Table Of ContentDag Du Rietz·Helmut Koch
Praktisches
Handbuch der
Lichtbogenschweissung
Third Edition
PRAKTISCHES HANDBUCH DER
LICHTBOGENSCHWEISS UNG
von
Ingenieur KTH. DAG DU RIETZ, Stockholm
und Dr.-Ing. HELMUT KOCH·, Hannover
Dozent an der Techmschen Hochschule Hannover
3. u n v e r ä n d e r l e A u f I a g c
M1t 197 Abbddungen
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 1948
Dei: schwedische Ongmaltltellautet .Prakt1sk Handbok 1 Bägsvetsn1ng
Genehm1gt für den Gebrauch 1n Schulen
durch Contra! Comm1ssi"on for Germany (B.E.)
ISBN 978-3-663-19846-8 ISBN 978-3-663-20183-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-20183-0
Softcoverreprint ofthe hardcover 3rd edition 1948
Alle Rechte vorbehalten
Dr.uck. Schloßbuchdruckerei Braunschwe1g
VORWORT ZUR ZWEITEN AUFLAGE
Die erste Auflage dieses Buches ist im Jahre 1939 entstanden aus dem
schwedischen Werk· ,.Praktlsk Handbok i Bagsvetsning'' (Praktisches
Handbuch der Lichtbogenschweißung) von Dag Du Rietz. Obgleich Im
deutschen Schrifttum eine Reihe bewährter Darstellungen aus diesem
Fachgebiet vorlagen, erschien eme Ubertragung der Arbeit des schwe
dischen Fachgenossen wünschenswert, der auf verschiedenen Sonder
gebieten wertvolle Forschungsarbeit geleistet hat.
Erwies sich schon damals eme weitgehende Neufassung des deutschen
Textes als zweckmäßig, so wurde das Buch für die zweite Auflage erneut
emer gründlichen Uberarbeitung unterzogen. Der schnellen Weiter
entwicklung der Lichtbogenschweißung wurde m Jeder Hinsicht Rech
nung getragen. Neu entwickelte Schweißverfahren wurden in die Dar.
stellung einbezogen. Eimge Abschnitte, so vor allem die ,.Maschrnen
und Geräte für die Lichtbogenschweißung" und die ,.Kostenberechnung",
wurden vollständig neu abgefaßt.
Unverändert geblieben Ist die Art der Darstellung, die allgemein starken
B~ifall gefunden hat. Das Buch wendet sich in er-Ster Linie an Schweiß
rngemeure, Meister und Schweißer und soll auch als Lehrbuch für den
Unterncht dienen. Größter Wert wurde daher auf die Besprechung der
praktischen Schweißarbeit gelegt. Der Schweißvorgang selbst, auf
tretende Schwiengkeiten, die BlaswukuJ;J.g des Lichtbogens, die Ent
stehung von Schrumpfungen und Schrumpfspannungen, die Rißgefahr
sowie Aufbau und Behandlung der Schwe; ßmaschrnen werden erngehend
behandelt. Ich habe versucht, hierbei wissenschaftliche Gründlic;:hkeit mit
erner gernernfaßlichen Darstellungsweise zu verbrnden. Auch schwienge
Fragen wurden in den Kreis der Erörterung ernbezogen, weil ern Ein
dnngen in die Tiefe, selbst wenn es nur auf schmalen Ausschnitten ge
schehen kann, den Suchenden mehr befnedigt als erne oberflächliche
Erklärung. Um an den entsprechenden Stellen die physikalischen,
chemischen und metallurgischen Grundbegriffe voraussetzen zu können,
wurden die ernführenden Abschnitte aus der schwedischen Ausgabe
übernommen.
IIl
Bewußt v~rz1chtet wurde auf eine Darstellung der verschiedenen An
wendungsgebiete der Lichtbogenschweißung und auf Einzelheiten der
schweißtechnischen Gestaltung und Berechnung. Die gesonderte Be
handlung dieses Gebietes in einem späteren zweiten Band ist in Aussicht
genommen.
Es ist mu eine angenehme Pflicht, auch an dieser Stelle allen denjenigen
memen Dank zum Ausdruck zu bringen, die meine Arbeit mit Rat und
Tat unterstützten. Neben Herrn Ingenieur Du Rietz habe ich besonders
den Herren Professor Dr. Mailing, Professor Dr. Bierett und Dr. Zeyen
für vollständige purchsicht der. Handschrift und für vJele wertvolle
Anregungen zu danken. Einzelne Abschnitte wurden von den Herren
Professor Dr. Humburg, Oberingenieur Dr. Le Comte, Dr. Lessel,
Dr. Tewes, Oberingenieur Ritz, Reichsbahnrat Dr. Stieler, Ober
ingenieur Horn, Dipl.-Ing. Hase, Dipl.-Ing. Schnarz, Dr. Brenner,
Chemiker Röhng, Professor Dr. Berthold und Dipl.-Ing. Nagel
durchgesehen. Außer ihnen gaben zahlreiche weitere Fachgenossen
wertvolle Anregungen für die Verbesserung des Buches. Ihnen allen gilt
mein verbindlichster Dank für die kameradschaftliche Unterstützung,
ebenso den Firmen, die Bildunterlagen bereitwillig zur Verfügung stellten.
Durch die Kriegsverhältnisse wurde. leider das Erscheinen der zweiten
Auflage um mehrere Jahre verzögert. Aus dem gleichen Grunde konnten
mcht alle Wünsche hms1chtlich der Nengestaltung des Buches erfüllt
werden.
Hannover, 1m Mm 1947.
Dr. H. Koch
IV
INHALTSVERZEICHNIS
Seite
I. Chemische und physikalische, Grundbegriffe ..•..•..•.•......•..•...
1. Grundstoffe, chemische Verbmdung, Lösung und Gemenge 1
2. Der Vorgang des Schmelzens und Erstarrens . . -3
3. Die Festigkeit der Werkstoffe . . . . . . . . . 5
~- Grundbegriffe der Elektrotechnik ......... : . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
II. Kurze Übersicht über di.e Herstellung, Eigenschaften und Behandlung des
Stahles . . . . . . . . . 10
1. Herstellung und Verarbeitung des Stahles . . 10
2. Zusammensetzung und Eigenschaften der Stähle . . . . . . . . 12
a) Kohlenstoffstahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
b) Legierte Stähle . . . .. .. .. .. . .. .. . .. .. .. .. .. .. . .. 14
c) Einteilung der Baustähle . . . . . . . . . . . . . . . . ... 15
3. Wärmebehandlung des Stahles .............. . 17
111. Begriffe und Einteilung der Schweißverfahren ..... . 23
1. Gasschmelzschweißung . . . . . . . . . . 24
2. Lichtbogenschweißung ................ . 26
a) Metallichtbogenschweißung (Slavianoff-Verfahren) 27
b) Kohlelichtbogenschweißung (Benardos-Verfahren) 28
3. Atomare Schweißung (Arcatomverfahren) ... 29
4. Thermitschweißung . . ...... . 30
5. Hammerschweißung . . . . . . . . . . . .... 31
v· ••
6. Elektnsche Widerstandschweißung ..... . 32
a) Stumpfschweißung ..... . 32
b) Punktschweißung .. , .. 35
c) Nahtschweißung (Rollennahtschweißung) zy; 35
7. Sonderverfahren (Fesa-Weibel-Schweißverfahren) 37
IV. Der Schweißlichtbogen . . . . . . . . . . . . . . 39
1. Der Lichtbogen als Elektronen- und Ionenstrecke 39
2. Werkstoffübergang im Lichtbogen . 42
V. Maschinen nnd Geräte für die Lichtbogenschweißung 44
1. Schweißstromquellen 44
2. Anforderungen an die Schweißstromerzeuger . . . . . . . . . . . . . . . 47
a) Kennlin1.en . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
b) Sonstige Anforderungen . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
V
Seite
3. Bauarten der Stromerzeuger für die Ltchtbogenschweißunrr 54
a) Der Einzelschweißumformer ... · 54
a) Schaltung des Schweißgenerators 54
ß) Bauliche Gestaltung und Ausrüstung des Schweißumformers . 56
y) Bedienung und Pflege des Schweißumformers . .58
b) Die Mehrstellenschweißanlage ........... . 60
c) Der Schweißumspanner .......... . 64
d) Der Schweißgletchnchter ............ . 66
4. Wahl der Schweißmaschine 67
5. Selbsttätige Lichtbogenschweißung 70
6. Einnchtung für die Areatomschweißung . . . . . . . . ·I· 74
7 Hilfsemrichtungen, Werkzeuge und Schutzvorrichtungen 75
i
VI. Zusa§stoffe für die Lichtbogenschweißung (Elektroden) 78
1. Obersteht über die Elektrodenarten 78
2. Schweißetgeusehaften der Elektroden ......... . 80
3. Schweißbedingungen der Elektroden . . . . . . . . . 84
4. Elektrodenpr~tse . . . . . .. , . . . .' .......... . 90
5. Prüfung der Elektroden . . . . . . . . . . . . 91
a) Prüfung der Schw.eißetgenschaften . . . . . . . . . .. 91
b) Prüfung der Wirtschaftlichkeit . 92
6. Schweißdrahtlieferbedingungen (DIN Vornorm 1913) 94
VII. Die Schweißnaht . . . 102
1. Einteilung und Bezetchnung der Schweißnähte . 102
2. Die Beanspruchbarkeit der Schweißnähte . 111
3. Metallurgie der Stahlschweißung . . . . . . . . . . . . . . .. .. ..... 113
a) Nackte Elektroden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . .. 114
b) Ummantelte Elektroden . . . . . . . . . . . . . 117
c) Die Schweißbarkeit des Grundwerkstoffes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
4. Gefügeaufbau der Schweißnaht . . . . . . . . . . . . . . . . . .......... 121
VIII. Praktische Ausführung der Schweißung von Stahl .. : ..... 128
1. Vorbereitung und Hilfsmittel zum Schweißen 128
2. Festlegung der Schweißbedingungen . . 132
3. Praktische Ausführung der Schweißarbeit 135
a) Schweißung m waagerechter Lage .. 135
a) Ummantelte Elektroden . . ...... . . 135
ß) Nackte, dünn umhüllte und Seelenelektroden ........ . . 140
b) Schweißung m senkrechter Lage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
a) Ummantelte Elektroden . . . . . . . . . . . . 142
ßl Nackte, dünn umhüllte und Seelenelektroden .............. 144
VI
Seite
c) Schweißung m Uberkopflage . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . ... 145
a) Ummantelte Elektroden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 145
ß) Nackte, dün11 umhüllte und Seelenelektroden . . . . . 146
4. Die Blaswukung des Lichtbogens ............... . . .. 147
a) Erklärung der Blaswukung . . . . . . . . . .... . . ... 147
b) Beherrschung det Blaswirkung ......... . . . . 151
a) Wirkung der Elektrodenneigung . . . . . . .... . . 152
ß) Schweißen m bestimmten Richtungen . . . 152
y) Verwendung umhüllter 'Elektroden . . . . . . . . . . . .. . 153
o) Verwendung von Wechselstrom ........ . . 153
<) Herstellung emes magnetischen Kurzschlusses .. . . 154
Cl Verlegen des Werkstückanschlusses ... : 154
5. Schrumpfun~en, Schrumpfspannungen und Rißgefahr .. 155
a) Schrumpfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... . ........ 156
b) Nachnchten ............................... . . . 162
c) Schrumpfspannungen ....................... . . . 164
d) Rißgefahr und V erhalten des St 52 . . . . . . . . 168
6. Nacharbeiten . . . . . . . . . . . . .................. .. 173
a) Entschlacken und Reimgen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... . .. 173
b) Schleifen der Schweißnaht .................... . . 174
c) Hämmern der Schweißnaht . . . . . . . . . ....... . . 174
d) Wärmebehandlung .......... . . 175
IX. Sonderschweißarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
1. Das Schweißen dünner Bleche 177
a) Meta1lichtbogenschweißung . . . . . . . . . 177
b) Kohlelichtbogenschweißung ......... . . 178
2. Da~ Schweißen dicker Bleche ................... . . 180
3. Das Schweißen plattierter Bleche ........ . 182
4. Das Schweißen von Stahlguß . . . . . . . . . . . . . . . . · . . 184.
5. Das Schweißen legierter Stähle . . . . . . . . . . . . . . . 185
a) Niedng und mittelhoch legierte Stähie ..... . 187
b) Hoch legierte Stähle . . . . . . . . . . . . . . . ... · · · · · · ... 188
a) ZusammE1nsetzung und Eigenschaften ...... . ........ 188
ß) Durchführung der Schweißarbeit . . . . . . . . . .. . . 190
6. Auftragschweißung ..•................................ . . 193
a) Manganstähle • . . . . . . . . . . . . . . .............. . ... 194
b) Hartmetalle ....................... . .. . 194
7 Das Schweißen unter Wasser ........ . . ..... 196
8. Hochleistungsschweißverfahren . . . . .... . . .... 197
a) Das Elin-Hafergut-Verfahren ....... . . . 198
b) Das Kaell-Verfahren . . . . . . . . . .. . 200
c) Das Ellira-Verfahren •............ 200
VII
Seite
X. Kostenberechnung ....•...•.. • .. · · ... · · · .. • • • • • • • • • · · • · · · • · • • • · · · · 205
1. Genaue Kostenberechnung . . • . ............. · · . · ... · .. · . . 206
a) Berechnung der Elektrodenkosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
b) Berechnung-der Lohnkosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
c) Berechnung der Stromkosten . . . . . . 215
d) Abschreibung und Verzmsung der Schweißemnchtung 218
e) ~zahlentafeln zur Erleichterung der Kostenberechnung 218
2. Uberschlägige Kostenberechnung . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 222
XI. Schweißen von Gußeisen . .. ............................... 224
1. Zusammensetzung und Eigenschaften des Gußeisens 224
2. Kaltschweißung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
3. Warmschweißung ...................... . 229
XII. Schweißen von Nichteisenmetallen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
1. Kupfer und Kupferlegierungen . . . . . . . . . . . . . . . . ..... 231
2. Leichtmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. · · .. • · · ' .. 234
XIII. Prüfung der Werkstoffe und Schweißverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
A. M 1 t t e 1 b a r e P r ü f v e r f a h r e n m 1 t Z e r s t ö r u n g d e s
W e r k s t ü c k e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
1. Der Zugversuch . 240
2. Die Verformungsprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 247
3. Die Härteprüfung . . . .................... . 252
4. Der Kerbschlagversuch . . . . ................ . . 253
5. Die Dauerprüfung .... . 254
6. Technologische und sonstige Prüfverfahren .. . 256
B. U n m 1 t t e l b a r e P r ü f v e r f a h r e n o h n e Z e r s t ö r u n g
des Werkstückes .................. .. 258
1. Die Durchstrahlungsverfahren {Röntgen- und Gammastrahlen) .. 259
2. Die Magnetpulververfahren (Durchflutungsverfahren) ......... 264
3. Sonstige zerstörungsfreie 'Prüfverfahren ...................... 266
A n h a n g : Schneiden .. 267
1. Brennschneiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 267
2. Schneiden mit dem Lichtbogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Zusammenstellung von Normen und Vorschriften .••..•.•.................... 272
Schrifttumsverzeichnis . . • • • • . • • • • . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Stichwortverzeichnis • . . . . . . .. ..........................•................ 293
VIII
I. CHEMISCHE
UND PHYSIKALISCHE GRUNDBEGRIFFE
1. Grundstoffe, chemische Verbindung, Lösung und Gemenge
Die Baustoffe der Natur und unsere technischen Werkstoffe smd zu
sammengesetzte Stoffe, die auf chemischem Wege in ihre Grundstoffe
zerlegt werden können. Die 92 chemischen Grundstoffe oder E 1 e m e n t e
werden auf Grund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften
in zwei Gruppen eingeteilt: Metalle und Metalloide. Die Metalle bilden
die größere Gruppe.
In der folgenden Tafel sind die wichtigsten Elemente mit ihren chemi
schen Kurzzeichen zusammengestellt.
Metalle:
Aluminium. Al Molybdän Mo
Blei .. ' Pb Natrium Na
..
Chrom Cr Nickel Ni
Eisen Fe Platin ... Pt
Gold Au Quecksilber Hg
Kalium K Silber ... Ag
•\•
Kalzium Ca Titan ... Ti
Kobalt Co Vanadium V
Kupfer Cu Wolfram w
Magnesium Mg Zink Zn
..
Mangan Mn Zinn Sn
Metalloide:
Chlor .... Cl Schwefel s
Kohlenstoff c Silizium Si
Phosphor p Stickstoff . N
Sauerstoff 0 Wasserstoff H
Der neueren Atomphysik ist es gelungen, die kleinsten Teile der
Elemente, die Atome, aufzuspalten und. damit ein Element in ein anderes
überzuführen. Die Veremigung der Grundstoffe oder einfacher Stoffe
zu den verwickeltsten Systemen ist auf versch1edene Weise möglich.
Man unterscheidet: chemische Verbmdung, Lösung und Gemenge.
Eine c h e m i s c h e V e r b i n d u n g stellt die innigste Vereinigung
zweier oder mehrerer Grundstoffe dar. Eine Trennung Ist nur durch
chemische Vorgänge möglich. Die Verbindung weist andere Eigen-
1 Koch, Lichtbogenschweißung
