Top 6 Prozesse rund ums Schweißen

Dieser Artikel beleuchtet die sechs wichtigsten Prozesse, die mit dem Schweißen zusammenhängen. Die Prozesse sind: 1. Löten 2. Löten 3. Hartlöten 4. Klebeverbindung 5. Oberflächenbehandlung 6. Thermisches Spritzen.

Prozess # 1. Löten :

Beim Löten handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Metallstücke normalerweise in Form von überlappenden Verbindungen verbunden werden, Abb. 2.51, indem ein Füllmetall durch Kapillarwirkung in den Zwischenraum zwischen ihnen fließt. Der verwendete Füllstoff wird Lot genannt und hat einen Schmelzpunkt von weniger als 450 ° C.

Das am häufigsten verwendete Lot ist eine Verbindung aus Zinn und Blei im Verhältnis von 40/60, 50/50 oder 60/40 mit einem Schmelzpunkt zwischen 185 und 275 ° C, abhängig von der Zusammensetzung.

Das Löten erfolgt durch gründliches Reinigen der Teile mit Hilfe einer Drahtbürste, Schmirgelware, Feile oder sogar Stahlwolle. Die Stücke werden dann eng mit einem Spalt von etwa 0, 08 mm zwischen den Passflächen eingepasst. Auf die Oberflächen wird ein Flussmittel aufgebracht, um die Bildung von Oxid durch nachfolgendes Erhitzen zu vermeiden und um eventuell auf ihnen noch vorhandenen Flussmittel aufzulösen. Ein üblicherweise verwendetes Allzweck-Flussmittel ist Zinkchlorid, während zum Löten von elektrischen Verbindungen Harz, das nicht korrosiv ist, am besten geeignet ist.

Nach dem Auftragen des Flussmittels werden die Stücke mit einer der verfügbaren Methoden erhitzt, nämlich einem Oxy-Acetylen-Brenner, einem Lötkolben, einer heißen Platte, einem elektrischen Widerstand, einer Induktionsheizung, einer Ofenheizung oder einer Tauchheizung. Das Lot wird dann auf den Spalt aufgebracht. Es schmilzt und fließt durch Kapillarwirkung in die Grenzfläche der Passflächen. Beim Abkühlen erstarrt es und sorgt für eine ausreichende Festigkeit der Verbindung.

Wenn der Spalt zwischen den Oberflächen klein ist, ist die Festigkeit der Verbindung höher als die Stärke des Lots. Wenn jedoch eine dicke Lotschicht abgeschieden wird, entspricht die durch die Verbindung erreichte maximale Festigkeit der des Lots. Beim Abkühlen wird die Verbindung mit heißem Wasser gereinigt, um eine korrosive Wirkung des Flussmittelrückstands zu vermeiden.

Kommerziell wird das Löten in großem Umfang zum Verbinden von dünnen Blechen aus Eisen- und Nichteisenmetallen verwendet, bei denen die Verbindung nicht unter Spannung steht. Es ist auch in der Elektro- und Elektronikindustrie weit verbreitet.

Typische Anwendungen für das Löten sind das Verbinden elektrischer Leiter und das Anbringen von Kupferrohren an Kupferfittings.

Prozess # 2. Hartlöten:

Löten ist ein Verfahren zum Verbinden von Metallen unter Verwendung eines Nichteisen-Füllstoffmetalls mit einem Schmelzpunkt über 450 ° C, aber unterhalb des Solidus des Basismetalls. Es tritt kein Schmelzen des Grundmetalls auf und der Füllstoff verteilt sich durch Kapillarwirkung zwischen den zu verbindenden Teilen.

Die zu lötenden Werkstücke werden normalerweise für Überlappungs- oder Stoßverbindungen vorbereitet. Es werden sowohl ein eckiger als auch ein schaliger Hintern verwendet. Abb. 2.52 zeigt einige der beim Löten verwendeten Verbindungskonfigurationen. Die Reinigung der Teile erfolgt durch mechanische Verfahren wie Feilen, Mahlen usw. oder durch Verwendung von Chemikalien wie Tetrachlorkohlenstoff (CCl 4 ).

Zu lötende Verbindungen werden mit kleinen Abständen von 0, 025 bis 0, 25 mm hergestellt. Anschließend wird ein Lötflussmittel angewendet, um noch vorhandenes festes Metalloxid aufzulösen und eine weitere Oxidation zu verhindern. Lötflussmittel enthalten üblicherweise Chloride, Fluoride und Borate von Alkalimetallen. Borax ist jedoch einer der beliebtesten Lötflussmittel.

Das Erhitzen der Werkstücke wird durch eine Sauerstoffacetylenflamme, Induktionsheizung oder Ofenheizung erreicht. Wenn das Lötfüllmaterial nicht bereits über der Verbindung angeordnet ist, kann es in Form einer Stange oder eines Drahtes aufgebracht und geschmolzen werden, um es durch Kapillarwirkung in die Verbindung fließen zu lassen. Die am häufigsten verwendeten Füllstoffe sind Messing (60/40 Cu-Zn) und eine Silber-Kupfer-Zink-Cadmium-Legierung wie 35 Ag, 26 Cu, 21 Zn, 18 Cd.

Der auf der Lötverbindung verbleibende Reststrom kann durch Waschen mit heißem Wasser und anschließender Lufttrocknung entfernt werden.

Kommerziell wird Hartlöten in der gesamten Industrie eingesetzt. Die wichtigsten Industrien, die Hartlöten verwenden, umfassen jedoch die Elektro-, Elektronik- und Wartungsindustrie.

Prozess # 3. Hartlöten

Das Hartlöten oder Bronzeschweißen ist ein Verfahren, bei dem die Metallstücke auf dieselbe Weise wie beim Hartlöten verbunden werden, das Füllmaterial jedoch ohne Kapillarwirkung in den Verbindungsspalt fließen muss. Das unedle Metall wird, wenn überhaupt, nur begrenzt geschmolzen.

Alle Verbindungen, die für das Acetylenschweißen verwendet werden, können gelötet werden. Wärme wird normalerweise auch mit Hilfe des Sauerstoff-Acetylenbrenners aufgebracht. Kohlenstofflichtbogen, Gas-Wolfram-Lichtbogen und Plasmabogen können jedoch gleichermaßen effektiv und ohne die Verwendung eines Flussmittels verwendet werden.

Der Füllstoff wird in das Flussmittel getaucht und mit Hilfe einer Flamme oder eines Lichtbogens geschmolzen, um in den Fügespalt zu fließen. Die Kraft der Flamme kann dazu verwendet werden, den geschmolzenen Füllstoff in die gewünschte Position fließen zu lassen. Die zum Hartlöten verwendeten Flussmittel sind vom eigentlichen Typ, und der Füllstoff ist häufig ein Kupferlegierungslötstab mit einer 60/40-Kupfer-Zink-Zusammensetzung.

Verbindungen für das Hartlötschweißen sind vom quadratischen Stoßtyp für Blechdicken bis zu 2 mm, erfordern jedoch eine einfache oder doppelte Vee-Vorbereitung. Es werden jedoch Anstrengungen unternommen, um scharfe Ecken bei der Kantenvorbereitung zu vermeiden, um eine Überhitzung zu vermeiden (siehe Abb. 2.53).

Das Hartlötschweißen wurde ursprünglich für das Reparaturschweißen von gerissenen oder gebrochenen Gusseisenteilen entwickelt, wird jedoch heutzutage bequem zum Verbinden unähnlicher Metalle verwendet. wie Kupfer zu Stahl, Kupfer zu Gusseisen, Nickel und Kupferlegierungen zu Gusseisen und Stahl.

Typische Anwendungen für das Hartlöten sind das schnelle Fügen von dünnem Weichstahl, das Schweißen von galvanisierten Stahlrohren mit Kohlelichtbogen, dünne Bleche mit dicken Teilen aus Gusseisen und das Verbinden von Teleskoprohren.

Prozess Nr. 4. Klebeverbindung:

Beim Verkleben wird ein Metall mit einem anderen Metall oder einem Nichtmetall unter Verwendung eines Klebstoffs verbunden, der üblicherweise aus synthetischen organischen Polymeren des Thermofixierungstyps besteht, beispielsweise Epoxy und Phenolformaldehyd.

Die zu verbindenden Teile werden chemisch oder mechanisch gründlich gereinigt. Während die chemische Reinigung das Entfetten in einem Dampfbad und das anschließende Eintauchen in geeignete Säuren einschließen kann, kann die mechanische Reinigung das Strahlen, Schleifen, Feilen, Drahtbürsten oder Schleifen umfassen.

Klebstoffe werden durch Streichen, Spritzen mit Walzen oder Tauchen auf die gereinigten Oberflächen aufgetragen. Die aufgebrachte Klebstoffschicht hängt von dem zu verklebenden Metall, der Art des Klebstoffs, dem verwendeten Lösungsmittel und der angestrebten Festigkeit ab, z. B. um eine endgültige Klebstoffdicke von 0, 025 bis 0, 075 mm im Bereich von 0, 125 bis 0, 375 mm eines 20% igen Festklebstoffs zu erreichen angewendet werden.

Typische Verbindungen, die zum Verkleben verwendet werden, umfassen Überlappung, Einlage, Stoßband und T-Stück, wie in Abb. 2.54 gezeigt.

Nachdem die Klebeflächen (Werkstücke) in der gewünschten Verbindungskonfiguration zusammengefügt worden sind, werden sie einem Druck von 10 bis 100 N / cm 2 ausgesetzt und werden üblicherweise bei einer Temperatur von etwa 150 ° C etwa 30 Minuten gehärtet. Die Adhäsion beruht im Allgemeinen auf der molekularen Anziehungskraft zwischen dem Klebstoff und der Klebefläche. Abb. 2.55 zeigt den Gelenkmechanismus einer Klebeverbindung.

Kommerzielle Verwendungen von Klebeverbindungen umfassen eine große Anzahl von Anwendungen bei der Herstellung von Eisenbahnwaggons, Mikrowellenreflektoren, Kühlschränken, Lagertanks usw. Die mit Abstand größten Anwender dieses Verfahrens sind jedoch die Flugzeug- und Automobilindustrie.

Typische Anwendungen des Verfahrens umfassen das Befestigen von Versteifungen an der Flugzeughaut, das Anbringen des Bremsbelags an Bremsbacken und Gelenke in den Flugzeugflügel- und Heckanordnungen.

Prozess # 5. Oberflächen :

Oberflächenbehandlung oder Überlagerung ist der Prozess des Abscheidens von Füllmetall auf der Oberfläche des Basismetalls, um gewünschte Eigenschaften zu erreichen, die Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Dimensionskontrolle und metallurgische Anforderungen umfassen. In der Regel sind vier Varianten des Verfahrens anerkannt, nämlich Plattierung, Hartverkleidung, Aufbau und Butterung, deren Ziel es jeweils ist, eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit, eine erhöhte Verschleißfestigkeit, eine Abmessungserfordernis zu erreichen und metallurgische Kompatibilität zu erreichen.

Die Oberflächenbehandlung kann durch eine Reihe von Schweißverfahren erfolgen, wie geschirmtes Metalllichtbogenschweißen, Gaswolframlichtbogenschweißen, Gasmetalllichtbogenschweißen, Unterpulverschweißen, Elektroschlackenschweißen, Plasmaschweißen, Explosionsschweißen und sogar Sauerstoff-Acetylenschweißen. Abb. 2.56 zeigt einen Aufbau zum Plattieren durch Unterpulverschweißen unter Verwendung einer Bandelektrode. Die Verkleidung kann auch durch mechanischen Walzvorgang erfolgen.

Das Anschweißen durch Schweißen erfolgt nach den üblichen Schweißtechniken, aber häufig werden die Wülste zu 30 bis 50 Prozent überlappend angeordnet, um eine vollständige Verbindung zwischen ihnen zu erreichen. Flaches Eindringen mit geringer Verdünnung, aber ausreichende Gelenkfestigkeit sind die gewünschten Ziele des Prozesses.

Dies kann eine ordnungsgemäße Reinigung der Oberfläche vor dem Aufbringen erforderlich machen. Das angewendete Reinigungsverfahren hängt vom Material und der Oberflächenintegrität des Grundmetalls ab. Zur Erzielung der gewünschten Oberflächenqualität können Schleifen, Strahlen und chemische Reinigung eingesetzt werden. Die Dicke des eingelegten Materials variiert normalerweise zwischen 3 und 5 mm.

Kommerziell sind untergetauchter Lichtbogen und Plasmabogen die am häufigsten verwendeten Verfahren zum Auftragen. Es gibt viele Industrien, die Oberflächen verarbeiten, darunter Druckbehälterindustrie, Eisenbahnen, Automobilindustrie und Erdbewegungsmaschinenindustrie. Neben der Überlagerung der Innenseite der neu hergestellten Druckbehälter und Kessel wird das Verfahren hauptsächlich für die Wiederaufbereitung von Geräten wie Zerkleinerungsanlagen für Kohle und Zement, Bohrgestellen, Kohlefräsen, Schmiede- und Pressenteilen wie Matrizen und Stempel verwendet.

Typische Anwendungen des Verfahrens umfassen das Aufbringen von Motorventilverkleidungen und -sitzen von Verbrennungsmotoren, den Aufbau von kaputten oder abgenutzten Zahnrad- und Kettenradzähnen, die Reparatur von Fermentern, die in Zellstoff- und Papierfabriken verwendet werden, Steinbrecherkegel und Bulldozer-Spitzen.

Prozess Nr. 6. Thermisches Spritzen :

Beim thermischen Spritzen wird metallisches oder nichtmetallisches Material auf einem Basismaterial abgeschieden, um es vor Korrosion zu schützen oder Abrieb, Erosion, Kavitation oder Verschleiß zu reduzieren. Es wird auch verwendet, um die defekten oder abgenutzten Oberflächen wieder in ihre ursprüngliche Form und Größe zu bringen.

Das thermische Spritzverfahren hat drei Hauptvarianten, nämlich Lichtbogenspritzen, Flammspritzen und Plasmaspritzen. Während beim Lichtbogenspritzen Material in Drahtform verwendet wird, verwendet das Plasma-Lichtbogenspray Pulver, während beim Flammspritzen Material sowohl in Draht- als auch in Pulverform verwendet werden kann. Abb. 2.57 zeigt den Aufbau des Flammspritzens mit Drahtmaterial.

Das Arbeitsprinzip bei allen drei Spritzverfahren besteht darin, dass das zu spritzende Material durch einen elektrischen Lichtbogen oder einen Plasmabogen oder eine Gasflamme geschmolzen wird und mit Hilfe von Hochdruckluft oder Inertgas zerstäubt wird und auf die Spritze projiziert wird Basismaterial.

Das gespritzte Material haftet aufgrund seines flüssigen Zustands und seiner hohen Auswirkung am Grundmaterial. Abhängig von Temperatur und Druck ist die Verbindung zwischen der Beschichtung und dem Basismaterial mechanischer Natur oder einer vollständigen Verschmelzung.

Um eine gute Verbindung zwischen der Beschichtung und dem Basismaterial zu erreichen, ist es wichtig, das Werkstück ordnungsgemäß vorzubereiten. Abhängig von der Art des Grundmaterials kann es maschinell bearbeitet, gestrahlt, chemisch gereinigt oder sogar verklebt werden. Insgesamt ergibt eine saubere aber raue Oberfläche das beste Ergebnis, wenn sie unmittelbar nach der Zubereitung versprüht wird. Das Basismaterial kann neben Metallen Stoff, Leder, Holz, Beton oder jede andere poröse Oberfläche sein.

Kommerziell wird das Verfahren zur Reparatur und Wartung von Maschinen und zur Bereitstellung von Schutzschichten verwendet. Material, das durch Sprühen abgelagert wird, ist normalerweise viel geringer als das durch Aufbringen von Oberflächen. Die Bindung beim Sprühen ist normalerweise auch mechanischer Natur, während sie beim Auftragen vom Koaleszenztyp ist.

Typische Anwendungen des Verfahrens umfassen die Zinkbeschichtung auf Turbinenschaufeln, Ankerwellen und Nockenwellen. Die dekorative Arbeit durch Spritzen umfasst das Sprühen von Möbeln, Spielzeugen und Schildern.