der empfohlene Stromwert ist auf der Elektrodenverpackung angegeben.
2. Eigenschaften des Stroms (Polarität und Typ). Die meisten Schweißgeräte verwenden Gleichstrom; dieser wird durch einen in die Maschine eingebauten Gleichrichter in Strom umgewandelt. Bei konstantem Strom bewegt sich der Elektronenfluss in eine Richtung (gegeben durch die Polarität). Die Polarität beim Schweißen bestimmt die Richtung des Elektronenflusses. Die vorhandenen Polaritäten kommen in der Verbindung von Elektrode und Bauteil zum Ausdruck:

• gerade – der Teil ist auf „+“ und die Elektrode ist auf „-“;
• das Gegenteil ist der Teil zu „-“, die Elektrode zu „+“. Durch die Bewegung der Elektronen von „Minus“ nach „Plus“ entsteht am Pluspol „+“ mehr Wärme als am Minuspol „- “. Daher wird der Pluspol auf ein Element gelegt, das eine stärkere Erwärmung erfordert: Gusseisen, Stahl mit einer Dicke von 5 mm oder mehr. Somit sorgt die gerade Polarität für eine tiefe Penetration. Beim Verbinden dünnwandiger Teile und Bleche wird die umgekehrte Polarität verwendet.

1. Die Lichtbogenspannung (oder Schweißlichtbogenlänge) ist der Abstand zwischen der Elektrodenspitze und der Metalloberfläche. Bei einer Elektrode mit einem Durchmesser von 3 mm beträgt die empfohlene Lichtbogenlänge 3,5 mm.

Zurück zum Inhalt

Wie Lichtbogenschweißen durchgeführt wird: Technologie

Zurück zum Inhalt

Schweißbeginn: Lichtbogen-Zündsequenz

Um einen Lichtbogen auszulösen, wird eine neue Elektrode in die Klemme eingeführt und auf eine harte Oberfläche geklopft, um die Beschichtung an ihrem Arbeitsende zu entfernen. Unter der Schlacke befindet sich ein Metallzusatz, die Schlacke selbst dient als Isolierung und schützt den Zusatz vor Entzündung. Anschließend wird der Elektrodenstab berührungslos im minimal möglichen Abstand von 3-5 mm an die Metalloberfläche herangeführt. Dabei wird die Elektrode schräg zur Oberfläche des zu schweißenden Metalls gehalten. Die Technologie des Schweißens von Metallen mit einer Elektrode reguliert den Neigungswinkel der Elektrode in Höhe von 60-70 °C. Optisch wird ein solcher Winkel als nahezu vertikal mit einer leichten Neigung wahrgenommen.

Um den Lichtbogen zu zünden, wird eine Elektrode gegen die Oberfläche des Metalls geschlagen, ähnlich wie das Anzünden eines Streichholzes gegen eine Schwefelschachtel.

Wenn die Elektrode zu nah an die zu schweißende Metalloberfläche herangeführt wird, kommt es zu Verklebungen und einem Kurzschluss. Bei denen, die mit dem Kochen beginnen, bleibt die Elektrode oft hängen. Mit zunehmender Geschicklichkeit bei der korrekten Positionierung der Elektrode über dem Metall sollte die Aufrechterhaltung des optimalen Klebeabstands nicht mehr auftreten. Eine festsitzende Elektrode kann durch Kippen in die andere Richtung oder Ausschalten des Schweißgeräts abgerissen werden.

Wenn die Elektrode zu oft festklebt, ist der Strom möglicherweise nicht stark genug und muss erhöht werden.

Beim optimalen richtigen Abstand der Elektrode von der Schweißstelle (ca. 3 mm) entsteht ein Lichtbogen mit einer Temperatur von ca. 5000-6000 °C. Nach dem Zünden des Lichtbogens kann die Elektrode um einige Millimeter leicht von der Arbeitsfläche abgehoben werden.

Zurück zum Inhalt

Elektrodenbewegung und Schweißbad

Wenn die Elektrode und das Grundmaterial schmelzen, entsteht ein Schweißbad (ein Pool aus geschmolzenem Metall).

Die Elektrode und der Lichtbogen bewegen sich zusammen mit dem Schweißbad (Zone aus geschmolzenem Metall) reibungslos entlang der Verbindungslinie. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode wird durch die Schmelzgeschwindigkeit des Metalls und die Änderung seiner Farbe bestimmt. Eine schnelle Bewegung der Elektrode erfolgt beim Arbeiten mit dünnen Blechen, die sich schnell erwärmen und leicht ein Schweißbad bilden. Bei dicken, massiven Verbindungen kommt eine langsame Elektrodenbewegung zum Einsatz.

Die Form der Elektrodenbewegung (gerade, Zickzack, Schleifen) wird durch die Breite der Schweißnaht und die Eindringtiefe bestimmt. Die Elektrode kann sich bei geringer Schweißbreite gerade (gleichmäßig) bewegen. Es kann sich in Schleifen oder im Zickzack bewegen, wenn es erforderlich ist, eine ausreichende Breite und Tiefe der Verbindung zu schweißen. Die Optionen für die Elektrodenbewegung sind in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1. Methoden der Elektrodenbewegung.

Die Konvexität der Naht nach dem Erstarren des Schweißbades wird durch die Position der Elektrode beim Schweißen bestimmt. Wenn die Elektrode nahezu senkrecht angebracht ist, ist die Naht glatt und der Einstich tief. Eine stärker geneigte Stellung der Elektrode führt zu einer konvexen Oberfläche der Schweißverbindung und einer Verringerung der Eindringtiefe. Durch eine zu große Neigung der Elektrode wird der Lichtbogen in Richtung der Naht ausgerichtet, wodurch der Schweißprozess schwer zu kontrollieren ist.

Für eine hochwertige Verbindung muss das Schmelzbad dünne Ränder haben, ausreichend flüssig sein und sich gehorsam hinter der Elektrode bewegen.

Die Badewanne im Lichtfilter (durch dunkles Glas) sieht aus wie eine orangefarbene Oberfläche mit Wellen. Das Erscheinen einer orangen Farbe im Bad (ein Tropfen flüssiger Schmelze) kann als Indikator für eine weitere Bewegung der Elektrode gewertet werden. Das heißt, wenn eine orange Farbe erscheint, bewegen wir die Elektrode einige Millimeter weiter.

An der Stelle, an der der Einbrand endet, ist eine Vergrößerung des Schweißbades erforderlich. Dazu muss die Elektrode einige Sekunden länger über diesem Punkt gehalten werden.

Kommt es zu einer Durchdringung des Materials, ist es notwendig, den Stromwert zu reduzieren und eine andere Elektrode (kleinerer Durchmesser) zu verwenden. Die verbrannten Löcher lässt man abkühlen, die Schlacke wird von ihnen abgeschlagen und anschließend verschweißt.

Nach dem Schweißen mit einem Hammer auf die Schweißnaht klopfen. Auf diese Weise können Sie Zunder entfernen und die Schweißverbindung visuell auf Unterbrechungen oder fehlende Verschmelzung prüfen.

1. Physikalische Grundlagen des Schweißens

Schweißen ist ein technologischer Prozess zur Erzielung einer dauerhaften Verbindung von Materialien durch die Bildung einer Atombindung. Der Prozess der Herstellung einer Schweißverbindung erfolgt in zwei Schritten.

Im ersten Schritt ist es notwendig, die Oberflächen der zu verschweißenden Materialien näher an den Wirkungsabstand interatomarer Wechselwirkungskräfte (ca. 3 A) zu bringen. Gewöhnliche Metalle verbinden sich bei Raumtemperatur nicht, selbst wenn sie mit erheblichen Kräften zusammengedrückt werden. Das Fügen von Materialien wird durch ihre Härte erschwert; beim Zusammenfügen kommt es trotz sorgfältiger Bearbeitung nur an wenigen Stellen zu tatsächlichem Kontakt. Der Fügeprozess wird stark durch Oberflächenverunreinigungen – Oxide, Fettfilme usw. sowie Schichten absorbierter Verunreinigungsatome – beeinflusst. Aus diesen Gründen ist es unter normalen Bedingungen unmöglich, die Bedingung eines guten Kontakts zu erfüllen. Daher wird die Bildung eines physischen Kontakts zwischen den verbundenen Kanten über die gesamte Oberfläche entweder durch das Schmelzen des Materials oder durch plastische Verformungen infolge des ausgeübten Drucks erreicht. Im zweiten Schritt kommt es zu einer elektronischen Wechselwirkung zwischen den Atomen der zu verbindenden Oberflächen. Dadurch verschwindet die Grenzfläche zwischen den Teilen und es entstehen entweder atomare Metallbindungen (Metalle werden geschweißt) oder kovalente oder ionische Bindungen (beim Schweißen von Dielektrika oder Halbleitern). Basierend auf dem physikalischen Wesen des Prozesses der Schweißverbindungsbildung werden drei Schweißklassen unterschieden: Schmelzschweißen, Pressschweißen und thermomechanisches Schweißen (Abb. 1.25).

Reis. 1,25.

Zum Schmelzschweißen Hierbei handelt es sich um Schweißarten, die durch Schmelzschweißen ohne Druckanwendung durchgeführt werden. Die Hauptwärmequellen beim Schmelzschweißen sind der Schweißlichtbogen, die Gasflamme, Strahlenergiequellen und „Joulesche Wärme“. Dabei werden die Schmelzen der zu verbindenden Metalle zu einem gemeinsamen Schweißbad vereint und beim Abkühlen kristallisiert die Schmelze zu einer Gussschweißnaht.

Zum thermomechanischen Schweißen Wärmeenergie und Druck werden genutzt. Die Verbindung der verbundenen Teile zu einem monolithischen Ganzen erfolgt durch mechanische Belastung und die Erwärmung der Werkstücke sorgt für die notwendige Plastizität des Materials.

Zum Druckschweißen bezieht sich auf Vorgänge, die unter Anwendung mechanischer Energie in Form von Druck ausgeführt werden. Dadurch verformt sich das Metall und beginnt wie eine Flüssigkeit zu fließen. Das Metall bewegt sich entlang der Grenzfläche und nimmt die kontaminierte Schicht mit. Dadurch kommen frische Materialschichten in direkten Kontakt, die eine chemische Wechselwirkung eingehen.

2. Hauptarten des Schweißens

Manuelles Lichtbogenschweißen. Das Lichtbogenschweißen ist derzeit die wichtigste Art des Metallschweißens. Die Wärmequelle ist in diesem Fall ein Lichtbogen zwischen zwei Elektroden, von denen eine das zu schweißende Werkstück ist. Ein Lichtbogen ist eine starke Entladung in einer gasförmigen Umgebung.

Der Lichtbogenzündvorgang besteht aus drei Phasen: Kurzschluss der Elektrode zum Werkstück, Rückzug der Elektrode um 3-5 mm und Entstehung einer stabilen Lichtbogenentladung. Es wird ein Kurzschluss durchgeführt, um die Elektrode (Kathode) auf die Temperatur der intensiven Exo-Emission von Elektronen zu erhitzen.

In der zweiten Stufe werden die von der Elektrode emittierten Elektronen im elektrischen Feld beschleunigt und bewirken eine Ionisierung des Kathoden-Anoden-Gasspalts, was zur Entstehung einer stabilen Bogenentladung führt. Ein Lichtbogen ist eine konzentrierte Wärmequelle mit Temperaturen bis zu 6000 °C. Die Schweißströme erreichen 2–3 kA bei einer Lichtbogenspannung (10–50) V. Am häufigsten wird das Lichtbogenschweißen mit abgedeckter Elektrode verwendet. Hierbei handelt es sich um manuelles Lichtbogenschweißen mit einer Elektrode, die mit einer geeigneten Zusammensetzung beschichtet ist und folgendem Zweck dient:

1. Gas- und Schlackenschutz der Schmelze vor der umgebenden Atmosphäre.

2. Legieren des Schweißgutes mit den notwendigen Elementen.

Die Zusammensetzung der Beschichtungen umfasst Stoffe: schlackenbildende Stoffe – zum Schutz der Schmelze mit einer Hülle (Oxide, Feldspäte, Marmor, Kreide); Formiergase CO2, CH4, CCl4; Legieren – zur Verbesserung der Eigenschaften der Schweißnaht (Ferrovanadium, Ferrochrom, Ferrotitan, Aluminium usw.); Desoxidationsmittel – zur Eliminierung von Eisenoxiden (Ti, Mn, Al, Si usw.) Beispiel einer Desoxidationsreaktion: Fe2O3+Al = Al2O3+Fe.

Reis. 1.26. : 1 - zu schweißende Teile, 2 - Schweißnaht, 3 - Flussmittelkruste, 4 - Gasschutz, 5 - Elektrode, 6 - Elektrodenbeschichtung, 7 - Schweißbad

Reis. Abbildung 1.26 zeigt das Schweißen mit beschichteten Elektroden. Gemäß obigem Diagramm wird zwischen den Teilen (1) und der Elektrode (6) ein Schweißlichtbogen gezündet. Im geschmolzenen Zustand schützt die Beschichtung (5) die Schweißnaht vor Oxidation und verbessert deren Eigenschaften durch Legieren. Unter dem Einfluss der Lichtbogentemperatur verschmelzen Elektrode und Werkstückwerkstoff und bilden ein Schweißbad (7), das anschließend zu einer Schweißnaht (2) kristallisiert, auf der diese mit einer Flussmittelkruste (3) bedeckt wird. , entworfen, um die Naht zu schützen. Um eine hochwertige Naht zu erhalten, platziert der Schweißer die Elektrode in einem Winkel von (15-20)0 und bewegt sie beim Schmelzen nach unten, um eine konstante Lichtbogenlänge (3-5) mm und entlang der Nahtachse aufrechtzuerhalten Füllen Sie die Nahtnut mit Metall. In diesem Fall führt das Ende der Elektrode normalerweise oszillierende Querbewegungen aus, um Rollen mit der erforderlichen Breite zu erhalten.

Automatisches Unterpulverschweißen.

Weit verbreitet ist das automatische Schweißen mit einer abschmelzenden Elektrode unter einer Flussmittelschicht. Das Flussmittel wird in einer Schichtdicke (50-60) mm auf das Produkt gegossen, wodurch der Lichtbogen nicht in der Luft, sondern in einer Gasblase brennt, die sich unter dem beim Schweißen geschmolzenen Flussmittel befindet und vom direkten Kontakt mit Luft isoliert ist . Dies reicht aus, um selbst bei hohen Strömen Spritzer von flüssigem Metall und Störungen der Nahtform zu vermeiden. Beim Schweißen unter einer Flussmittelschicht wird üblicherweise ein Strom von bis zu (1000-1200) A verwendet, was bei einem offenen Lichtbogen nicht möglich ist. So kann beim Unterpulverschweißen der Schweißstrom im Vergleich zum offenen Lichtbogenschweißen um das 4- bis 8-fache erhöht werden, bei gleichzeitig guter Schweißqualität und hoher Produktivität. Beim Unterpulverschweißen entsteht das Schweißgut durch Aufschmelzen des Grundmetalls (etwa 2/3) und nur etwa 1/3 durch das Elektrodenmetall. Der Lichtbogen unter einer Flussmittelschicht ist stabiler als bei einem offenen Lichtbogen. Das Schweißen unter einer Flussmittelschicht erfolgt mit blankem Elektrodendraht, der vom Schweißkopf einer automatischen Maschine, die entlang der Naht bewegt wird, von einer Rolle in die Lichtbogenbrennzone zugeführt wird. Vor dem Kopf dringt körniges Flussmittel durch das Rohr in die Schweißnaht ein, das während des Schweißvorgangs schmilzt, die Naht gleichmäßig bedeckt und eine harte Schlackenkruste bildet.

Somit unterscheidet sich das automatische Schweißen unter einer Flussmittelschicht vom manuellen Schweißen durch folgende Indikatoren: stabile Nahtqualität, Produktivität ist (4-8) mal höher als beim manuellen Schweißen, Dicke der Flussmittelschicht - (50-60) mm , Stromstärke - ( 1000-1200) Und die optimale Lichtbogenlänge wird automatisch eingehalten, die Naht besteht zu 2/3 aus dem Grundmetall und 1/3 des Lichtbogens brennt in einer Gasblase, was eine hervorragende Schweißqualität gewährleistet.

Elektroschlackeschweißen.

Das Elektroschlackeschweißen ist ein grundlegend neues Metallverbindungsverfahren, das am gleichnamigen Institut für Elektroschweißen erfunden und entwickelt wurde. Paton. Die zu schweißenden Teile werden mit Schlacke bedeckt und auf eine Temperatur erhitzt, die über dem Schmelzpunkt des Grundmetalls und des Elektrodendrahts liegt.

Der Prozess läuft im ersten Schritt wie beim Unterpulverschweißen ab. Nach der Bildung eines Bades aus flüssiger Schlacke stoppt das Brennen des Lichtbogens und es kommt zum Schmelzen der Kanten des Produkts aufgrund der beim Stromdurchgang durch die Schmelze freigesetzten Wärme. Das Elektroschlackeschweißen ermöglicht das Schweißen großer Metalldicken in einem Durchgang, sorgt für eine höhere Produktivität und qualitativ hochwertige Schweißnähte.

Reis. 1.27. :

1 - zu schweißende Teile, 2 - Schweißnaht, 3 - geschmolzene Schlacke, 4 - Schieber, 5 - Elektrode

Das Elektroschlacke-Schweißdiagramm ist in Abb. dargestellt. 1.27. Das Schweißen erfolgt mit einer vertikalen Anordnung der Teile (1), deren Kanten ebenfalls vertikal sind oder eine Neigung von nicht mehr als 30 ° zur Vertikalen aufweisen. Zwischen den zu verschweißenden Teilen wird ein kleiner Spalt eingebaut, in den Schlackenpulver gegossen wird. Im ersten Moment wird ein Lichtbogen zwischen der Elektrode (5) und dem darunter angebrachten Metallband gezündet. Der Lichtbogen schmilzt das Flussmittel, das den Raum zwischen den Kanten der zu schweißenden Teile und den wassergekühlten Kupferformschiebern (4) ausfüllt. Dadurch entsteht aus dem geschmolzenen Flussmittel ein Schlackenbad (3), wonach der Lichtbogen von der geschmolzenen Schlacke umgangen wird und erlischt. An diesem Punkt geht das Lichtbogenschmelzen in einen Elektroschlackeprozess über. Wenn Strom durch geschmolzene Schlacke fließt, wird Joulesche Wärme freigesetzt. Das Schlackenbad wird auf Temperaturen (1600–1700) °C erhitzt, die über dem Schmelzpunkt der Grund- und Elektrodenmetalle liegen. Die Schlacke schmilzt die Kanten der zu verschweißenden Teile und die in das Schlackebad eingetauchte Elektrode. Das geschmolzene Metall fließt zum Boden des Schlackenbades und bildet dort ein Schweißbad. Das Schlackenbad schützt das Schweißbad zuverlässig vor der umgebenden Atmosphäre. Nach Entfernen der Wärmequelle kristallisiert das Metall des Schweißbades. Die gebildete Naht ist mit einer Schlackenkruste bedeckt, deren Dicke 2 mm erreicht.

Beim Elektroschlackeschweißen tragen eine Reihe von Verfahren zur Verbesserung der Schweißnahtqualität bei. Abschließend stellen wir die Hauptvorteile des Elektroschlackeschweißens fest.

Durch die vertikale Position des Schweißgerätes werden Gasblasen, Schlacke und leichte Verunreinigungen aus der Schweißzone entfernt.

Hohe Schweißnahtdichte.

Die Schweißnaht ist weniger anfällig für Risse.

Die Produktivität des Elektroschlackeschweißens bei großen Materialstärken ist fast 20-mal höher als die des automatischen Unterpulverschweißens.

Es ist möglich, Nähte mit komplexer Konfiguration zu erhalten.

Diese Art des Schweißens ist am effektivsten beim Verbinden großer Teile wie Schiffsrümpfe, Brücken, Walzwerke usw.

Elektronenstrahlschweißen.

Die Wärmequelle ist ein starker Elektronenstrahl mit einer Energie von mehreren zehn Kiloelektronenvolt. Schnelle Elektronen, die in das Werkstück eindringen, übertragen ihre Energie auf die Elektronen und Atome des Stoffes und bewirken so eine starke Erwärmung des geschweißten Materials bis zum Schmelzpunkt. Der Schweißvorgang erfolgt im Vakuum, was eine hohe Nahtqualität gewährleistet. Aufgrund der Tatsache, dass der Elektronenstrahl auf sehr kleine Größen (weniger als einen Mikrometer Durchmesser) fokussiert werden kann, ist diese Technologie ausschließlich für das Schweißen von Mikroteilen vorgesehen.

Plasmaschweißen.

Beim Plasmaschweißen ist die Energiequelle zum Erhitzen des Materials Plasma – ionisiertes Gas. Das Vorhandensein elektrisch geladener Teilchen macht Plasma empfindlich gegenüber der Wirkung elektrischer Felder. In einem elektrischen Feld werden Elektronen und Ionen beschleunigt, das heißt, sie erhöhen ihre Energie, was einer Erwärmung des Plasmas auf 20-30.000 Grad entspricht. Zum Schweißen werden Lichtbogen- und Hochfrequenz-Plasmabrenner verwendet (siehe Abb. 1.17 - 1.19). Zum Schweißen von Metallen werden in der Regel direkte Plasmabrenner und zum Schweißen von Dielektrika und Halbleitern indirekte Plasmabrenner verwendet. Zum Schweißen werden auch Hochfrequenz-Plasmabrenner (Abb. 1.19) eingesetzt. In der Plasmatronkammer wird das Gas durch Wirbelströme erhitzt, die durch hochfrequente Ströme des Induktors erzeugt werden. Da es keine Elektroden gibt, ist das Plasma hochrein. Ein solcher Plasmabrenner kann effektiv in der Schweißproduktion eingesetzt werden.

Diffusionsschweißen.

Die Methode basiert auf der gegenseitigen Diffusion von Atomen in den Oberflächenschichten sich berührender Materialien im Hochvakuum. Die hohe Diffusionsfähigkeit der Atome wird durch Erhitzen des Materials auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt gewährleistet. Die Abwesenheit von Luft in der Kammer verhindert die Bildung eines Oxidfilms, der die Diffusion behindern könnte. Durch die mechanische Bearbeitung mit hoher Reinheitsklasse wird ein sicherer Kontakt zwischen den Schweißflächen gewährleistet. Die zur Vergrößerung der tatsächlichen Kontaktfläche erforderliche Druckkraft beträgt (10-20) MPa.

Die Diffusionsschweißtechnologie ist wie folgt. Die zu verschweißenden Werkstücke werden in eine Vakuumkammer gelegt und mit leichter Kraft zusammengedrückt. Anschließend werden die Werkstücke mit Strom erhitzt und einige Zeit auf einer bestimmten Temperatur gehalten. Durch Diffusionsschweißen werden schlecht verträgliche Materialien verbunden: Stahl mit Gusseisen, Titan, Wolfram, Keramik usw.

Kontakt Elektroschweißen.

Beim elektrischen Widerstandsschweißen oder Widerstandsschweißen wird die Erwärmung dadurch erreicht, dass ein elektrischer Strom von einer ausreichend großen Nadel durch die Schweißstelle geleitet wird. Durch elektrischen Strom in einen schmelzenden oder plastischen Zustand erhitzte Teile werden mechanisch komprimiert oder gestaucht, was für die chemische Wechselwirkung von Metallatomen sorgt. Damit gehört das Widerstandsschweißen zur Gruppe der Pressschweißungen. Das Widerstandsschweißen gehört zu den Hochleistungsschweißverfahren, lässt sich leicht automatisieren und mechanisieren und findet daher eine breite Anwendung im Maschinen- und Bauwesen. Abhängig von der Form der herzustellenden Verbindungen gibt es drei Arten des Widerstandsschweißens: Stumpfschweißen, Rollenschweißen (Nahtschweißen) und Punktschweißen.

Stumpfkontaktschweißen.

Dabei handelt es sich um eine Form des Kontaktschweißens, bei dem die zu verschweißenden Teile entlang der Oberfläche der Stoßenden verbunden werden. Die Teile werden in Schwammelektroden eingespannt, dann durch die zu verbindenden Flächen gegeneinander gedrückt und der Schweißstrom durchgeleitet. Durch Stumpfschweißen werden Drähte, Stangen, Rohre, Bänder, Schienen, Ketten und andere Teile vollflächig an ihren Enden verbunden. Es gibt zwei Methoden des Stumpfschweißens:

Widerstand: An der Verbindung tritt eine plastische Verformung auf und die Verbindung wird gebildet, ohne dass das Metall schmilzt (die Temperatur der Verbindungen beträgt 0,8–0,9 % der Schmelztemperatur).

Durch Schmelzen: Die Teile berühren sich zu Beginn an einzelnen kleinen Kontaktpunkten, durch die ein Strom hoher Dichte fließt, wodurch die Teile schmelzen. Durch das Schmelzen bildet sich am Ende eine Schicht aus flüssigem Metall, die bei der Sedimentation zusammen mit Verunreinigungen und Oxidfilmen aus der Fuge herausgedrückt wird.

Tabelle 1.4

Parameter von Stumpfschweißmaschinen

Maschinentyp	W,(kVA)	U-Sklave,(B)	Schweißen pro Stunde.	F,(kN)

Spaltenbezeichnungen: W – Maschinenleistung, Uwork – Betriebsspannung, Produktivität, F – Druckkraft der geschweißten Teile, S – Fläche der geschweißten Oberfläche.

Erwärmungstemperatur und Druckdruck beim Stumpfschweißen hängen miteinander zusammen. Wie aus Abb. 1,28 nimmt die Kraft F mit steigender Erwärmungstemperatur der Werkstücke beim Schweißen deutlich ab.

Nahtwiderstandsschweißen.

Eine Art Widerstandsschweißen, bei dem die Elemente mit rotierenden Scheibenelektroden in Form einer durchgehenden oder intermittierenden Naht überlappt werden. Beim Nahtschweißen erfolgt die Bildung einer durchgehenden Verbindung (Naht) durch sequenzielles Überlappen von Punkten nacheinander; um eine hermetische Naht zu erhalten, überlappen sich die Punkte mindestens um die Hälfte ihres Durchmessers. In der Praxis wird Nahtschweißen eingesetzt:

Kontinuierlich;

Intermittierend mit kontinuierlicher Drehung der Rollen;

Intermittierend mit periodischer Rotation.

Reis. 1.28.

Nahtschweißen wird in der Massenproduktion bei der Herstellung verschiedener Gefäße eingesetzt. Es wird mit Wechselstrom mit einer Kraft von (2000-5000) A durchgeführt. Der Durchmesser der Rollen beträgt (40-350) mm, die Druckkraft der geschweißten Teile erreicht 0,6 Tonnen, die Schweißgeschwindigkeit beträgt (0,53,5). ) m/min.

Punktwiderstandsschweißen.

Beim Punktschweißen werden die zu verbindenden Teile üblicherweise zwischen zwei Elektroden gelegt. Unter der Wirkung eines Druckmechanismus drücken die Elektroden die zu schweißenden Teile fest zusammen, woraufhin der Strom eingeschaltet wird. Durch den Stromdurchgang erwärmen sich die zu verschweißenden Teile schnell auf die Schweißtemperatur. Der Durchmesser des geschmolzenen Kerns bestimmt den Durchmesser des Schweißpunkts, der normalerweise dem Durchmesser der Elektrodenkontaktfläche entspricht.

Abhängig von der Position der Elektroden in Bezug auf die zu schweißenden Teile kann das Punktschweißen doppelseitig oder einseitig erfolgen.

Beim Punktschweißen unterschiedlich dicker Teile verschiebt sich der entstehende asymmetrische Kern zum dickeren Teil und erfasst bei großem Dickenunterschied den dünnen Teil nicht. Daher werden verschiedene technologische Methoden verwendet, um die Verschiebung des Kerns zu den Passflächen sicherzustellen, die Erwärmung eines dünnen Blechs durch Überlagerungen zu erhöhen, ein Relief auf einem dünnen Blech zu erzeugen, massivere Elektroden auf der Seite eines dicken Teils zu verwenden, usw.

Eine Art Punktschweißen ist das Reliefschweißen, bei dem der erste Kontakt von Teilen entlang zuvor vorbereiteter Vorsprünge (Reliefs) erfolgt. Der Strom, der durch die Stelle fließt, an der alle Reliefs den unteren Teil berühren, erhitzt sie und schmilzt sie teilweise. Unter Druck verformen sich die Reliefs und der obere Teil wird flach. Diese Methode wird zum Schweißen kleiner Teile verwendet. In der Tabelle In Abb. 1.5 zeigt die Eigenschaften von Maschinen zum Punktschweißen.

Tabelle 1.5

Eigenschaften von Punktschweißmaschinen

Maschinentyp	W,(kVA)	U-Sklave,(B)	D,(mm)	F,(kN)	Schweißen pro Stunde

Spaltenbezeichnungen: W – Maschinenleistung, irab – Betriebsspannung, D – Elektrodendurchmesser, F – Druckkraft der geschweißten Teile, Schweißnähte pro Stunde – Produktivität.

Punktschweißen von Kondensatoren.

Eine der häufigsten Arten des Widerstandsschweißens ist das Kondensatorschweißen oder das Schweißen mit in elektrischen Kondensatoren gespeicherter Energie. Energie in Kondensatoren wird gespeichert, wenn sie von einer Konstantspannungsquelle (Generator oder Gleichrichter) aufgeladen werden, und dann während des Entladevorgangs in Wärme umgewandelt, die zum Schweißen verwendet wird. Die in Kondensatoren gespeicherte Energie kann durch Veränderung der Kapazität des Kondensators (C) und der Ladespannung (U) reguliert werden.

Es gibt zwei Arten des Kondensatorschweißens:

Transformatorlos (Kondensatoren werden direkt auf die zu schweißenden Teile entladen);

Transformator (der Kondensator wird auf die Primärwicklung des Schweißtransformators entladen, in dessen Sekundärkreis sich vorkomprimierte Teile zum Schweißen befinden).

Das schematische Diagramm des Kondensatorschweißens ist in Abb. dargestellt. 1.29.

Reis. 1.29. : Tr – Aufwärtstransformator, B – Gleichrichter, C – Kondensator mit einer Kapazität von 500 μF, Rk – Widerstand der zu schweißenden Teile, K – Schlüsselschalter

In Schalterstellung 1 wird der Kondensator auf die Spannung U0 aufgeladen. Wenn der Schalter in die Position bewegt wird. In Abb. 2 erfolgt die Entladung des Kondensators über den Übergangswiderstand der zu verschweißenden Teile. Dadurch entsteht ein kräftiger Stromimpuls.

Die Spannung vom Kondensator wird dem Werkstück über Punktkontakte mit einer Fläche von ~ 2 mm zugeführt. Der resultierende Stromimpuls erwärmt gemäß dem Joule-Lenz-Gesetz die Kontaktfläche auf die Betriebstemperatur des Schweißens. Um eine zuverlässige Anpressung der Schweißflächen zu gewährleisten, wird über Punktelektroden eine mechanische Belastung von ca. 100 MPa auf die Teile übertragen.

Die Hauptanwendung des Kondensatorschweißens ist das Verbinden von Metallen und Legierungen geringer Dicke. Der Vorteil des Kondensatorschweißens ist der geringe Stromverbrauch.

Um die Effizienz des Schweißens zu bestimmen, schätzen wir die maximale Temperatur im Kontaktbereich der zu schweißenden Teile (Tmax).

Da die Dauer des Entladestromimpulses 10 -6 s nicht überschreitet, wurde die Berechnung in adiabatischer Näherung durchgeführt, also unter Vernachlässigung der Wärmeabfuhr aus dem Stromflussbereich.

Das Prinzip der Kontakterwärmung von Teilen ist in Abb. dargestellt. 1.30.

Reis. 1.30.: 1 – zu schweißende Teile mit Dicke d = 5*10 –2 cm, 2 – Elektroden mit Fläche S = 3*10 –2 cm, C – Kondensator mit einer Kapazität von 500 μF, Rk – Kontaktwiderstand

Der Vorteil des Kondensatorschweißens ist der geringe Stromverbrauch, der bei (0,1-0,2) kVA liegt. Die Dauer des Schweißstromimpulses beträgt Tausendstelsekunden. Der Bereich der geschweißten Metalldicken reicht von 0,005 mm bis 1 mm. Mit dem Kondensatorschweißen können Sie dünne Metalle, Kleinteile und Mikroteile erfolgreich verbinden, die mit bloßem Auge kaum sichtbar sind und bei der Montage den Einsatz optischer Instrumente erfordern. Dieses fortschrittliche Schweißverfahren findet Anwendung bei der Herstellung von elektrischen Messgeräten und Flugzeuginstrumenten, Uhrwerken, Kameras usw.

Kaltschweißen.

Die Verbindung von Werkstücken beim Kaltschweißen erfolgt durch plastische Verformung bei Raum- und sogar Minustemperaturen. Die Bildung einer dauerhaften Verbindung erfolgt durch die Entstehung einer metallischen Bindung, wenn sich die Kontaktflächen einander bis zu einem Abstand nähern, in dem die Einwirkung interatomarer Kräfte möglich ist, und durch eine große Kompressionskraft des Oxidfilms Es entstehen Brüche und saubere Metalloberflächen.

Die zu verschweißenden Flächen müssen gründlich von anhaftenden Verunreinigungen und Fettfilmen gereinigt werden. Durch Kaltschweißen können Punkt-, Naht- und Stoßverbindungen hergestellt werden.

In Abb. Abbildung 1.31 zeigt den Prozess des Kaltpunktschweißens. Zwischen Stempel (2) mit Vorsprüngen (3) werden Bleche (1) mit an der Schweißstelle gründlich gereinigter Oberfläche gelegt. Der Stempel wird mit einer gewissen Kraft P zusammengedrückt, die Vorsprünge (3) werden auf ihrer gesamten Höhe in das Metall gedrückt, bis die Auflageflächen (4) der Stempel an der Außenfläche der zu verschweißenden Werkstücke anliegen.

Reis. 1.31.

Durch Kaltschweißen werden überlappende und stumpfe Verbindungen von Drähten, Stromschienen und Rohren hergestellt. Der Druck wird je nach Zusammensetzung und Dicke des zu schweißenden Materials gewählt und beträgt im Durchschnitt (1-3) GPa.

Induktionsschweißen.

Dieses Verfahren wird vor allem zum Schweißen von Längsnähten von Rohren bei deren Herstellung auf Durchlaufwalzwerken sowie zum Auftragen von Hartlegierungen auf Stahlunterlagen bei der Herstellung von Fräsern, Bohrern und anderen Werkzeugen eingesetzt.

Bei dieser Methode wird das Metall durch Durchleiten hochfrequenter Ströme erhitzt und verdichtet. Das Induktionsschweißen ist praktisch, da es berührungslos erfolgt; hochfrequente Ströme werden in der Nähe der Oberfläche des erhitzten Werkstücks lokalisiert. Solche Installationen funktionieren wie folgt. Der hochfrequente Generatorstrom wird dem Induktor zugeführt, der im Werkstück Wirbelströme induziert und das Rohr erwärmt. Mühlen dieser Art werden erfolgreich zur Herstellung von Rohren mit einem Durchmesser von (12-60) mm bei Geschwindigkeiten von bis zu 50 m/min eingesetzt. Die Stromversorgung erfolgt über Röhrengeneratoren mit einer Leistung von bis zu 260 kW bei einer Frequenz von 440 kHz und 880 kHz. Es werden auch Rohre mit großem Durchmesser (325 mm und 426 mm) mit einer Wandstärke von (7–8) mm und einer Schweißgeschwindigkeit von bis zu (30–40) m/min hergestellt.

Merkmale des Schweißens verschiedener Metalle und Legierungen

Unter Schweißbarkeit versteht man die Fähigkeit von Metallen und Legierungen, eine Verbindung mit den gleichen Eigenschaften wie die zu schweißenden Metalle einzugehen und keine Mängel in Form von Rissen, Poren, Hohlräumen und nichtmetallischen Einschlüssen aufzuweisen.

Beim Schweißen treten fast immer Schweißeigenspannungen auf (meist Zugspannungen in der Schweißnaht und Druckspannungen im Grundwerkstoff). Um die Eigenschaften der Verbindung zu stabilisieren, ist es notwendig, diese Spannungen zu reduzieren.

Schweißen von Kohlenstoffstählen.

Das Lichtbogenschweißen von Kohlenstoff- und legierten Stählen wird mit Elektrodenmaterialien durchgeführt, die die erforderlichen mechanischen Eigenschaften bieten. Die Hauptschwierigkeit liegt hierbei in der Verhärtung der Wärmeeinflusszone und der Rissbildung. Um einer Rissbildung vorzubeugen, wird empfohlen:

1) Produkte auf Temperaturen (100-300) 0C erhitzen;

2) Einschichtschweißen durch Mehrschichtschweißen ersetzen;

3) umhüllte Elektroden verwenden (das Schweißen erfolgt mit Gleichstrom umgekehrter Polarität);

4) Tempern des Produkts nach dem Schweißen auf eine Temperatur von 300 °C.

Schweißen von Stählen mit hohem Chromgehalt.

Stähle mit hohem Chromgehalt, die (12–28) % Cr enthalten, haben rostfreie und hitzebeständige Eigenschaften. Je nach Gehalt an Chrom und Kohlenstoff werden hochchromhaltige Stähle entsprechend ihrer Struktur in ferritische, ferritisch-martensitische und martensitische Stähle eingeteilt.

Schwierigkeiten beim Schweißen ferritischer Stähle hängen damit zusammen, dass es beim Abkühlvorgang im Bereich von 1000 0C zur Ausscheidung von Chromkarbid an den Korngrenzen kommen kann. Dadurch verringert sich die Korrosionsbeständigkeit von Stahl. Um diese Phänomene zu verhindern, ist es notwendig:

1) reduzierte Stromwerte verwenden, um hohe Abkühlraten beim Schweißen zu gewährleisten;

2) starke Karbidbildner (Ti, Cr, Zr, V) in den Stahl einbringen;

3) Glühen nach dem Schweißen bei 900 °C, um den Chromgehalt in den Körnern und an den Grenzen auszugleichen.

Es wird empfohlen, ferritmartensitische und martensitische Stähle unter Erwärmung auf (200-300) 0C zu schweißen.

Schweißen von Gusseisen.

Das Schweißen von Gusseisen erfolgt unter Erwärmung auf (400-600) 0C. Das Schweißen erfolgt mit Gusseisenelektroden mit einem Durchmesser von (8-25) mm. Gute Ergebnisse werden durch Diffusionsschweißen von Gusseisen mit Gusseisen und Gusseisen mit Stahl erzielt.

Schweißen von Kupfer und seinen Legierungen.

Die Schweißbarkeit von Kupfer wird durch Verunreinigungen von Sauerstoff, Wasserstoff und Blei negativ beeinflusst. Am gebräuchlichsten ist das Gasschweißen. Das Lichtbogenschweißen mit Kohlenstoff- und Metallelektroden ist vielversprechend.

Aluminiumschweißen.

Das Schweißen wird durch den Al2O3-Oxidfilm erschwert. Nur die Verwendung von Flussmitteln (NaCl, RCl, LiF) ermöglicht es, Aluminiumoxid aufzulösen und eine normale Schweißnahtbildung sicherzustellen. Aluminium lässt sich gut durch Diffusionsschweißen schweißen.

Das Schweißverfahren trägt dazu bei, Materialien im Produktionsprozess intelligent einzusetzen und spart zudem deutlich Zeit. Gleichzeitig schreiten Mechanisierung und Automatisierung mit großen Schritten voran, die Produktivität steigt und die Arbeitsbedingungen für Arbeitnehmer werden besser.

Was ist Schweißen?

Schweißen ist ein fortschrittlicher technologischer Prozess, der es ermöglicht, dauerhafte Verbindungen zwischen Teilen herzustellen und Strukturen mit hoher Leistungsqualität zu schaffen. Die Vorteile von Schweißverbindungen ermöglichen es, sie ständig zur Herstellung verschiedener Arten von Konstruktionen zu nutzen.

Der wissenschaftliche und technische Fortschritt steht nicht still und auch das Schweißen nimmt daran teil. Schweißverfahren werden erweitert und neue Typen kommen zum Einsatz. Beispielsweise können in der Mikroelektronik heute Teile mit einer Dicke von mehreren Mikrometern und im Schwermaschinenbau Teile mit einer Dicke von mehreren Metern geschweißt werden. Angesichts der Tatsache, dass in der Produktion Kohlenstoff- und niedriglegierte Stähle verwendet werden, werden zunehmend spezielle Schweißverfahren für Speziallegierungen, Leichtlegierungen sowie solche auf Basis von Titan, Molybdän, Zirkonium und anderen Metallen eingesetzt. Die Fortschrittlichkeit der Schweißmethoden und ihre Art wirken sich auf die Qualität der Endprodukte sowie auf die Effizienz der gesamten Produktion aus. Dabei vergessen sie nicht die Ausrüstung zum Metallschweißen – deren Schaffung und Umrüstung wird großer Aufmerksamkeit gewidmet.

Die ständige Verkomplizierung der Strukturen und das Wachstum des Schweißvolumens erfordern eine ständige technologische Umschulung der Produktion, d. h. die Verbesserung ihrer Arbeitsintensität, ihrer wirtschaftlichen Indikatoren, ihrer Mechanisierung und Automatisierung.

Was sind Schweißverbindungen?

Um eine komplexe Struktur zu erhalten, müssen Sie normalerweise einzelne Elemente kombinieren: Teile, Baugruppen, Baugruppen. Bei solchen Verbindungen handelt es sich um lösbare oder dauerhafte Verbindungen.

Dauerhafte Verbindungen, die durch manuelles Schweißen hergestellt wurden, werden als Schweißverbindungen bezeichnet. Metallprodukte werden in der Regel auf diese Weise befestigt. Aber auch bei nichtmetallischen Teilen – Kunststoff, Keramik oder einer Kombination aus beidem – werden Schweißverbindungen eingesetzt.

Um eine Schweißverbindung zu erhalten, sind keine zusätzlichen Verbindungselemente (Nieten, Auflagen) erforderlich. Die Verbindung entsteht hier durch die inneren Kräfte des Systems, das heißt, die Metallatome zweier Teile gehen Bindungen miteinander ein. Ionen und Elektronen interagieren miteinander und bilden eine metallische Bindung.

Um eine Schweißverbindung zu erhalten, reicht es nicht aus, die Teile einfach miteinander zu verbinden – sie benötigen zusätzliche Energie, mit deren Hilfe die Atome die Energiebarriere überwinden. Diese Energie erhalten sie beim Schweißen durch thermische oder mechanische Aktivierung. Um Schweißverbindungen zu erhalten, ist es daher erforderlich, die Teile zusammenzubringen und Aktivierungsenergie aufzubringen.

Arten des Schweißens

Je nachdem, welche Aktivierung der Schweißverbindung zugrunde liegt, werden die Hauptschweißverfahren unterschieden: Schmelzen und Druck.

Bei der ersten Art werden die Kanten der zu verbindenden Teile mithilfe einer Heizquelle geschmolzen. Auf solchen Oberflächen erscheint flüssiges Metall. Beim Verschmelzen zu einer Masse entsteht ein flüssiges Schweißbad. Anschließend kühlt das Schweißbad ab, das flüssige Metall wird fest und es entsteht eine Schweißnaht.

Beim Druckschweißen handelt es sich um eine kontinuierliche oder intermittierende gemeinsame plastische Verformung der Kanten von Metallteilen. Mit Hilfe der plastischen Verformung werden interatomare Bindungen in den zu verbindenden Teilen einfacher und schneller hergestellt. Um den Prozess zu beschleunigen, werden beim Schweißen Druck und Hitze eingesetzt.

Druckschweißen, seine Methoden

Was dieser Typ ist, haben wir oben beschrieben. Jetzt betrachten wir Methoden zum Schweißen von Metallen unter Druck:

Kontaktschweißen. Dabei erfolgt die Erwärmung der Teile durch die Wärme, die beim Durchfließen von Strom in den zu verschweißenden Teilen entsteht. Nachdem sich die Teile etwas erwärmt oder geschmolzen haben, werden sie zusammengedrückt. So erfolgt das Schweißen selbst. Schweißmethoden: Stumpf, Punkt, Naht.

Bei Stumpfschweißen Die Teile werden mit stromführenden Zangen gespannt, die Enden verbunden und der Schweißstrom angelegt. An den Spannstellen werden die Teile erhitzt und anschließend komprimiert. So entsteht eine Schweißverbindung. Diese Methode wird hauptsächlich beim Verbinden von Rohren und Teilen mit kompaktem Querschnitt verwendet. Es gibt möglicherweise andere Methoden zum Schweißen von Rohren, diese wird jedoch als die wichtigste angesehen.

Bei Punktschweißen Die Teile werden über separate Punkte verbunden. Diese Methode dient der Befestigung von Blechteilen. Die zu verschweißenden Bleche werden übereinander gestapelt und mit den Kupferzylinderelektroden der Schweißmaschine verdichtet. Danach wird der Strom eingeschaltet. Dadurch entsteht eine Punktschweißverbindung. Diese Verbindung wird schnell und effizient hergestellt.

Nahtverschweißung Sie werden auch zum Verbinden von Blechteilen verwendet. Diese Art des Schweißens ähnelt der vorherigen, nur dass die Elektroden in diesem Fall Kupferscheiben sind, die über die zu verschweißenden Kanten rollen. Bei einer solchen Verbindung muss der Strom intermittierend zugeführt werden. Die Naht selbst ist sehr stark und dicht.

Ultraschallschweißen- eine andere Sicht. Es basiert auf der kombinierten Wirkung von Ultraschallschwingungen und Druckkräften auf die zu verschweißenden Metallteile. Spezielle Ultraschallgeneratoren wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um. Wenn mechanische Vibrationen auf die zu schweißenden Teile ausgeübt werden, beginnt die Vibration mit einer Ultraschallfrequenz. Durch diese Vibration entsteht Reibung, mit deren Hilfe sich die Oberflächen erwärmen, anschließend kommt es zur Kompression – und schon ist die Verbindung fertig. Diese Methode wird beim Befestigen dünner Metallteile oder beim Schweißen nichtmetallischer Produkte (Kunststoff) verwendet.

Reibschweißen. Bei dieser Methode erfolgt die Reibung der zu verschweißenden Teile, bis sie erhitzt werden. Anschließend werden die im plastischen Zustand befindlichen Teile verdichtet und es entsteht eine Verbindung. Diese Art des Schweißens wird bei der Herstellung von Verbundwerkzeugen (Bohrer, Fräser, Reibahlen usw.) sowie bei der Verbindung unterschiedlicher Materialien eingesetzt.

Diffusionsschweißen. Bei einem solchen Schweißen erhitzen sich die Teile etwas und schrumpfen leicht, anschließend werden sie in eine Vakuumkammer gelegt und dort für eine gewisse Zeit gehalten. Solche Bedingungen drängen Atome in den Oberflächen von Teilen zur gegenseitigen Diffusion. Zum Erhitzen wird üblicherweise das Induktionsverfahren verwendet. Der große Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Teile nicht schmelzen oder sich verformen. Mit seiner Hilfe können Sie nahezu alle Metalle und deren Kombinationen sowie Metallteile mit nichtmetallischen Teilen – aus Keramik, Glas, Graphit – verbinden.

Hochfrequenzschweißen. Dabei werden die Kanten mittels hochfrequenter Ströme erhitzt und anschließend komprimiert. Mit diesem Verfahren werden Längsnähte von Rohren aus Stahl, Messing und anderen Materialien geschweißt.

Kaltschweißen. Bei dieser Methode erfolgt das Schweißen durch starkes Zusammendrücken der Teile. In diesem Fall kommt es zu einer starken Verformung des Metalls und es kommt zu einer Verbindung. Es ist keine Heizung erforderlich. Auf diese Weise werden duktile Teile, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium, verbunden. Wird in der Elektroindustrie verwendet.

Explosionsschweißen. Hier kollidieren durch eine Explosion die sich schnell bewegenden zu verschweißenden Teile und es entsteht eine Verbindung. Mit dieser Methode werden Bimetallrohlinge hergestellt und unterschiedliche Materialien miteinander verbunden. Überlegen wir, was anderes Schweißen sein kann.

Schmelzschweißverfahren

Es gibt nicht viele solcher Verbindungsarten.

Gasschweißen. Dabei wird das Hauptfüllmaterial durch die Hitze des Gasbrandes geschmolzen, der bei der Verbrennung von brennbaren Gasen und Sauerstoff entsteht. Typischerweise wird hierfür Acetylen verwendet, das in Verbindung mit Sauerstoff eine sehr hohe Flammentemperatur erzeugt. Dieses Schweißen wird für Produkte aus Stahl, Nichteisenmetallen sowie für verschiedene Arten von Reparaturarbeiten eingesetzt.

Elektronenstrahlschweißen. Für diesen Typ benötigen Sie eine spezielle Kamera mit einer hochauflösenden Umgebung. Durch die Bestrahlung mit sich schnell bewegenden Elektronen schmilzt das Grundmetall. Um das zu schweißende Metall zu schützen und eine Ionisierung des Mediums durch Elektronen zu verhindern, ist ein Vakuum in der Kammer erforderlich. Bei dieser Methode entsteht an der Heizstelle eine hohe Wärmekonzentration. Durch das Elektronenstrahlschweißen werden feuerfeste, chemisch hochaktive Metalle sowie deren Legierungen verbunden.

Laser. Dabei erfolgt das Aufschmelzen der Fügeteile mithilfe der Energie eines Lichtstrahls, der von einem optischen Quantengenerator erzeugt wird. Beim Laserschweißen kommt es an der Heizstelle zu einer hohen Energiekonzentration. Es dient der Verbindung verschiedener Metalle, deren Legierungen und Kombinationen. Vorteile des Laserschweißens: Der Prozess ist schnell, die Wärmeeinflusszone ist klein und die Schweißnaht ist klein.

Dies sind alle wichtigen Arten und Methoden des Schmelzschweißens.

Einstufung

Heutzutage gibt es verschiedene Schweißverfahren. GOST klassifiziert Schweißverfahren in mehr als 150 Varianten. Die Klassifizierung basiert auf folgenden Merkmalen: physisch, technisch und technologisch. Die Klassifizierung der Schweißverfahren nach physikalischen Eigenschaften unterteilt alle Arten in drei Klassen: thermisch, thermomechanisch und mechanisch. Grundlage dieser Trennung ist die Energieform, die in der Schweißverbindung verwendet wird.

Die Wärmeklasse umfasst die Arten, bei denen Wärmeenergie vorhanden ist:

• Gas;
• Bogen;
• Elektroschlacke;
• Elektronenstrahl;
• Laser usw.

Die thermomechanische Klasse umfasst die Schweißarten, bei denen Wärmeenergie und Druck vorhanden sind:

• Kontakt;
• Diffusion;
• Gaspresse;
• Lichtbogenpresse;
• Schmiede usw.

Die mechanische Klasse umfasst Pressschweißen, d. h. wo mechanische Energie verwendet wird:

• Kaltschweißen;
• Reibschweißen;
• Ultraschall usw.

Die technischen Merkmale der Klassifizierung sind wie folgt:

• eine Methode zum Schutz von Metall an der Schweißstelle;
• Kontinuität des Prozesses;
• Mechanisierung des Schweißprozesses.

Jede Methode hat ihre eigenen technologischen Besonderheiten und wird individuell eingestellt. Beispielsweise kann die Klassifizierung des Lichtbogenschweißens auf folgenden Faktoren basieren: dem Elektrodentyp, der Art des Schutzes, dem Automatisierungsgrad usw.

Kontaktieren Sie Schweißtechnik und Ausrüstung dafür

Kontaktschweißen ist eine der häufigsten Arten. Es entstand im 18. Jahrhundert und im 19. Jahrhundert kamen spezielle Geräte zum Kontaktschweißen auf den Markt. Bis in die 2000er Jahre wurde es weiterentwickelt und massiv in die Produktion eingeführt. Heute ist es das produktivste Schweißen.

Wir haben oben bereits Methoden zum Schweißen mit dieser Methode besprochen. Dies sind Spitze, Naht und Hintern.

Das Kontaktschweißverfahren wird durch die konstruktiven und technologischen Eigenschaften des Prozesses bestimmt. Diese beinhalten:

• Art des Schweißstroms;
• Pulsform;
• aktueller Versorgungsort;
• Anzahl der Impulse;
• Anzahl der Punkte, die gleichzeitig geschweißt werden müssen;
• Art der Metallerwärmung;
• die Art der Kompression der Schweißstelle;
• Verformungsgrad der Schweißstelle;
• Oberflächenvorbereitung von Schweißteilen;
• Art der Verbindung der Teile;
• zusätzliche Heizquellen;
• Intensität des Schweißmodus.

Durch die Kombination verschiedener konstruktiver und technologischer Merkmale können etwa 200 Widerstandsschweißverfahren realisiert werden.

Die Hauptvorteile sind:

• sofortige Erzeugung eines hochkonzentrierten, gerichteten Stroms thermischer Energie;
• einfacher technologischer Prozess;
• minimaler Verbrauch von Strom, Luft und Wasser;
• Zur Herstellung einer Verbindung sind weder Fülldraht noch Schutzmittel oder andere Hilfsstoffe erforderlich;
• minimale Zwangsverformung während einer Schweißverbindung;
• Fehlen von Verformungen und thermischer Einflusszone;
• einfache Mechanisierung und Automatisierung beim Be- und Entladen von Teilen, was eine hohe Produktivität gewährleistet.

Widerstandsschweißen wird in vielen Bereichen eingesetzt: Raumfahrzeuge, Mikroschaltungen in der Elektronik, Hauptrohrleitungen und Haushaltsgegenstände.

Dieses Verfahren wird beim Verbinden von Baustählen, legierten, hitzebeständigen und korrosionsbeständigen Stählen, Titan, Aluminium, Magnesiumlegierungen, Messing, Bronze, feuerfesten Legierungen und Verbundmetallen verwendet.

Mit Hilfe des Widerstandsschweißens werden Autos, Personenkraftwagen und elektronische Geräte in Massenproduktion hergestellt sowie Hauptrohrleitungen und Eisenbahnschienen verlegt.

Gasschweißen

Beim Gasschweißen werden Metallprodukte durch Anschmelzen der Kanten der Teile verbunden. Diese Methode ist recht einfach, erfordert keine komplexe Ausrüstung und für solche Arbeiten ist kein Strom erforderlich. Diese Methode hat aber auch Nachteile: niedrige Geschwindigkeit und große Heizzone des geschweißten Produkts.

Und doch wird das Gasschweißen in verschiedenen Branchen aktiv eingesetzt. Es wird für Reparaturen, zur Herstellung von dünnen Stahlblechen, dünnwandigen Rohren und auch ganz anderen Teilen verwendet.

Bei solchen Schweißarbeiten wird ein Gasbrenner verwendet, der mit brennbarem Gas mit Sauerstoff betrieben wird. Beim Verbrennen wird Wärmeleistung erzeugt, die über Spitzen eingestellt werden kann.

Es gibt folgende Gasschweißverfahren: rechts und links. Bei der linken Methode erfolgt der Vorgang von rechts nach links. Dabei richtet der Meister die Flamme nicht direkt auf das Produkt, sondern bewegt den Zusatzdraht vor die Brennerflamme.

Diese Methode ist die beliebteste und wird zum Schweißen eher dünner Produkte und niedrig schmelzender Metalle verwendet. Es erwärmt die Kanten des Produkts, wodurch sich das Schweißbad gut bewegen kann. Gleichzeitig hat der Meister eine gute Kontrolle über die Ausbildung der Schweißverbindung, was für eine gute Qualität und ein besseres Erscheinungsbild sorgt.

Bei der richtigen Methode ist die Richtung eine andere – von links nach rechts. Dabei wird die Flamme direkt auf die Schweißnaht gerichtet und der Zusatzdraht bewegt sich hinter der Flamme. Diese Methode schützt das Schweißbad besser vor Luft, das Metall kühlt langsamer ab und die Wärme breitet sich langsamer im Produkt aus.

Die richtige Methode gilt als wirtschaftlicher und hochproduktiver. Gleichzeitig ist es besser, dünne Metalle mit der linken Methode zu schweißen; hier ist die Leistung optimaler.

Anschluss aus Gusseisen

Wie Sie wissen, ist Gusseisen schlecht geschweißt, daher werden solche Konstruktionen nicht daraus hergestellt. Gusseisen wird in zwei Fällen geschweißt: zur Korrektur von Fehlern in verschiedenen Gussteilen und zur Reparatur einzelner Gusseisenteile von Fabrikanlagen.

Der Prozess wird durch die spezifischen Eigenschaften des Materials erheblich erschwert:

• Gusseisen verträgt keine hohen Abkühlraten, die beim Schweißen auftreten;
• zeichnet sich durch geringe plastische Eigenschaften und Empfindlichkeit gegenüber Überbeanspruchung aus;
• beim Abkühlen nimmt das Volumen des Gusseisens zu, wodurch ein Spannungszustand in der Schweißzone entsteht;
• Dabei verbrennt der im Gusseisen enthaltene Kohlenstoff, wodurch das Metall porös wird.

Trotzdem wird dieses Material häufig kombiniert. Es gibt folgende Methoden zum Schweißen von Gusseisen:

heiß. Dabei wird das Gusseisen gleichmäßig erhitzt und anschließend langsam abgekühlt. Dies sorgt für eine Graphitisierung des Materials und verhindert die Freisetzung von Kohlenstoff.

Halbscharf. Auch hier wird die Graphitisierung von Gusseisen erreicht, allerdings auf andere Weise – durch Einbringen graphitisierender Stoffe in die Schweißzone. In diesem Fall wird das Produkt mit einer vorgefertigten Flamme erhitzt.

Kalt. Bei dieser Art des Schweißens wird das Produkt nicht erhitzt, und der Prozess selbst erfolgt mit Stahlelektroden, Elektroden und Sonderlegierungen, mit Gusseisenelektroden.

Dugovaya

Lichtbogenschweißen ist die gebräuchlichste Methode. Der Prozess selbst ist ein Schmelzschweißen, bei dem die Kanten durch die Hitze eines Lichtbogens erhitzt werden. Es gibt folgende Lichtbogenschweißverfahren:

Elektroschlacke. Dabei werden das Werkstück und die Elektrode mithilfe der Wärme geschmolzen, die durch den durch die geschmolzene Schlacke fließenden Strom erzeugt wird.

Schutzgasschweißen. Dies geschieht mithilfe einer nicht verbrauchbaren oder verbrauchbaren Elektrode. Im ersten Fall bilden die Kanten eine Schweißverbindung. Im zweiten Fall wird die Naht durch geschmolzenen Elektrodendraht gebildet. Damit die Naht während der Verarbeitung nicht oxidiert, wird sie mit einem Spezialgas geschützt.

Manuelles Lichtbogenschweißen. Es wird auf zwei Arten hergestellt: als verbrauchbare und nicht verbrauchbare Elektrode.

Beim manuellen Lichtbogenschweißen mit einer nicht abschmelzenden Elektrode kommt es zum Kontakt der bearbeiteten Kanten des Produkts. Diese Art der Verbindung mit einer abschmelzenden Elektrode erfolgt über ein Stück mit einer Beschichtung.

Homogene Materialien aufgrund der Bildung atomarer Bindungen nennt man Schweißen. In diesem Fall kommt es an der Kontaktstelle zu einer dichten Verschmelzung zweier Materialien zu einem. Trotz der Tatsache, dass eine solche Verbindung seit langem verwendet wird, werden beim modernen Metallschweißen die Art und Technologie ihrer Umsetzung ständig verbessert, was es ermöglicht, verschiedene Produkte mit erhöhter Zuverlässigkeit und Qualität zu verbinden.

Merkmale des Flächenschweißens

Der gesamte Prozess des Schweißens von Metallen erfolgt in zwei Schritten. Zunächst müssen die Oberflächen der Materialien im Abstand interatomarer Adhäsionskräfte einander angenähert werden. Bei Raumtemperatur sind Standardmetalle nicht in der Lage, sich zu verbinden, selbst wenn sie mit erheblicher Kraft zusammengedrückt werden. Der Grund dafür liegt in der physikalischen Härte, sodass der Kontakt beim Zusammentreffen solcher Materialien unabhängig von der Qualität der Oberflächenbehandlung nur punktuell auftritt. Es ist die Oberflächenverunreinigung, die die Möglichkeit der Materialhaftung erheblich beeinträchtigt, da unter natürlichen Bedingungen immer Filme, Oxide sowie Schichten aus Verunreinigungsatomen vorhanden sind.

Daher kann die Herstellung eines Kontakts zwischen den Kanten von Teilen entweder durch plastische Verformungen, die durch Druckeinwirkung entstehen, oder durch Schmelzen des Materials erreicht werden.

Im nächsten Schritt des Metallschweißens kommt es zur Elektronendiffusion zwischen den Atomen der zu verbindenden Oberflächen. Daher verschwindet die Grenzfläche zwischen den Kanten und es entsteht entweder eine metallische Atombindung oder eine ionische und kovalente Bindung (im Fall von Halbleitern oder Dielektrika).

Klassifizierung der Schweißarten

Die Schweißtechnik wird ständig verbessert und vielfältiger. Heutzutage gibt es etwa 20 Arten des Metallschweißens, die in drei Gruppen eingeteilt werden:

Schmelzschweißen

Diese Art von Schweißarbeiten wird sowohl unter industriellen Bedingungen als auch im Alltag häufig eingesetzt. Das Fügen von Metallen durch Schmelzen umfasst:

1. Lichtbogenschweißen. Es entsteht durch die Erzeugung eines Hochtemperatur-Lichtbogens zwischen dem Metall und der Elektrode.
2. Bei einer Plasmaverbindung ist die Wärmequelle ionisiertes Gas, das mit hoher Geschwindigkeit durch einen Lichtbogen strömt.
3. Beim Schlackenschweißen wird geschmolzenes Flussmittel (Schlacke) mit elektrischem Strom erhitzt.
4. Beim Laserbonden wird die Metalloberfläche mit einem Laserstrahl behandelt.
5. Beim Elektronenstrahlschweißen erfolgt die Erwärmung der Verbindung aufgrund der kinetischen Energie bewegter Elektronen im Vakuum unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes.
6. Beim Gasschweißen von Metallen wird die Verbindungsstelle mit einem Feuerstrom erhitzt, der durch die Verbrennung von Sauerstoff und Gas entsteht.

Lichtbogenschweißverbindung

Beim Lichtbogenschweißen wird eine Stromquelle mit hohem Nennwert verwendet, während die Maschine über eine niedrige Spannung verfügt. Der Transformator wird gleichzeitig mit dem Metallwerkstück und der Schweißelektrode verbunden.

Durch das Schweißen von Metall mit einer Elektrode entsteht ein Lichtbogen, durch den die Kanten der verbundenen Werkstücke schmelzen. Im Bereich des Lichtbogens entsteht eine Temperatur von etwa fünftausend Grad. Diese Erwärmung reicht völlig aus, um beliebige Metalle zu schmelzen.

Beim Aufschmelzen des Metalls der zu verbindenden Teile und der Elektrode entsteht ein Schweißbad, in dem alle Adhäsionsprozesse ablaufen. Die Schlacke steigt an die Oberfläche der geschmolzenen Masse und bildet einen speziellen Schutzfilm. Beim Metalllichtbogenschweißen werden zwei Arten von Elektroden verwendet:

• nicht schmelzend;
• schmelzen.

Bei Verwendung einer nicht verbrauchbaren Elektrode ist es erforderlich, einen speziellen Draht in den Bereich des Lichtbogens einzuführen. Abschmelzende Elektroden bilden die Schweißnaht selbstständig. Der Zusammensetzung solcher Elektroden werden spezielle Zusätze zugesetzt, die das Erlöschen des Lichtbogens verhindern und seine Stabilität erhöhen. Dies können Elemente mit einem hohen Ionisierungsgrad sein (Kalium, Natrium).

Bogenverbindungsmethoden

Das Lichtbogenschweißen wird auf drei Arten durchgeführt:

Gasschweißtechnik

Mit dieser Art von Schweißarbeiten können Sie verschiedene Metallkonstruktionen nicht nur in Industriebetrieben, sondern auch im häuslichen Bereich verbinden. Die Technologie des Metallschweißens ist nicht sehr kompliziert: Bei der Verbrennung schmilzt das Gasgemisch die mit Zusatzdraht gefüllten Kanten der Oberfläche. Beim Abkühlen kristallisiert die Naht und schafft eine starke und zuverlässige Materialverbindung.

Gasschweißen hat viele positive Aspekte:

1. Möglichkeit, verschiedene Teile offline zu verbinden. Darüber hinaus ist für diese Arbeit keine leistungsstarke Energiequelle erforderlich.
2. Einfache und zuverlässige Gasschweißgeräte sind leicht zu transportieren.
3. Die Möglichkeit, einen einstellbaren Schweißprozess durchzuführen, da der Feuerwinkel und die Geschwindigkeit der Oberflächenerwärmung einfach manuell geändert werden können.

Der Einsatz solcher Geräte hat aber auch Nachteile:

Schlackenschweißen

Diese Art der Verbindung gilt als eine grundsätzlich neue Art der Schweißnahtherstellung. Die Oberflächen der zu schweißenden Teile sind mit Schlacke bedeckt, die auf eine Temperatur erhitzt wird, die über dem Schmelzen von Draht und Grundmetall liegt.

In der Anfangsphase ähnelt das Schweißen dem Unterpulverschweißen. Dann, nach der Bildung eines Schweißbades aus flüssiger Schlacke, hört der Lichtbogen auf zu brennen. Durch die beim Stromfluss freigesetzte Wärme kommt es zu einem weiteren Aufschmelzen der Kanten des Teils. Ein Merkmal dieser Art des Metallschweißens ist die hohe Produktivität des Prozesses und der Qualität

Druckschweißverbindung

Das Verbinden von Metalloberflächen durch mechanische Verformung erfolgt meist unter industriellen Produktionsbedingungen, da diese Technologie teure Geräte erfordert.

Druckschweißen umfasst:

1. Ultraschallfügen von Metallteilen. Dies geschieht dank Ultraschallfrequenzschwankungen.
2. Kaltschweißen. Es erfolgt auf der Grundlage der interatomaren Verbindung zweier Teile durch Erzeugung eines hohen Drucks.
3. Schmiede-Schmiede-Methode. Seit der Antike bekannt. Das Material wird in einer Schmiede erhitzt und anschließend durch mechanisches oder manuelles Schmieden verschweißt.
4. Gasschweißen mit Pressen. Es ist der Schmiedemethode sehr ähnlich, zum Heizen werden nur Gasgeräte verwendet.
5. Kontaktieren Sie den elektrischen Anschluss. Sie gilt als eine der beliebtesten Arten. Bei dieser Art des Schweißens wird das Metall erhitzt, indem ein elektrischer Strom durch das Metall geleitet wird.
6. Wenn der Druck auf das Metall gering ist, ist eine hohe Erwärmungstemperatur an der Verbindungsstelle erforderlich.

Punktwiderstandsschweißen

Bei dieser Schweißart liegen die zu verbindenden Flächen zwischen zwei Elektroden. Unter der Wirkung der Presse komprimieren die Elektroden die Teile, woraufhin Spannung angelegt wird. Durch den Stromdurchgang kommt es zu einer Erwärmung der Schweißstelle. Der Durchmesser der Schweißstelle hängt vollständig von der Größe des Elektrodenkontaktpads ab.

Je nachdem, wie die Elektroden im Verhältnis zu den Fügeteilen positioniert sind, kann das Kontaktschweißen einseitig oder zweiseitig erfolgen.

Es gibt viele Arten des Widerstandsschweißens, die nach einem ähnlichen Prinzip funktionieren. Dazu gehören: Stumpfschweißen, Nahtschweißen, Kondensatorschweißen.

Sicherheitstechnik

Bei der Arbeit mit Schweißgeräten gibt es viele Faktoren, die die Gesundheit des Bedieners gefährden. Hohe Temperaturen, explosionsfähige Atmosphären und schädliche chemische Dämpfe erfordern die strikte Einhaltung von Sicherheitsmaßnahmen:

Es gibt eine Vielzahl von Arten des Metallschweißens; der Schweißer entscheidet selbst, welche er wählt, basierend auf der Verfügbarkeit der Ausrüstung und der Fähigkeit, das gewünschte Arbeitsergebnis zu erzielen. Der Schweißer muss den Aufbau und die Funktionsprinzipien bestimmter Geräte kennen.