Das Schweißen von GrobblechenNach Teknisk Tidskrift von Ingenieur E. Prytz.. Aus einem Artikel der Teknisk Tidkrift von Ingenieur Per Boethius. Das Schweißen von Grobblechen. Das Herstellen von Blecharbeiten durch Schweissung statt durch Nietung oder Falzen hat sich in den letzten 20 Jahren zu einer außerordentlich umfangreichen, ganz selbständigen Industrie entwickelt. Man kann sagen, daß diese Entwickelung zum großen Teile von der Geschicklichkeit der Arbeiter abhängig gewesen ist. Eine beträchtliche Anzahl der Arbeitsverfahren, welche nach und nach in der Praxis entstanden sind, ist Werkstättengeheimnis geblieben – mögen die Arbeitsverfahren nun selbst mehr oder weniger vollkommen ausgebildet sein. Auf diese Geheimverfahren ist vielleicht der Umstand zurückzuführen, daß das Blechschweißen sowohl in Vorträgen als in der technischen Literatur verhältnismäßig wenig behandelt worden ist. Dies steht im vollkommenen Gegensatz zu der Bedeutung dieser Industrie in der Jetztzeit, wenn man die Zahl der Fabriken und Werke in Betracht zieht, welche außerordentlich kostspielige Anlagen ausschließlich für Schweißzwecke erbaut haben. Die deutschen Werke scheinen hier, wie in vielen anderen Fällen, die Vorläufer gewesen zu sein. Als bekannt darf vorausgesetzt werden, daß eine große Anzahl ganz und gar geschweißter Stücke, wie Flammrohre, Feuerkammern, Dampfdome für Kessel, alle möglichen Arten Kocher und Kessel, Behälter, Rezipienten für Gase im Handel sind. All diese Stücke werden jetzt anstelle der früher genieteten geschweißt geliefert. Einen ganz besonderen Umfang hat die Erzeugung schmiedeeisener Rohre in allen Abmessungen angenommen, sodaß die genieteten Rohre sowie auch die Gußrohre durch geschweißte Rohre zum großen Teil verdrängt sind. Es ist ja auch natürlich, daß ein Fabrikat, bei dem die Bleche zu einem einheitlichen Ganzen zusammengeschweißt sind, große Vorteile haben muß vor den schon theoretisch unvollkomneren Erzeugnissen, bei denen die Bleche durchbohrt, mit Nieten zusammengehalten und dann künstlich gedichtet sind. Obgleich viele einschlägige Fragen den Fachleuten bekannt sind, dürfte doch noch immer ein allgemeines Interesse für eine eingehende Behandlung des Gegenstandes vorliegen. Ganz besonders dürften Beispiele aus der Praxis den Dampfkessel-Ingenieuren und den Ingenieuren angrenzender Fabrikationen wertvolle Aufschlüsse geben, wenn sie in die Lage kommen, wählen zu müssen zwischen genietetem, gegossenem oder geschweißtem Material. Vorausgeschickt sei noch, daß in diesem Aufsatze ausschließlich die Bearbeitung von Grob-Blechen behandelt werden soll und zwar zur Fabrikation von Gegenständen, für die die Qualitätsansprüche ein Schmieden unbedingt notwendig machen. Infolgedessen werden verschiedene neue Schweißverfahren – so wertvoll sie auch sein mögen – hier ausgeschlossen, so auch die autogene Schweißung mit Wasserstoff und Sauerstoff oder mit Acetylen und Sauerstoff, und ferner die elektrische Schweißung. Textabbildung Bd. 324, S. 584 Fig. 1a. Textabbildung Bd. 324, S. 584 Fig. 1b. Textabbildung Bd. 324, S. 584 Fig. 1c. Textabbildung Bd. 324, S. 584 Fig. 1d. Das Material, welches sich am besten für Schweißarbeiten eignet, ist basisches S.-M.-Eisen. Es ist dem früher fast ausschließlich verwendeten Schweißeisen bei geeigneter Zusammensetzung in der Schweißbarkeit ebenbürtig. Im allgemeinen wird hierzu verlangt, daß es weich ist und sein Kohlenstoffgehalt 0,10 bis 0,15% nicht übersteigt. Von besonderer Bedeutung ist, daß das Material keine Verunreinigungen enthält, die den Schmelzpunkt herunterdrücken, und daß es nicht rotbrüchig ist. Die gefährlichste Verunreinigung für Schweißarbeiten ist Schwefel. Soll ein gerolltes Blech zu einem Rohre verschweißt werden, so bereitet man das Stück im allgemeinen so vor, daß die beiden Kanten etwas übereinander liegen und erhält so die sog. Lappenschweißung (Fig. 1a). Sind die Bleche stark, so müssen die Kanten durch Hobeln etwas abgeschrägt werden. Für sehr starke Bleche hat es sich am wirtschaftlichsten gezeigt, mit Keilen zu schweißen (Fig. 1b). Die zusammenstoßenden Kanten und der lose eingelegte Keil oder Streifen werden zu gleicher Zeit erhitzt, worauf der Keil zwischen den Blechkanten derartig ausgeschmiedet wird, daß eine ebene Oberfläche und gleichmäßig dickes Material erhalten wird. Textabbildung Bd. 324, S. 584 Fig. 2. „Stumpfe“ Schweißung wird da angewendet, wo es sich z.B. um das Aufschweißen eines Flansches (Fig. 1c) oder Einschweißen des Bodens (Fig. 1d) handelt. Um beim Erhitzen des zu schweißenden Stückes der Oxydation der Oberfläche und der Bildung von Hammerschlag entgegen zu wirken, wird oft ein Schweißpulver benutzt. Dieses bildet alsdann mit dem Hammerschlag eine leicht flüssige Schlacke, die beim Ausschmieden ausgetrieben wird und bewirkt, daß die Berührungsflächen rein bleiben. Wird, wie später noch erwähnt werden wird, in reduzierender Flamme erhitzt, so ist die Oxydbildung vermieden und damit auch das Schweißpulver unnötig. Die vielfach angebotenen Schweißpulver von geheimgehaltener Zusammensetzung sind im allgemeinen ziemlich wertlos und erfüllen selten ihren Zweck besser, als ganz gewöhnlicher QuarzsandDa Quarzsand schwer schmelzbar ist, soll sich gewöhnlicher, etwas lehmiger Sand besser eignen., der in einigen Fällen vorteilhaft mit Borax gemengt, verwendet wird. Das älteste und einfachste Verfahren, das Material auf die Schweißhitze zu erwärmen, war immer das Koksfeuer. An den Koks ist die Anforderung zu stellen, daß er rein und ganz besonders frei von Schwefel ist, weil dieser leicht das Eisen verdirbt; ferner muß er nach Möglichkeit trocken und aschefrei sein. Vor der Verwendung ist der Koks in passende Stücke zu zerschlagen. Bei schwereren Arbeitsstücken muß man häufig verwickelte Anordnungen treffen, um die Stücke für das Schmieden drehen und in die richtige Lage bringen zu können. Diese Hilfskonstruktion in Verbindung mit einem geeigneten Koksfeuer bietet oft bedeutende Schwierigkeiten dar. Bei großen und komplizierten Schweißarbeiten betragen die Kosten hierfür häufig ein vielfaches gegenüber den Kosten für die Ausführung der eigentlichen Arbeit. Verhältnismäßig einfach stellt sich nach dieser Richtung die Fabrikation von Zylindern und Rohren Fig. 2. Das Koksfeuer k ist im Rohr r, welches festliegt, verschiebbar. Die Luft wird dem Koksfeuer durch einen biegsamen Schlauch s aus der Gebläseleitung zugeführt. Auch der Ambos m ist auf einem Wagen verschiebbar montiert, der auf einem Gleise läuft. Häufig arbeitet man auch derart, daß das Rohr fest auf einem Wagen liegt; in diesem Falle ist der Ambos ebenfalls ortsfest. Das Zusammenschweißen der Kanten zu einer vollkommen ebenen Oberfläche und zu einer ganz gleichmäßigen Blechstärke erfordert natürlich eine große Geschicklichkeit. Das Verhämmern geschieht mit der Hand mittels des Schmiedehammers. Nachher wird die Oberfläche noch einmal erwärmt und alsdann mit dem Flachhammer ausgeglichen. Je nach Art und Stärke der Arbeit sind hierfür 2 bis 3 Mann notwendig, bei größeren Stücken außerdem noch ein Handlanger zum Bewegen des Arbeitsstückes und des Ambosses. Nicht immer läßt sich die Handarbeit durch maschinelle Vorrichtungen ersetzen, zumal wenn das Arbeitsstück eine komplizierte Form besitzt oder eine besondere Aufstellung erfordert. Handelt es sich dagegen um Zylinderschweißung, so liegt es nahe, für das Zusammenschweißen der Bleche mechanische Anordnungen auszuführen, und hierfür sind verschiedene Systeme in Vorschlag gebracht. Teilweise werden ortsfeste Hammerwerke, wie Dampfhammer oder Transmissionshammer verwendet, wobei das Rohr auf einem Wagen verschoben wird; es kann auch wagerecht aufgehängt und mit einem Gegengewicht auf einer Stange balanziert werden. Der Ambos ist dann im allgemeinen ortsfest in der Form eines gut verankerten vorspringenden Balkens konstruiert. Das Feuer wird unter das Rohr möglichst nahe dem Hammer gestellt, und zwar so, daß das Rohr nach der Erwärmung eine halbe Umdrehung machen kann, damit die Schweißstelle nach oben kommt. Die Dampfhämmer müssen selbstverständlich ortsfest sein, einen transportablen Hammer für Riemenantrieb zeigt ein Schema in Fig. 3. Das Rohr r wird nach der Erwärmung auf dem Koksfeuer k um 180° gedreht, bis sich die Schweißstelle über dem Ambos m befindet. Textabbildung Bd. 324, S. 585 Fig. 3. Textabbildung Bd. 324, S. 585 Fig. 4. Eine Maschine zum Schweißen von kurzen Flammrohren und ähnlichen Gegenständen zeigt Fig. 4. Der Hammer und der Ambos sind auf ein und demselben Gußstück montiert. Die Konstruktion stammt aus England und scheint zweckmäßig zu sein, obwohl ihr Anwendungsgebiet ziemlich begrenzt ist, da den horizontalen Vorsprüngen der Grundplatte keine besonderen Längen gegeben werden können. Aehnliche Anordnungen findet man des öfteren in Dampfkesselschmieden, welche nur eine beschränkte Anzahl von Flammrohren zu schweißen haben. Zurzeit aber wird man derartige Einrichtungen im Vergleich zu den modernen Einrichtungen großer Walzwerke als ziemlich primitiv ansehen müssen, und sie werden kaum mehr in solchen Betrieben Verwendung finden können, in denen es darauf ankommt, in rationeller und lohnender Weise Schweißarbeiten als Spezialität herzustellen. Das sind Folgeerscheinungen der Nachteile der Koksschweißung, die sich besonders bei dicken Blechen mehr und mehr geltend gemacht haben und darin bestehen, daß die Erwärmung zu langsam vor sich geht, und daß man sehr schwer auf einmal größere Längen als 10–12 cm schweißen kann. Die Koksschweißung wird hierdurch verhältnismäßig unökonomisch, zeitraubend und teuer. Textabbildung Bd. 324, S. 585 Fig. 5. Die Gasschweißung hat eine Umwälzung in der Schweißtechnik hervorgerufen. Die billige Darstellung und die bequeme Verwendung des Wassergases haben den Anstoß zu neuen und verbesserten Schweißverfahren gegeben, und mit der Einführung der Wassergasschweißung ist die Schweißtechnik eine vollkommene geworden. Gleichzeitig hat sich die Maschinenarbeit entwickelt und die Handarbeit mehr und mehr verdrängt. Jetzt ist die Technik so weit, daß im größten Maßstabe und zu außerordentlich vorteilhaften Preisen eine große Anzahl Apparate geschweißt werden, die man sich früher nur genietet oder gegossen denken konnte. Hierdurch sind verschiedenen Industriezweigen außerordentliche Vorteile erwachsen, und man verwendet jetzt mit Vorliebe ganz geschweißte Apparate, welche sich durch größere Dauerhaftigkeit und Zuverlässigkeit allen früheren Fabrikaten gegenüber auszeichnen. Das reine Wassergas wird bekanntlich durch die Zersetzung- von Wasserdampf mittels glühender Kohle hergestellt, wodurch Kohlenoxyd und Wasserstoff nach der Formel C + H2O = CO + H2 gebildet werden. Diese Mischung von Kohlenoxyd und Wasserstoff hat. den Namen Wassergas erhalten. Die Zusammensetzung des Wassergases ist ungefähr folgende: CO . . . 40%; H . . . 50%. Die restlichen 10% sind Kohlensäure, Stickstoff und Sauerstoff. Das Gas ist also fast vollkommen brennbar. Der Heizwert beträgt etwa 2600 W.E. für das cbm. Die Eigenschaften, welche dieses Gas für Schweißzwecke besonders geeignet machen, sind neben anderen eine hohe Verbrennungstemperatur von etwa 2000°, wodurch eine sehr schnelle Erwärmung im Vergleich zu dem Koksfeuer gewährleistet ist; seine Reinheit, relative Billigkeit und die Möglichkeit, das Wassergas, soweit man will, durch Rohrleitungen an die verschiedenen Verbrauchsstellen zu führen; infolge der Abwesenheit von Destillationsprodukten entfällt auch jede Abscheidung in den Rohrleitungen mit den hieraus sich ergebenden Schwierigkeiten. Ein ganz besonderer Vorteil für die Verwendung dieses Gases – und das ist nicht der geringste – liegt darin, daß man die Luftzuführung genau regulieren und hierdurch nicht nur den höchsten Grad einer ökonomischen Verbrennung erzielen, sondern mit Sicherheit auch eine reduzierende Flamme erhalten kann, durch welchen Umstand während der Erwärmung des Eisens jede Oxydation vermieden wird. Fig. 5 zeigt eine Wassergasanlage nach Dellwik. Die Apparate bestehen aus dem Generator a, in welchem das Gas erzeugt wird, indem Wasserdampf über Koks eintritt, der durch Einblasen von Luft mittels der Gebläsemaschine b ins Glühen gebracht ist. Der Skrubber c ist ein mit Koks gefüllter Blechturm, über welchem Wasser eingespritzt wird. Hier wird das Gas durch das Wasser abgekühlt und von Staub befreit. Zu der Anlage gehört weiter ein kleiner Dampfkessel d. Aus dem Skrubber gelangt das Gas zu einem gewöhnlichen Gasometer in gebrauchsfertigem Zustande. Von dem Gasometer gehen die Leitungen zu den Verbrauchsstellen. Wir dürfen die Fabrikation und die Theorie des Wassergases als bekannt voraussetzen. Infolgedessen sei nur daran erinnert, daß der Betrieb eines solchen Gaswerkes intermittierend ist und daß Perioden von 1–2 Minuten zum Einblasen von Luft mit der Gaserzeugungsperiode von 8–12 Minuten wechseln. Innerhalb dieser Zeit wird der Dampf in den Generator eingelassen und zerlegt. Die Wartung des Generators ist sehr einfach. Alle Ventile werden durch eine besondere Anordnung schnell und bequem umgestellt; jede Gefahr in bezug auf Explosion durch fehlerhaftes Manövrieren mit den Ventilen ist völlig ausgeschlossen. Ein Mann kann zwei Generatoren mit den zugehörigen Dampfkesseln bedienen. Die Wassergasdarstellung gestattet ihrer ganzen Art nach nicht die Verwendung von bituminösen Kohlen, sondern man benutzt für die Gaserzeugung ausschließlich Koks. Die größte Ausbeute erhält man mit erstklassigem Koks; je reiner das Brennmaterial ist, um so besser wird das Gas sein. Von der Gasbehälterglocke aus wird das Wassergas durch Rohrleitungen in die Werkstätte zu den dort befindlichen Schweißbrennern geleitet und verbrennt in diesen mit Luft gemischt. Zur Erzielung guter Ergebnisse sind Spezialkonstruktionen dieser Brenner ausgeführt worden, denn es kommt auf eine möglichst innige Mischung der Luft mit dem Gase an. Das Gas und die Luft werden den Brennern zum größten Teil in getrennten Leitungen zugeführt. In die Leitungen sind Reguliervorrichtungen und Absperrhähne eingebaut. Die Brenner selbst sind mit feuerfesten Steinen ausgebaut und haben einen länglichen Schlitz, aus welchem die Flamme austritt. Möglichenfalls verwendet man zwei Brenner und zwar auf jeder Seite des Bleches einen. (Schluß folgt.)