Fertigungstechnik Fügen

DIN 8580

Hauptgruppe 4 Fügen

DIN 8593

Zusammensetzten wird durch Schwerkraft, Formschluss, Federkraft oder einer Kombination bewirkt.

Einbringen von bspw. gas- oder dampförmigen, flüssigen oder pastenförmigen Stoffen in hohle oder poröse Körper.

Bsp.: Neongas in Neonlampen

Zwei Werkstücke werden unter Anwendung von Kraft aneinader gepresst, beim Einpressen werden sie ineinader gepresst. Oft werden Hilfsmittel benötigt.

Durch Urformen können zwei oder mehrere Werkstoffe gefügt werden, bspw. durch Umgießen

Fügeteile werden örtlich umgeformt, sodass ein Formschluss entsteht.

Bspw. das Umbiegen eines Splints zur Sicherung eines Bolzens.

Vereinigung von Grundwerkstoffen unter Verwendung von Energie wie Druck oder Wärme, dies ist möglich mit oder ohne Schweißzusätze.

Verbindung von Werkstoffen mit Hilfe von einem Zusatzmetall, dessen Schmelztemperatur unter der der Grundwerkstoffe liegt.

Die Grundwerkstoffen werden nicht aufgeschmolzen sondern nur benetzt.

Fügen zweier Teile mit nichtmetallischem Klebstoff.

• Lösbare Verbindungen
• Unlösbare Verbindungen

Der Unterschied ist die zerstörungsfreie Lösbarkeit.

• Schraubverbindung
• Stiftverbindung
• Klemmverbindung

• Schweißen
• Löten
• Kleben

• Stoffschlüssig
• Formschlüssig
• Kraftschlüssig

• Kleben
• Schweißen
• Löten

• Passfedern
• Schraubverbindungen
• Keilwellen
• Zahnwellen

• Klemmverbindungen
• Kegelverbindungen
• Spannbuchsen

• Vorteile
• zuverlässige Verbindung
• Dauerfestigkeit
• einfache Lösbarkeit
• Nachteile
• hohe Kosten
• Schwächung der Bauteile durch Bohrung
• nicht kontrolliertes Anziehen resultiert in Verformung

Durchsetzfügen Fügen durch Kaltumformen bestehend aus zwei oder mehr überlappender Bleche

Es handelt sich um ein unlösbares Verfahren, welches Form- und Kraftschlüssig ist.

Vorteile:

• geringe Fügezeit
• keine Späne
• kein Zusatzwerkstoff nötig

Nachteile:

• beschränkt in den Möglichkeiten
• unlösbare Verbindung
• in Sichtbereich nicht unbedingt erwünscht

Vorteile:

• bei richtiger Ausführung hohe Festigkeit und geringes Gewicht
• zeitlicher Vorteil gegenüber des Gießens

Nachteile:

• Güte der Schweißverbindung schwer nachzuprüfen
• Herstellung einer Schweißnaht erfordert Erfahrung

• Schweißeignung
• Schweißmöglichkeit
• Schweißsicherheit

Ob der Werkstoff für das

Schweißen geeignet ist und oder das Schweißverfahren auf den Werkstoff

Alle Vorausetzungen die von der Fertigung erfüllt werden müssen.

Auch zu beachten in der Konstruktion

Bei der Konstruktion und der Werkstoffauswahl muss beachtet werden, dass sich keine Risse, Poren, Lunker oder Einschlüsse bilden

Schmelzschweißen funktioniert durch Hinzufügen von Wärme

Pressschweißen durch das Hiunzufügen von Kraft und Wärme

Elek. Energie wird in Wärme umgewandelt, Lichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück, Werkstück schmilzt auf, Elektrode schmilzt als Zusatzwerkstoff ab, Temperatur bis 4000°, Es bildet sich Schlacke.

Man kann die Elektrode und die Stromstärke einstellen.

stromführend, abschmelzende Schweißzusätze, Draht mit Umhüllung

Sie stabilisiert den Lichtbogen und bildet die Schlacke.

Es gibt dünn, mitteldick und dick umhüllte Elektroden.

Umso dicker umso feintropfiger ist der Werkstoffübergang und die Nahtzeichnung.

Werkstück + Pol, Elektrode - Pol

Umso dicker die Elektrode umso dicker kann das Material sein und umso mehr Strom in A wird benötigt

• ziemlich universell
• bei Werkstückdicken von unter 1,5mm bspw. WIG
• Bei Werkstückdicken über 20mm bspw. MAG

Anwendung

• Schiffbau
• Reperaturarbeiten
• Brückenbau

Vorteile

• flexibel versch. Positionen
• Anfänger können es schnell lernen
• leichte und mobile Ausrüstung

Nachteile

• hohe Nacharbeit
• Schweißgeschwindigkeit nicht sehr hoch
• Rauchentstehung beim Schweißen

Wolframinertgasschweißen, Lichtbogen zwischen nicht abschmelzender Wolframelektrode und Werkstück, Schutzgas(Argon, Argon- Helium, oder reines Helium), Schweißstäbe werden seitlich von Hand zugeführt.

• Gas(reines Argon) Menge höher bei dickerem Werkstück
• Stromstärke, höher bei dickerem Werkstück, Werkstück + Pol Elektrode - Pol

• Hochlegierte Stähle
• Nickel, Nickel Basis Legierungen
• Duplex Stähle
• Aluminium und Legierungen
• Kupfer und Legierungen

Anwendung

• Rohrleitungen
• Flugzeug und Raumfahrt
• Behälterbau

Vorteile

• breites Anwendungsfeld, jegliche Art von Metallen
• sehr sauber
• geringe Rauchbelastung

Nachteile

• im freien schwierig(Wind)
• empfindlich gegenüber Schmutz
• langsame Schweißgeschwindigkeit

• Werkstoffeigenschaften
• Verformungs- und Eigenspannungszustände
• thermische, mechanische und korrosive Beanspruchung
• Nahtanordnung und Kraftfluss

Fertigungsbedingte Schweißfehler

• Äußere Nahtfehler - Spritzer und Zündstellen, Einbrandkerben, Nahtformfehler
• Innere Nahtfehler - Bindefehler, Schlackeeinschlüsse, Porenbildung

Werkstoffverursachte Schweißfehler

• Heißrisse - Erstarrungsrisse, Wiederaufschmelzungsrisse, Risse durch Zähigkeitsabfall
• Kaltrisse - Aufhärtungsrisse, Wasserstoffrisse, Lamellenrisse, Ausscheidungsrisse

• Farbeindringprüfung
• Röntgenprüfung
• Ultraschallprüfung

1. Werkstoff reinigen
2. Penetrierflüssigkeit besprühen
3. Einwirkzeit abwarten
4. Reinigung
5. Aktivator aufsprühen
6. Fehlerstellen sind sichtbar

Es lassen sich Risse, Poren, Lunker und Bindefehler feststellen

Dicke bis 100mm

Es lassen sich Haarrisse, breite Risse, Gaseinschlüsse, Lunker sowie Bindefehler feststellen.

• Geräte in einwandfreiem Zustand
• Schutzhelme, Sichtschutz
• Handschuhe
• Schürzen
• Atemschutz
• Wände
• Absaugung
• Wände können reflektieren
• Gehörschutz

Metallaktivgaschweißen:

mit konstantem Vorschub zugeführte Elektrode ist zugleich Schweißzusatz

Gase wie CO2, O2 oder Argon- CO2

Gase beinflussen die Einbrandtiefe, Nahtform, Spritzerbildung, Werkstoffübergang

Werkstück - Pol, Elektrode + Pol

Anwendung:

• Metallbau
• Maschinenbau
• Industrie

Vorteile:

• Schweißen in Zwangslagen möglich
• relativ schnell
• gut regelbar
• tiefer Einbrand möglich

Nachteile:

• im Freinen schwierig
• Schweiriger zu lernen
• giftige Dämpfe

Geschwindigkeit:

• MAG: schnell
• WIG: langsam
• E: mittel

Umgebung:

• MAG: Draußen nicht möglich
• WIG: Draußen nicht möglich
• E: Draußen möglich

Nahtoptik:

• MAG: fein(MIG)
• WIG: sehr fein
• E: gröber

Nahtqualtität:

• MAG: hoch
• WIG: beste Güte
• E: geringer

Bauteildicke:

• MAG: universal
• WIG: <4mm
• E: >1,5mm

Ist die Zone bei der nach dem Schweißen noch Gefügeveränderungen sichtbar sind. Es wird eine möglichst kleine WEZ angestrebt

Verbinden von Fügeteilen wird durch einen dünne Klebstoffschicht erreicht.

Die Festigkeit hängt von der Eigenfestigkeit(Kohäsion) sowie den Bindekräften zwischen Klebstoffschicht und Fügeteilen(Adhäsion) ab. Die Grenzschichten sind von großer Bedeutung.

Vorbereitung:

• Sichtprüfung
• Klimatisierung
• Reinigen

Vorbehandlung:

• mechanisch Schleifen
• chemisch Beizen

Nachbehandlung:

• Klimatisierung
• Primer

Der Aufbau der Zusatzwerkstoffe

Vorteile:

• Werkstoffeigenschaften werden nicht geändert
• Spannung gleich verteilt
• günstig
• Gewichtsersparnis

Nachteile:

• beinahe unedlich viele Oberflächen und sehr viele Klebeprodukte
• Alterungseinflüsse
• Umwelteinflüsse
• Vorbereitungsaufwand
• Reproduzierbarkeit
• mit hohem Aufwand trennbar

• Luftfahrt
• Automobil
• Maschinenbau