10 wesentliche Schweißtechniken: Ein umfassender Leitfaden

1. Elektroden-Lichtbogenschweißen

(1) Schweißlichtbogen

Ein Lichtbogen ist eine anhaltende und intensive Gasentladung, die zwischen zwei geladenen Leitern stattfindet.

Bogenentstehung

(1) Kurzschluss zwischen Schweißdraht und Werkstück

Im Falle eines Kurzschlusses werden einzelne Kontaktstellen mit hoher Stromdichte durch Widerstandswärme erwärmt, q = I^2Rt, wobei I der Strom und R der Widerstand ist. Die Intensität des elektrischen Feldes in dem kleinen Luftspalt ist sehr hoch, was zur Folge hat:

① Eine kleine Anzahl von Elektronen entweicht

② Die einzelnen Kontaktstellen werden erhitzt, geschmolzen und sogar verdampft und verdunstet

③ Das Vorhandensein vieler Metalldämpfe mit niedrigem Ionisierungspotenzial.

Weiterführende Lektüre: Wie wählt man den richtigen Schweißdraht?

(2) Anheben des Schweißdrahtes in einem angemessenen Abstand

Unter dem Einfluss einer thermischen Anregung und eines starken elektrischen Feldes emittiert die negative Elektrode Elektronen und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit, wobei sie mit neutralen Molekülen und Atomen zusammenstößt und diese anregt oder ionisiert. Dies führt zu:

• Schnelle Ionisierung des Gases im Luftspalt.
• Bei der Kollision, Anregung und Rekombination von positiv und negativ geladenen Teilchen wird Energie umgewandelt und als Licht und Wärme freigesetzt.

Lichtbogenstruktur und Temperaturverteilung

Der Lichtbogen besteht aus drei Teilen: dem Kathodenbereich (in der Regel ein heller weißer Fleck am Ende der Elektrode), dem Anodenbereich (ein dünner heller Bereich im Bad, der dem Ende der Elektrode auf dem Werkstück entspricht) und dem Lichtbogensäulenbereich (der Luftspalt zwischen den beiden Elektroden).

Bedingungen für eine stabile Lichtbogenverbrennung

(1) Geeignete Stromversorgung

Es muss eine Stromversorgung vorhanden sein, die den elektrischen Anforderungen des Schweißlichtbogens entspricht.

a) Wenn der Strom zu niedrig ist, ist die Gasionisierung zwischen den Luftspalten unzureichend, der Lichtbogenwiderstand ist hoch, und es ist eine höhere Lichtbogenspannung erforderlich, um das erforderliche Ionisierungsniveau aufrechtzuerhalten.

b) Mit steigendem Strom nimmt der Ionisierungsgrad des Gases zu, die Leitfähigkeit verbessert sich, der Lichtbogenwiderstand nimmt ab und die Lichtbogenspannung sinkt. Die Spannung darf jedoch nicht über einen bestimmten Punkt hinaus abnehmen, um die erforderliche elektrische Feldstärke aufrechtzuerhalten und die Emission von Elektronen und die kinetische Energie geladener Teilchen zu gewährleisten.

(2) Richtige Auswahl und Reinigung der Elektroden

Es ist wichtig, saubere Elektroden mit der entsprechenden Beschichtung zu verwenden.

(3) Verhinderung des partiellen Ausblasens

Es müssen Maßnahmen ergriffen werden, um ein teilweises Ausblasen zu verhindern.

(4) Elektrodenpolarität

Beim Schweißen mit einem Gleichstrom-Schweißgerät gibt es zwei Methoden: die positive Verbindung und die umgekehrte Verbindung.

AC Ausrüstung für das Lichtbogenschweißen

Wechselstrom-Lichtbogenschweißgeräte sind weit verbreitet, und die Elektrodenpolarität ändert sich häufig, so dass es keine Probleme mit der Polarität gibt.

1. Positive Verbindung

Das Werkstück wird an den Pluspol der Stromversorgung und die Elektrode an den Minuspol angeschlossen. Dies ist die normale Anschlussmethode für allgemeine Schweißarbeiten.

2. Umgekehrte Verbindung

Das Werkstück wird an den Minuspol der Stromversorgung und die Elektrode an den Pluspol angeschlossen. Dieses Verfahren wird im Allgemeinen zum Schweißen dünner Bleche verwendet, um ein Durchbrennen zu verhindern.

(2) Schweißverfahren des Elektroden-Lichtbogenschweißens

1). Schweißverfahren

2). Schweißdraht Lichtbogenschweißen Heizung Eigenschaften

• Das Lichtbogenschweißen mit einem Schweißdraht führt zu einer hohen, lokalen Erwärmung. Das Metall in der Nähe der Schweißstelle wird ungleichmäßig erhitzt, was zu einer Verformung des Werkstücks führen kann, Eigenspannung, ungleichmäßige mikrostrukturelle Umwandlungen und Veränderungen der Materialeigenschaften.
• Die Erhitzungsgeschwindigkeit ist hoch (1500 ℃/s), was zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung und dem Auftreten von Gefügefehlern und Veränderungen führt, die bei der Wärmebehandlung nicht auftreten sollten.
• Die Wärmequelle ist in Bewegung und verursacht ständig wechselnde Heiz- und Kühlbereiche.

(3) Metallurgische Eigenschaften des Lichtbogenschweißens

• Die hohe Temperatur in der Reaktionszone bewirkt eine starke Verdampfung der Legierungselemente und Oxidation.
• Die Metallschmelze hat ein geringes Volumen und verbleibt nur für kurze Zeit im flüssigen Zustand, was zu einer einheitlichen chemischen Zusammensetzung führt. Aufgrund der begrenzten Zeit können jedoch keine Gase und Verunreinigungen entfernt werden, so dass es zur Bildung von Fehlern wie Poren und Schlackeneinschlüssen kommen kann.

(4) Schweißdraht

Zusammensetzung des Schweißdrahtes für das Lichtbogenhandschweißen

Der Schweißdraht für das Lichtbogenhandschweißen besteht aus einem Schweißkern und einer Beschichtung.

1. Kern schweißen

① Als Elektrode beim Lichtbogenschweißen leitet sie den Strom mit dem Werkstück, um einen Lichtbogen zu bilden.

② Während des Schweißvorgangs schmilzt es kontinuierlich und wird in das sich bewegende Schmelzbad überführt, wo es mit dem geschmolzenen Grundmetall kristallisiert und eine Schweißnaht bildet.

2. Elektrodenumhüllung

① Die Rolle der Beschichtung

Die Beschichtung bietet einen wirksamen Schutz für das Schmelzbad und die Schlackenverbindung, desoxidiert und entschwefelt das geschmolzene Metall im Schmelzbad und infiltriert die Legierung in das geschmolzene Badmetall, um die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht zu verbessern. Außerdem stabilisiert sie den Lichtbogen, um den Schweißprozess zu verbessern.

② Zusammensetzung der Beschichtung

• Lichtbogenstabilisator: besteht hauptsächlich aus Kalium-, Natrium- und Kalziumverbindungen, die leicht ionisiert werden können.
• Schlackenbildner: bildet Schlacke, die die Oberfläche des Schmelzbades bedeckt, das Eindringen der Atmosphäre verhindert und eine metallurgische Funktion erfüllt.
• Vergaser: Zersetzt Gase wie CO und H2 und umgibt den Lichtbogen und das Schmelzbad, um die Atmosphäre zu isolieren und die Schmelztropfen und das Bad zu schützen.
• Desoxidationsmittel: besteht hauptsächlich aus Ferromangan, Ferrosilizium, Ferrotitan, Ferroaluminium und Graphit und dient der Entfernung von Sauerstoff aus dem Schmelzbad.
• Legierungsmittel: besteht hauptsächlich aus Ferrolegierungen wie Ferromangan, Ferrosilizium, Ferrochrom, Ferromolybdän, Ferrovanadium und Ferrowolfram.
• Bindemittel: besteht in der Regel aus Kalium- und Natriumsilikat.

3. Arten der Elektrodenbeschichtung

• Saure Elektrode: Die Beschichtung enthält eine große Menge an sauren Oxiden, wie SiO2, TiO2 und Fe2O3.
• Alkalische Elektrode: Die Beschichtung enthält eine große Menge an alkalischen Oxiden, wie CaO, FeO, MnO, Na2O, MgO, usw.

Arten von Schweißdraht

Schweißdrähte werden in zehn Kategorien eingeteilt:

1. Elektroden für Baustahl
2. Niedrigtemperatur-Stahlelektroden
3. Molybdän und Chrom Molybdän Hitzebeständige Stahlelektroden
4. Edelstahlelektroden
5. Oberflächenelektroden
6. Gusseisen-Elektroden
7. Elektroden aus Nickel und Nickellegierungen
8. Elektroden aus Kupfer und Kupferlegierungen
9. Elektroden aus Aluminium und Aluminiumlegierungen
10. Spezialelektroden

Auswahl Das Prinzip des Schweißens Stab

Bei der Auswahl eines Schweißdrahtes sollten die folgenden Grundsätze beachtet werden:

1. Wählen Sie Elektroden mit der gleichen oder einer ähnlichen chemischen Zusammensetzung wie das Grundmetall.
2. Wählen Sie Elektroden mit der gleichen Festigkeit wie das Grundmetall.
3. Die Art der Elektrodenumhüllung sollte auf der Grundlage der Betriebsbedingungen des Bauwerks gewählt werden.

(5) Veränderungen der Metallstruktur und der Eigenschaften von Schweißverbindungen

Änderung und Verteilung der Temperatur in einer Schweißnaht

Die Temperatur des Metalls in der Schweißzone beginnt zu steigen, erreicht einen stabilen Zustand und sinkt dann allmählich auf Raumtemperatur.

Veränderungen der Mikrostruktur und der Eigenschaften von Geschweißte Gelenke (am Beispiel von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt)

Hauptmängel von Schweißnähten

1. Blaslöcher

Lunker sind Löcher, die entstehen, wenn die Blasen in der Schmelze während der Erstarrung nicht entweichen.

Präventionsmaßnahmen:

a) Trocknen Sie den Schweißdraht und reinigen Sie gründlich die Schweißfläche und die Umgebung des Werkstücks.

b) Verwenden Sie einen geeigneten Schweißstrom und arbeiten Sie korrekt.

2. Einschluss von Schlacke

Schlackeneinschlüsse sind Schlacken, die nach dem Schweißen in der Schweißnaht verbleiben.

Vorsichtsmaßnahmen:

a) Reinigen Sie die Schweißfläche sorgfältig.

b) Beim Mehrlagenschweißen ist die Schlacke zwischen den Lagen gründlich zu entfernen.

c) Verlangsamung der Kristallisationsgeschwindigkeit des geschmolzenen Pools.

3. Riss beim Schweißen

a) Hot Crack

Ein Heißriss ist ein Riss in der Schweißnaht, der sich bildet, wenn das Metall während des Schweißens in der Nähe des Solidus abkühlt.

Vorbeugende Maßnahmen:

Verringerung der strukturellen Steifigkeit, Vorwärmen vor dem Schweißendie Legierung zu reduzieren, Elektroden mit niedrigem Wasserstoffgehalt und guter Rissbeständigkeit zu wählen, usw.

b) Cold Crack

Ein Kaltriss ist ein Riss in der Schweißnaht, der beim Abkühlen auf eine niedrigere Temperatur entsteht.

Vorsichtsmaßnahmen:

a) Verwenden Sie eine wasserstoffarme Elektrode, trocknen Sie die Werkstückoberfläche und entfernen Sie Öl und Rost.

b) Vorwärmen vor dem Schweißen und Wärmebehandlung nach dem Schweißen.

4. Unvollständige Durchdringung

Unvollständige Durchdringung ist ein Phänomen, bei dem die Wurzel der Schweißverbindung nicht vollständig durchdrungen wird.

Die Ursachen:

Zu kleiner Rillenwinkel oder Spalt, zu dicke stumpfe Kante, unsaubere Rille, zu dicke Elektrode, zu schnell Schweißgeschwindigkeit, zu geringer Schweißstrom und unsachgemäße Bedienung.

5. Unvollständige Fusion

Unvollständige Verschmelzung ist ein Phänomen, bei dem die Verschmelzung zwischen der Schweißnaht und dem Grundwerkstoff nicht vollständig ist.

Die Ursachen:

Unsaubere Rille, zu großer Elektrodendurchmesser und unsachgemäßer Betrieb.

6. Unterschnitt

Ein Hinterschnitt ist eine Rille oder Vertiefung entlang des Grundwerkstoffteils der Schweißnaht.

Die Ursachen:

Zu hoher Schweißstrom, zu langer Lichtbogen, falscher Elektrodenwinkel, usw.

(6) Verformung beim Schweißen

Ursachen für Schweißspannungen und Verformungen

Die lokale Erwärmung beim Schweißen ist die Hauptursache für Schweißspannungen und Verformungen.

Grundformen der Verformung beim Schweißen

Prozessmaßnahmen zur Verhinderung und Reduzierung von Schweißverformungen

1. Inverse Verformungsmethode
2. Methode zur Erhöhung der Gewinnspanne
3. Starre Klemmen Methode
4. Auswahl eines sinnvollen Schweißverfahrens

Prozessmaßnahmen zur Reduzierung der Schweißspannung

1. Auswählen einer sinnvollen Schweißreihenfolge
2. Vorwärmverfahren
3. Nach dem Schweißen Glühen

2. Automatisches Unterpulverschweißen

Die Schweißverfahren bei dem der Lichtbogen unter einer Flussmittelschicht brennt, wird als Unterpulverschweißen (SAW) bezeichnet.

SAW zeichnet sich durch eine automatische Montage für das Zünden des Lichtbogens und die Zuführung der Elektrode aus und wird daher auch als Submerged Arc Automatic Welding (SAAW) bezeichnet.

(1) Schweißverfahren des automatischen Unterpulverschweißens

(2) Hauptmerkmale des automatischen Unterpulverschweißens

Das Unterpulverschweißen (SAW) bietet mehrere Vorteile, darunter:

• Hohe Produktivität: SAW ermöglicht Hochgeschwindigkeitsschweißen und kann die Gesamteffizienz eines Schweißprojekts erhöhen.
• Hoch und stabil Schweißqualität: SAW liefert konsistente und zuverlässige Ergebnisse und gewährleistet eine qualitativ hochwertige Schweißnaht.
• Kosteneinsparungen bei Schweißmaterialien: Beim SAW-Verfahren wird weniger Zusatzwerkstoff benötigt, was zu Kosteneinsparungen beim Schweißprojekt führen kann.
• Verbesserte Arbeitsbedingungen: SAW erzeugt weniger Rauch und Abgase, was die Arbeitsbedingungen für die Schweißer angenehmer und sicherer macht.

SAW ist jedoch nicht für alle Schweißarten geeignet. Sie eignet sich am besten zum Schweißen von flachen, langen geraden Nähten und Rundnähten mit großem Durchmesser. Für kurze Schweißnähte, Zickzack-Nähte, schmale Positionen und dünne Blechschweißenliefert SAW möglicherweise nicht die gewünschten Ergebnisse.

(3) Schweissdraht und Flussmittel

(4) Prozessmerkmale des automatischen Unterpulverschweißens

• Strenge Anforderungen an die Vorbereitung vor dem Schweißen
• Großer Einschweißgrad
• Lichtbogenschließblech und Abgangsblech werden übernommen.
• Verwenden Sie Flussmittel- oder Stahlpads.
• Der Einbau von Führungen wird übernommen.

3. Schutzgasschweißen

(1) Argon-Lichtbogenschweißen

Schutzgasschweißen, bei dem Argon als Schweißmittel verwendet wird Schutzgas ist bekannt als Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) oder Argonlichtbogenschweißen.

Da Argon ein inertes Gas ist, schützt es die Elektrode und das geschmolzene Metall vor den schädlichen Auswirkungen der Luft.

Je nach Art der verwendeten Elektrode, Argon-Lichtbogenschweißen können in zwei Arten unterteilt werden:

• Argon-Lichtbogenschweißen mit geschmolzener Elektrode
• Argon-Lichtbogenschweißen mit nicht geschmolzener Elektrode.

Argon-Lichtbogenschweißen mit nicht abschmelzender Elektrode

Argon-Lichtbogenschweißen ohne geschmolzene Elektrode ist eine Art des Argon-Lichtbogenschweißens, bei der die Elektrode nur zur Erzeugung eines Lichtbogens und zur Abgabe von Elektronen verwendet wird. Der Zusatzwerkstoff wird separat zugegeben.

Übliche Elektroden für dieses Verfahren sind Wolfram-Elektroden, die mit Thorium- oder Ceroxid dotiert sind. Diese Elektroden haben eine hohe thermische Elektronenemissionsfähigkeit, einen hohen Schmelzpunkt und einen hohen Siedepunkt (3700K bzw. 5800K).

MIG-Schweißen

Das Wolfram-Inertgas (WIG)-Schweißen ist bekannt für seine geringe Stromstärke und sein geringes Eindringvermögen. Trotzdem wird es häufig zum Schweißen von Legierungen mit mittlerer bis hoher Dicke verwendet, wie z. B. TitanAluminium, Kupfer und andere. Dies ist auf seine Fähigkeit zurückzuführen, hohe Produktivitätsniveaus zu erreichen.

Nachstehend sind die wichtigsten Merkmale des Argon-Lichtbogenschweißens (WIG-Schweißen):

• Vielseitiges Schweißen: Aufgrund des Schutzes durch Argon eignet sich das WIG-Schweißen für das Schweißen verschiedener legierte StähleNichteisenmetalle, die zur Oxidation neigen, und seltene Metalle wie Zirkonium, Tantal und Molybdän.
• Stabiles und effizientes Schweißen: Das WIG-Schweißen ist bekannt für seinen stabilen Lichtbogen, minimale Spritzer, saubere Schweißnähte ohne Schlacke auf der Oberfläche und geringere Schweißverformungen.
• Einfach zu bedienen: Der offene Lichtbogen ist sichtbar, so dass das WIG-Schweißen leicht zu bedienen ist und für das Schweißen in voller Position leicht automatisiert werden kann.
• Fähigkeit zum Schweißen dünner Bleche: Das gepulste Wolfram-Argon-Lichtbogenschweißen (TPAW) kann zum Schweißen von dünnen Blechen unter 0,8 mm und einigen unähnlichen Metallen verwendet werden.

(2) Kohlendioxid-Schutzgasschweißen

Schutzgasschweißen das Kohlendioxid (CO2) als Schutzgas verwendet, wird als Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW) oder Metall-Inertgasschweißen (MIG) bezeichnet.

Der Hauptzweck der Verwendung von CO2 als Schutzgas besteht darin, den Schweißbereich von der Luft zu isolieren und die schädlichen Auswirkungen von Stickstoff auf das geschmolzene Metall zu verhindern. Dies trägt dazu bei, die Integrität der Schweißnaht zu erhalten und qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen.

Während des Schweißens:

2CO₂=2CO+O₂ CO2=C+O₂

Daher wird das Schweißen in CO₂CO und O₂ Oxidationsatmosphäre.

Merkmale des Kohlendioxid-Schutzgasschweißens:

• Hohe Schweißgeschwindigkeit, automatisches Schweißen und hohe Produktivität.
• Es handelt sich um offenes Lichtbogenschweißen, bei dem die Schweißnahtbildung leicht zu kontrollieren ist.
• Es ist weniger rostanfällig und hat weniger Schlacke nach dem Schweißen.
• Der Preis ist niedrig.
• Schweißspritzer und Blowhole sind immer noch Schwierigkeiten in der Produktion.

4. Elektroschlackeschweißen

Das Elektroschlackeschweißen (ESW) ist ein Schweißverfahren, bei dem die Wärme, die durch den Widerstand eines elektrischen Stroms erzeugt wird, der durch eine flüssige Schlacke fließt, zur Herstellung einer Schweißnaht genutzt wird.

(1) Schweissverfahren

(2) Merkmale des Elektroschlackeschweißens

• Es kann zu sehr dicken Schweißnähten auf einmal geschweißt werden.
• Hohe Produktivität und niedrige Kosten.
• Das Schweißgut ist relativ rein.
• Geeignet zum Schweißen von mittelhartem Stahl und legiertem Baustahl.

5. Plasmaschweißen und -schneiden

(1) Konzept des Plasmalichtbogens

Normalerweise ist ein Schweißlichtbogen ein freier Lichtbogen, d. h. nur ein Teil des Gases im Lichtbogenbereich wird ionisiert und die Temperatur ist nicht hoch genug.

Wenn jedoch der freie Lichtbogen zu einem Lichtbogen mit hoher Energiedichte komprimiert wird, wird das Gas in der Lichtbogensäule vollständig ionisiert und wandelt sich in ein Plasma um, einen vierten Aggregatzustand, der aus positiven und negativen Ionen besteht.

Plasmabögen haben hohe Temperaturen (zwischen 15.000 und 30.000 K), hohe Energiedichten (bis zu 480 kW/cm²), und schnell fließende Plasmaströme (ein Vielfaches der Schallgeschwindigkeit).

Es gibt drei Kompressionseffekte in Plasmabogen Schweißen:

1. Mechanischer Kompressionseffekt: Der Lichtbogen wird beim Durchgang durch eine kleine Düsenöffnung in der Plasmakanone mechanisch komprimiert, nachdem das Gas durch hochfrequente Schwingungen ionisiert wurde.
2. Thermischer Kompressionseffekt: Das Kühlwasser in der Düse führt zu einer starken Verringerung der Gastemperatur und der Ionisierung in der Nähe der Innenwand der Düse, wodurch der Lichtbogenstrom gezwungen wird, nur durch die Mitte der Lichtbogensäule zu fließen, was zu einem deutlichen Anstieg der Stromdichte in der Mitte der Lichtbogensäule und einer weiteren Verringerung im Lichtbogenabschnitt führt.
3. Elektromagnetischer Kontraktionseffekt: Die erhöhte Stromdichte der Lichtbogensäule erzeugt eine starke elektromagnetische Kontraktionskraft, die den Lichtbogen zum dritten Mal komprimiert.

Diese drei Verdichtungseffekte führen zu einem Plasmalichtbogen mit einem Durchmesser von nur etwa 3 mm, aber mit deutlich verbesserter Energiedichte, Temperatur und Luftgeschwindigkeit.

(2) Merkmale des Plasmaschweißens

Nachstehend sind die wichtigsten Merkmale von Plasma-Lichtbogenschweißen:

• Hohe Energiedichte und Temperaturgradient: Das Plasmalichtbogenschweißen hat eine hohe Energiedichte und einen großen Temperaturgradienten, was zu einer kleinen Wärmeeinflusszone führt. Dadurch eignet es sich zum Schweißen hitzeempfindlicher Werkstoffe oder zur Herstellung bimetallischer Teile.
• Stabiler Lichtbogen und hohe Schweißgeschwindigkeit: Das Plasmalichtbogenschweißen hat einen stabilen Lichtbogen und eine hohe Schweißgeschwindigkeit, was es ideal macht für Durchschweißung zur gleichzeitigen Herstellung von Schweißnähten auf beiden Seiten mit einer sauberen Oberfläche und hoher Produktivität.
• Fähigkeit zum Schweißen dicker Werkstücke: Mit dem Plasmalichtbogenschweißen können Werkstücke mit großer Dicke geschweißt werden, z. B. zum Schneiden von rostfreiem Stahl, Aluminium, Kupfer, Magnesium und anderen Legierungen mit großer Dicke.
• Stabiler Lichtbogen mit niedrigem Strom: Der vollständig ionisierte Lichtbogen beim Plasmalichtbogenschweißen kann auch dann noch stabil arbeiten, wenn der Strom unter 0,1 A liegt. Dadurch eignet er sich zum Schweißen von ultradünnen Blechen (0,01-2 mm) mit einem Mikrostrahl-Plasmalichtbogen (0,2-30 A), z. B. für Thermoelemente und Kapseln.

6. Vakuum-Elektronenstrahlschweißen

Das Vakuum-Elektronenstrahlschweißen (VEBW) ist ein Schweißverfahren, bei dem ein gerichteter Hochgeschwindigkeits-Elektronenstrahl auf das Werkstück gerichtet wird, der seine kinetische Energie in Wärmeenergie umwandelt und das Werkstück zu einer Schweißnaht schmilzt.

Im Folgenden sind die wichtigsten Merkmale des Vakuum-Elektronenstrahlschweißens (VEBW) aufgeführt:

• Hochwertige Schweißnähte: VEBW erzeugt reine, glatte und spiegelglatte Schweißnähte, die frei von Oxidation und anderen Defekten sind, da der Schweißprozess im Vakuum stattfindet.
• Hohe Energiedichte: Der Elektronenstrahl im VEBW hat eine Energiedichte von bis zu 108 W/cm²die eine schnelle Erwärmung des Schweißstücks auf eine sehr hohe Temperatur ermöglicht, wodurch jedes hochschmelzende Metall oder jede Legierung geschmolzen werden kann.
• Tiefes Eindringen und schnelle Schweißgeschwindigkeit: VEBW hat einen tiefen Einbrand und eine hohe Schweißgeschwindigkeit und minimiert die wärmebeeinflusste Zone, was zu geringen Auswirkungen auf die Leistung der Verbindung und minimaler Verformung führt.

7. Laserschweißen

Laserschweißen ist ein Schweißverfahren, bei dem ein fokussierter Laserstrahl Wärme auf die Schweißnaht überträgt.

Im Folgenden sind die wichtigsten Merkmale des Laserschweißens aufgeführt:

• Hohe Energiedichte und minimale Verformung: Das Laserschweißen hat eine hohe Energiedichte und eine kurze Einwirkungszeit, was zu einer kleinen Wärmeeinflusszone und minimaler Verformung führt. Es kann entweder in einer atmosphärischen Umgebung ohne Gasschutz oder in einer Vakuumumgebung durchgeführt werden.
• Vielseitiges Schweißen: Die Richtung des Laserstrahls kann mit einem Reflektor geändert werden, und während des Schweißvorgangs ist kein Kontakt einer Elektrode mit der Schweißnaht erforderlich, so dass es sich ideal für das Schweißen von Teilen eignet, die mit herkömmlichen Methoden schwer zu schweißen sind. elektrisches Schweißen Prozesse.
• Schweißen ungleicher Materialien: Beim Laserschweißen können isolierende Materialien, unterschiedliche Metallwerkstoffe und sogar Metall und Nichtmetall geschweißt werden.
• Beschränkungen: Das Laserschweißen erfordert eine geringe Leistungsaufnahme und ist in Bezug auf die Dicke der Materialien, die geschweißt werden können, begrenzt.

8. Widerstandsschweißen

Widerstandsschweißen ist ein Schweißverfahren, bei dem nach dem Zusammenfügen der Werkstücke über Elektroden Druck ausgeübt wird. Die Widerstandswärme, die durch den Strom erzeugt wird, der durch die Kontaktfläche der Verbindung und den umgebenden Bereich fließt, wird zum Schweißen der Werkstücke genutzt.

Es gibt verschiedene Arten des Widerstandsschweißens, darunter PunktschweißenNahtschweißen und Stumpfschweißen. Jedes dieser Verfahren hat einzigartige Eigenschaften und wird für bestimmte Schweißanwendungen.

(1) Punktschweißen

Punktschweißen ist ein Widerstandsschweißverfahren, bei dem die Werkstücke in einer Überlappungsverbindung zusammengefügt und zwischen zwei Elektroden platziert werden. Die Widerstandswärme, die durch den Strom erzeugt wird, der durch die Kontaktfläche der Verbindung und den umgebenden Bereich fließt, schmilzt den Grundwerkstoff auf und bildet einen Schweißpunkt.

Diese Methode wird in erster Linie verwendet für Schweißbleche und besteht aus drei Schritten: Vorspannung, um einen guten Kontakt der Werkstücke zu gewährleisten, Einschalten des Stroms, um einen Nugget und einen Kunststoffring an der Schweißstelle zu bilden, und Brechen des Schmiedepunkts, wodurch der Nugget abkühlen und unter der kontinuierlichen Einwirkung von Druck kristallisieren kann, was zu einer Lötstelle mit einer dichten Struktur und ohne Lunker oder Risse führt.

(2) Nahtschweißen

Das Nahtschweißen ist eine Form des Widerstandsschweißens, bei der das Werkstück in einer Überlappungs- oder Stumpfverbindung zwischen zwei Rollenelektroden angeordnet ist. Die Rollen üben Druck auf das Werkstück aus, während sie sich drehen, und es wird kontinuierlich oder intermittierend Strom angelegt, um eine durchgehende Schweißnaht zu bilden. Dieses Schweißverfahren wird häufig für Konstruktionen verwendet, die regelmäßige Schweißnähte erfordern und Dichtungsanforderungen stellen, wobei die Blechdicke in der Regel weniger als 3 mm beträgt.

(3) Stumpfschweißen

Stumpfschweißen ist ein Verfahren beim Widerstandsschweißen, bei dem zwei Werkstücke entlang ihrer gesamten Kontaktfläche miteinander verbunden werden.

Widerstandsstumpfschweißen

Das Widerstandsstumpfschweißen ist ein Verfahren, bei dem zwei Werkstücke stumpf aneinander gefügt und anschließend durch Widerstandswärme in einen plastischen Zustand gebracht werden. Anschließend wird Druck ausgeübt, um den Schweißvorgang abzuschließen. Dieses Verfahren wird in der Regel zum Schweißen von Werkstücken mit einfachen Formen, kleinen Durchmessern oder Längen von weniger als 20 mm und geringen Festigkeitsanforderungen verwendet.

Abbrennstumpfschweißen

Das Abbrennstumpfschweißen ist ein Verfahren, bei dem zwei Werkstücke zu einer Stumpfverbindung zusammengefügt und an eine Stromquelle angeschlossen werden. Die Stirnseiten der Werkstücke werden schrittweise in Kontakt gebracht und mit Widerstandswärme erhitzt, bis sie eine vorgegebene Temperatur innerhalb eines bestimmten Tiefenbereichs erreichen. Dabei entsteht ein Lichtbogen, der das Endmetall zum Schmelzen bringt. Anschließend wird die Stromzufuhr unterbrochen und eine Stauchkraft schnell aufgebracht, um das Schweißen zu beenden.

Die Verbindungsqualität des Abbrennstumpfschweißens ist besser als die des Widerstandsschweißens, und die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht entsprechen denen des Grundwerkstoffs. Es ist nicht notwendig, die vorgeschweißte Oberfläche der Verbindung vor dem Schweißen zu reinigen.

Das Abbrennstumpfschweißen wird häufig zum Schweißen wichtiger Werkstücke verwendet und kann zum Schweißen von gleichartigen und ungleichartigen Metallen sowie von Metalldrähten mit einer Dicke von nur 0,01 mm und Metallstäben und Profilen mit einer Dicke von bis zu 20000 mm verwendet werden.

9. Reibschweißen

Das Reibschweißen ist ein Pressschweißen Verfahren, bei dem die durch die Reibung zwischen den Oberflächen der Werkstücke erzeugte Wärme genutzt wird, um die Stirnfläche in einen thermoplastischen Zustand zu bringen und dann schnell zu stauchen, um das Schweißen abzuschließen.

Hauptmerkmale von Reibungsverschweißung:

Gereinigte Oberflächen: Durch die beim Schweißen entstehende Reibung werden die Oxidschicht und Verunreinigungen auf der Kontaktfläche der Werkstücke entfernt, was zu einem dichten und fehlerfreien Gefüge in der Schweißnaht führt.

Kompatibilität mit Verschiedene Metalle: Mit dem Reibschweißen können sowohl gleiche als auch unterschiedliche Metalle geschweißt werden, wodurch es sich für eine Vielzahl von Schweißanwendungen eignet.

Hohe Produktivität: Das Reibschweißen ist für seine hohe Produktivität bekannt, was es zu einem effizienten Verfahren zum Schweißen von Werkstücken macht.

10. Hartlöten

(1) Arten des Hartlötens

Das Hartlöten lässt sich je nach Schmelzpunkt des Hartlotes in zwei Kategorien einteilen: Hartlöten und Weichlöten.

Hartlöten

Hartlöten mit einem Lötschmelzpunkt von mehr als 450 °C wird als Hartlöten bezeichnet. Zu den für das Hartlöten verwendeten Lötmitteln gehören Kupfer-, Silber- und Aluminiumlegierungen sowie andere Legierungen. Zu den üblicherweise verwendeten Flussmitteln gehören unter anderem Borax, Borsäure, Fluorid und Chlorid. Zu den Erhitzungsmethoden beim Hartlöten gehören Flammenerwärmung, Salzbaderwärmung, Widerstandserwärmung und Hochfrequenz-Induktionserwärmung. Die Festigkeit der Lötverbindung kann bis zu 490 MPa betragen und eignet sich daher für Werkstücke, die hohen Belastungen und hohen Arbeitstemperaturen ausgesetzt sind.

Löten

Löten mit einem Lotschmelzpunkt unter 450℃ wird als Weichlöten bezeichnet. Als Weichlote werden in der Regel Zinn-Blei-Legierungen verwendet. Als Flussmittel werden üblicherweise Kolophonium und Ammoniumchloridlösungen verwendet, und zum Erhitzen werden üblicherweise Lötkolben und andere Flammenheizverfahren eingesetzt.

(2) Merkmale des Hartlötens

Im Folgenden werden die wichtigsten Merkmale des Hartlötens beschrieben:

• Niedrig Temperatur beim Schweißen: Die Temperatur, bei der die Werkstücke erhitzt werden, ist relativ niedrig, was zu einer minimalen Veränderung der Metallstruktur und der mechanischen Eigenschaften der Werkstücke führt.
• Minimale Verformung: Das Schweißverfahren führt zu einer minimalen Verformung der Werkstücke und damit zu einer glatten und flachen Verbindung.
• Genaue Größe: Das Verfahren trägt dazu bei, dass die Größe der zu verbindenden Werkstücke genau eingehalten wird.
• Schweißen von verschiedenen Metallen: Das Hartlöten ermöglicht das Schweißen ähnlicher und ungleicher Metalle.
• Komplexe Formen: Das Hartlöten ermöglicht das Schweißen komplexer Formen, die aus mehreren Schweißnähten bestehen.
• Einfache Ausrüstung: Die für das Hartlöten erforderliche Ausrüstung ist relativ einfach.