Das Schweißen und Hartlöten mit besonderer Berücksichtigung der Blechschweißung. Das Schweißen und Hartlöten mit besonderer Berücksichtigung der Blechschweißung. Dieser von C. Diegel, techn. Direktor der Aktiengesellschaft Julius Pintsch, in der Zeitschrift des Vereins zur Beförderung des Gewerbefleißes veröffentlichten AbhandlungIn Buchform herausgegeben von Leonhard Simion Nf., Berlin 1908. über die verschiedenen Schweißmethoden und deren Ergebnisse entnehmen wir folgenden Auszug. Das Schweißen und Hartlöten von Blechkörpern bietet gegenüber dem Nieten den Vorteil dauernder Dichtheit der Nähte, die weder durch größere Temperaturänderungen, noch durch rasch wechselnde Zug-, Druck- und Biegungsspannungen beeinträchtigt wird. Das rasche Undichtwerden genieteter Nähte infolge des Verrostens und Zerfressens der Stemmkanten und Nietköpfe bei der Einwirkung von Säuren, Seewasser usw. ist bei geschweißten Nähten ebenfalls ausgeschlossen. Aus diesen Gründen bedient man sich für den Transport, sowie die Aufbewahrung von Gasen, sauren Flüssigkeiten usw. fast ausschließlich der geschweißten Behälter. Diese haben den genieteten gegenüber noch den weiteren Vorzug eines geringeren Gewichtes, der sich daraus ergibt, daß die geschweißte Naht größere Festigkeit besitzt als die genietete und die Blechstärke daher beim geschweißten Hohlkörper kleiner sein kann als beim genieteten, ohne daß die Widerstandsfähigkeit gegen inneren Druck beeinträchtigt wird. Als Material für geschweißte Blechkörper verwendet man gegenwärtig fast ausschließlich Flußeisen, dessen Schweißnähte ebenso sicher und zuverlässig sind, als die des Schweiß- oder Puddeleisens. Das geeignetste Flußeisen für Schweißzwecke ist dasjenige nach F 1 der Hamburger Normen, Feuerblech, mit 34–40 kg/qmm Bruchfestigkeit. Dies Material leidet am wenigsten durch eine etwa vorkommende Ueberhitzung und zeigt anderseits die geringste Neigung zum Reißen in der Blauwärme. (Ueber den vorteilhaftesten Gehalt an Mangan und Silicium des für Schweißzwecke bestimmten Bleches und Stahlformgusses, sowie über den Einfluß von Schwefel und Phosphor siehe oben erwähnte Abhandlung.) Das Erwärmen des Flußeisens über 1000° C, ohne ein darauf folgendes Verdichten durch Hämmern, Walzen usw. des erhitzten Materials macht dieses spröde. Schläge auf das blauwarme Flußeisen führen leicht Risse herbei und rufen außerdem auch dauernde Sprödigkeit der geschlagenen Stellen hervor, die nur durch Ausglühen des Bleches wieder beseitigt werden kann. Von den beschriebenen Schweißverfahren übergehen wir die Lichtbogenschweißung nach Bernados und deren Verbesserung durch Dr. Zerener, das elektrische Gießverfahren nach Slavianoff, die elektrische Widerstandsschweißung nach Thomsen, die elektrische Punktschweißung, das Goldschmidtsche Thermitverfahren und die Koksschweißung, während wir die autogene und Wassergasschweißung wegen ihrer größeren Bedeutung für das Schweißen von Blechen ausführlicher behandeln. Das autogene Schweißen. Unter „autogener (Selbst-)Schweißung“s. D. P. J. 1908, Bd. 323, S. 371. versteht man das Schweißen mittels einer Gasflamme, durch die das Material an der zu verbindenden Stelle bis zum Schmelzen erhitzt wird, so daß es zusammenfließt und sich vereinigt. Das Verfahren ist erst im Laufe der letzten Jahre ausgebildet und in die Industrie eingeführt worden, hat aber bereits eine so umfangreiche Anwendung in der Praxis gefunden, wie das wohl kaum bei irgendeiner anderen Arbeitsmethode in so kurzer Zeit der Fall gewesen ist. Dies erklärt sich dadurch, daß die erforderlichen Einrichtungen ohne erhebliche Kosten beschafft werden können und in einfachster Weise zu bedienen sind, das Anlernen der Arbeiter keine Schwierigkeiten macht und mittels dieses Verfahrens an jedem beliebigen Orte Schweißungen ausgeführt werden können, mit denen man bisher an eine Fabrik mit umfangreicheren Werkstattseinrichtungen gebunden war. Die autogene Schweißung läßt ferner eine vielseitige Anwendung zu und ermöglicht das Schweißen von Gegenständen, die früher überhaupt nicht oder doch nur mit größeren Kosten geschweißt werden konnten. In der Blechschweißung trägt das Verfahren dem sich seit langer Zeit bemerkbar gemachten Bedürfnisse Rechnung, auch schwache Bleche schweißen zu können. Die Wassergasschweißung ist nämlich bei geringerer Blechstärke als 4 mm nicht mehr anwendbar. Es darf indessen bei der Anwendung der autogenen Schweißung niemals vergessen werden, daß diese, ebenso wie die Lichtbogenschweißung, ein Gießverfahren ist, bei dem die Verbindung der Schweißkanten durch eingeschmolzenes Material hergestellt wird, das nicht wieder durch kräftiges Schmieden oder Walzen verdichtet werden kann. Dieses Material ist also auch niemals so homogen, dicht und zähe, als das Blech selbst. Man sollte daher die autogene Schweißung nicht für alle Zwecke verwenden, z.B. nicht für stark beanspruchte Hohlkörper, deren innerer Druck in seiner Höhe dauernden Schwankungen unterworfen ist. In diesem Falle werden die auf Zug beanspruchten Nähte infolge der Druckschwankungen auch noch fortgesetzt wechselnden Biegungsbeanspruchungen ausgesetzt, und diese können mit der Zeit zum Bruche führen, da das in die Naht eingeschmolzene Material mehr oder weniger spröde und porös ist. Wenn man nun aber auch von der Anwendung des autogenen Schweißverfahrens für alle solche Nähte absieht, die erheblich auf Zug oder Biegung beansprucht werden und mit deren Zerreißen eine Gefahr verbunden ist, so bleibt doch das Anwendungsgebiet der autogenen Schweißung in der Industrie ein ungemein großes. Es haben sich zwei Methoden dieses Verfahrens nebeneinander herausgebildet, das Schweißen mit Sauerstoff und Wasserstoff und das Schweißen mit Sauerstoff und Azetylen. In neuester Zeit wird auch hier oder dort mit Sauerstoff und Leuchtgas geschweißt. Mit Azetylen schweißt man rascher und billiger als mit Wasserstoff, war aber damit bisher an eine Azetylenanlage gebunden. Gegenwärtig ist jedoch auch Azetylen in Stahlflaschen käuflich. (Lösung in Azeton.) Die Blechstärken, über die man mit dem Schweißen in der Regel nicht hinausgehen sollte, betragen für Wasserstoff etwa 8 und für Azetylen rund 10 mm. Bei größerer Blechstärke wird das Schweißstück vorteilhaft durch eine Gasflamme, Holzkohlenfeuer usw. vorgewärmt, möglichst auf eine Temperatur von 600 bis 800° C. Die vom Schweißbrenner erzeugte Wärme wird dann nicht so rasch fortgeleitet. Beachtet man diese Regel nicht, so findet kein eigentliches Schweißen, sondern nur ein Zusammenkleben statt. Das Mischen der Gase erfolgt bei beiden Arten in solchem Verhältnisse, daß die Flamme reduzierend wirkt, daß also Wasserstoff oder Azetylen im Ueberschusse vorhanden ist. Auf einen Raumteil Sauerstoff kommen vier Teile Wasserstoff oder 0,6 Raumteile Azetylen. Textabbildung Bd. 324, S. 4 Fig. 1. Naht der autogenen Schweißung stärkerer Bleche. Das Schweißen von Blechen nach dem autogenen Verfahren erfolgt in der Weise, daß die schwachen Bleche bis zu 3 mm Stärke stumpf voreinander gelegt und ihre Kanten bis zum Ineinanderfließen erhitzt werden, während man die Kanten der stärkeren Bleche so abschrägt, daß sich eine Nute bildet, die mit Zusatzmaterial nach Fig. 1 vollgeschmolzen wird. Zum Zusetzen verwendet man weichen Draht aus schwedischem Holzkohleneisen. Die Prüfung der autogen geschweißten Nähte von Flußeisenblechen erfolgte einesteils an Stäben, die aus geschweißten Blechzylindern herausgehobelt worden waren, andernteils an ganzen Behältern, die mit innerem Wasserdrucke gesprengt wurden. Die zur Prüfung gekommenen Nähte wurden zum Teil mit der Temperatur von Weißglut bis Dunkelrot herunter verdichtet werden. Ein Versuch, die Festigkeitseigenschaften durch Glühen und darauf folgendes Abschrecken der Stäbe zu verbessern, hatte dagegen keinen merkbaren Erfolg. Die zur Prüfung gekommenen, autogen geschweißten Zahlentafel I. Autogene Schweißung von Flußeisenblechen. Der Vergleich von geschweißtem und vollem Bleche bezieht sich immer auf Material aus ein und derselben Blechtafel. A. Auf den breiten Seiten nicht bearbeitete Stäbe. (Jede Zahlenangabe ist das Mitiel der Ergebnisse von 6 Stäben.) Textabbildung Bd. 324, S. 5 Blechstärke; Nicht geschweißtes Blech; Stabquerschnitt; Gesamt-Stabbelastung an der Bruchgrenze; Bruchdehnung; Geschweißtes Blech; mit Sauerstoff u. Azetylen geschweiſst; mit Sauerstoff u. Wasserstoff geschweiſst; Festigkeit und Dehnung des geschweiſsten bleches in v.H. des vollen Bleches; Azetylenschweiſsung; Wasserstoffschweiſsung; Bruchfestigkeit; Bruchdehnung; Im Mittel Bei dem Vergleiche der Bruchlasten des geschweißten und nicht geschweißten Bleches ist die Verschiedenheit des Querschnittes berücksichtigt worden, die hauptsächlich eine Folge der ungleichmäßigen Stärke der Blechtafeln war. B. Die geschweißten Stäbe allseitig bearbeitet. (Jede Zahlenangabe ist das Mittel der Ergebnisse von 6 oder 4 Stäben.) Blech-stärkemm Nicht geschweißtesBlech Mit Sauerstoff undAzetylengeschweiſstes Blech Festigkeit und Dehnungdes geschweiſsten Blechesin v.H. des vollen Bleches SpezifischeBruch-festigkeitkg/qmm Bruch-dehnungv.H. SpezifischeBruch-festigkeitkg/qmm Bruch-dehnungv.H. Bruch-festigkeitauf 1 qmmQuerschnitt Bruch-dehnung   3  5    6,5  810    33,6   32,9   35,6   34,437 29,131,635,629,629,2   27,132  33,7  21,7  18,8 19   7,51   4,5 8197956351     3,5  28,521    3,5  15,5 Im Mittel   77,5   14,5 Azetylen und Sauerstoff, zum Teil mit Wasserstoff und Sauerstoff geschweißt. Das Schweißen erfolgte nur von einer Seite des Bleches (der Außenseite der Zylinder), weil in der Praxis meistens nur von einer Seite geschweißt werden kann. Beim Schweißen von beiden Seiten erzielt man bessere Resultate. Die Nähte sind nach dem Schweißen nicht gehämmert worden. Die Zerreißproben wurden vor der Prüfung geglüht. Die Hälfte aller geschweißten Stäbe blieb auf den breiten Seiten unbearbeitet. Ihre Ergebnisse lassen im Vergleiche mit denjenigen des ungeschweißten Bleches den Einfluß der autogenen Schweißung auf die Festigkeit einer Blechwandung erkennen, sie geben aber in der Bruchdehnung keinen einwandfreien Maßstab für die Zähigkeit der Schweißnaht, weil die geschweißten Stäbe in ihrer Stärke nicht gleichmäßig warenZeitschr. d.V.d.J. 1903, S. 426.. Die zweite Hälfte der geschweißten Stäbe wurde vor dem Zerreißen allseitig bearbeitet. Ihre Bruchdehnung gibt einen besseren Anhalt für die Zähigkeit des geschweißten Bleches. Von diesen Stäben sind aber nur die mit Azetylen geschweißten zur Prüfung gekommen. Die Ergebnisse der Zerreißprüfung sind aus Zahlentafel I ersichtlich. Wie schon erwähnt, erhält man beim Schweißen von beiden Blechseiten bessere Ergebnisse. Dasselbe gilt für Schweißnähte, die durch leichtes Hämmern in Behälter aus Flußeisenblech waren ausschließlich mit Azetylen und Sauerstoff geschweißt worden, und zwar nur von der Außenseite. Sie sind bei der Prüfung mit innerem Druck mit Ausnahme eines einzigen im Mantel gerissen, dessen Schweißnaht somit hinsichtlich des Vergleichs der Festigkeit von Naht und vollem Bleche allein in Betracht kommt. Textabbildung Bd. 324, S. 5 Fig. 2. Autogen geschweißte Behälter nach dem Sprengen mit innerem Wasserdrucke a) Behälter No. 6–10 der Versuchsreihe I; b) Behälter No. 11–15 der Versuchsreihe II; c) Behälter No. 16–20 der Versuchsreihe III; d) Behälter No. 30–33 der Versuchsreihe IV. Die bleibende Ausdehnung der Behälter durch den inneren Druck ist an den Mänteln mittels dreier umgelegter Stahlbänder von geringer Stärke gemessen worden. Aus den Fig. 2 und 3 sind die geprüften Textabbildung Bd. 324, S. 6 Fig. 3. Autogen geschweißte Behälter nach dem Sprengen mit innerem Wasserdrucke, Behälter No. 34–37 der Versuchsreihe V. Behälter in ihrem Zustande nach dem Zerreißen ersichtlich. Nach dem Sprengen und Photographieren der Behälter ist deren Blechstärke in der Nähe der Risse an mehreren, möglichst wenig gedehnten Stellen genau aufgemessen worden. Ferner wurden jedem Mantel Blechproben entnommen, die bei 800 bis 850° C geglüht und dann auf der Maschine zur Feststellung der Festigkeit und Dehnung des Materials zerrissen worden sind. Die Ergebnisse der ausgeführten Prüfungen sind aus der Zahlentafel 11 ersichtlich. Hiernach rissen bei der Druckprüfung 68 v.H. aller geprüften Behälter in der Schweißnaht. Im Durchschnitt beträgt die Bruchfestigkeit der Behälter 82 v.H. der Zerreißfestigkeit des geglühten Bleches Die Schweißnähte sind bei den Behältern mit rund 2 mm Mantelstärke ganz erheblich besser ausgefallen, als bei den Behältern aus stärkeren Blechen. Zahlentafel II. Prüfung autogen geschweißter Behälter aus Flußeisenblech durch das Sprengen mit innerem Wasserdruck. Textabbildung Bd. 324, S. 6 Behälter; Prüfung mit innerem Wasserdruck; Zereiſsprüfung des Mantelbleches nach vorherigem Glühen; Ergebnis; Bemerkungen; Versuchsreihe; Nummer; Abmessungen; Länge rund; Durchmesser im Lichten; Blechstärke des Mantels in der Nähe des Bruches; Erreichen bezw. Ueberschreiten d. Flieſsgrenze des Mantels; Innerer Druck; Ausdehnung des Mantels im Umfange; Eingetretener Bruch des Mantels; Gröſste Ausdehnung des Mantels im Umfange; Wo gebrochen; Errechnete Bruchfestigkeit; Bruchdehnung; Bruchfestigkeit des vollen Bleiches (Mittel von je 3 Stäben); Bruchdehnung des vollen Bleches (Mittel von je 3 Stäben); In der Naht gebrochene Behälter in; Bruchfestigkeit des Mantels von der Zerreiſsfestigkeit des geglühten vollen Bleches in; Bruchdehnung des Mantels von der Bruchdehnung des geglühten vollen Bleches beim Zerreiſsen in; Mittel; Längsnaht volles blech des Mantels; Boden volles Blech des Mantels; Mittel aus allen Versuchen; Die Behälter 16–19 sind zwar im vollen Blech des Mantels gerissen, jedoch in der Nähe aufgeschweiſster Warzen, also an Stellen die etwas geschwächt waren Ohne vorheriges Glühen war die Festigkeit höher und die Dehnung geringer. So ergab sich z.B. für das Blech aus den Behältern 17 und 19 der Reihe III vor dem Glühen 35,6 kg/qmm Bruchfestigkeit und 15,8 v.H. Bruchdehnung. Auf die Zerreißergebnisse des ungeglühten Bleches bezogen, würde sich also in der vorletzten Zahlenspalte für die Festigkeit der Behälter ein etwas geringerer Prozentsatz ergeben. Am besten haben sich die Behälter der Reihe III (Fig. 2c) verhalten, indem von 5 Stück nur einer in der Schweißnaht gerissen ist, während die übrigen 4 vor dem Bruche sich sehr stark gedehnt haben. Die gute Haltbarkeit der Schweißnähte dieser Behälter hat ihren Grund wahrscheinlich in der Art des Materials. Sie kann aber auch eine zufällige sein, indem die Schweißung aus unbekannten Gründen besser gelungen ist als bei den übrigen Behältern. Ausgeführte Analysen lassen einen Unterschied in der Zusammensetzung des Flußeisens nicht hervortreten. Die erhebliche Ungleichmäßigkeit in der Haltbarkeit der einzelnen Schweißnähte hat sich bei diesem Versuche als größter Mangel erwiesen, der der autogenen Schweißung noch anhaftet. Die Festigkeit der Nähte beträgt in Reihe IV im Durchschnitte nur 55,5 v.H. der Zerreißfestigkeit des geglühten vollen Bleches, gegenüber 94–97 v.H. in den Reihen I bis III. Einzelne Schweißnähte sind schon vor dem Erreichen oder kurz nach dem Ueberschreiten der Fließgrenze gerissen. Mit der gefundenen geringsten Haltbarkeit wird man aber bei der Anwendung in der Praxis rechnen müssen. (Fortsetzung folgt.)