Titel: Das Schweißen und Hartlöten mit besonderer Berücksichtigung der Biechschweißung.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1909, Band 324 (S. 19–24)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj324/ar324007

Das Schweißen und Hartlöten mit besonderer Berücksichtigung der Blechschweißung.

(Fortsetzung von S. 7 d. Bd.)

Das Schweißen mit Wassergas.

Das Schweißen von Blechen mit Wassergas ist vornehmlich in Deutschland entwickelt worden, wo es für längere Zeit nur von einigen Fabriken angewendet wurde. Erst allmählich hat sich das Verfahren weiter verbreitet und nimmt gegenwärtig den ersten Platz in der Blechschweißung ein. Der Hauptvorteil des Wassergases für die Blechschweißung besteht darin, daß es das Anheizen der Naht von beiden Seiten ermöglicht, so daß das Material leicht in seiner ganzen Stärke auf annähernd gleiche Temperatur gebracht werden kann. Die Koksschweißung gestattet nur das Heizen von einer Seite, bei dem das Material auf der dem Feuer abgekehrten Seite nicht so stark erhitzt wird, als auf der Feuerseite, während die Verschweißung um so sicherer ausfällt, je gleichmäßiger die Naht in ihrer ganzen Stärke durcherhitzt worden ist.

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Weitere Vorzüge der Wassergasschweißung bestehen darin, daß die Flamme bei entsprechender Einergulierung von Gas und Wind desoxydierend auf das Eisen einwirkt, so daß die zu verbindenden Flächen rein bleiben und sich um so besser verbinden. Das Einbrennen von Gruben und Löchern in das Eisen, wie dies beim Schweißen im Koksfeuer, namentlich infolge einer Berührung des erhitzten Eisens mit kaltem Koks oder Staub, so leicht eintritt, ist bei der Wassergasschweißung nicht zu befürchten. Die Bildung von Schlacke und Russ fällt ebenfalls fort. Schließlich geht das Schweißen mit Wassergas viel rascher als im Koksfeuer.

Textabbildung Bd. 324, S. 20

Die Darstellung des Wassergases erfolgt bekanntlich in der Weise, daß man Wasser in Form von Dampf durch die weißglühende Koksfüllung eines Generators bläst. Hierbei verbindet sich der Sauerstoff des Wassers mit dem Kohlenstoff der Generatorfüllung zu Kohlenoxyd (CO) und der Wasserstoff (H) wird frei. Theoretisch betrachtet würde also das Wassergas dem Volumen nach je zur Hälfte aus CO und H bestehen. In Wirklichkeit enthält das Wassergas aber noch etwas Kohlensäure (CO2) und Stickstoff (N). Ein gutes Wassergas zeigt dem Volumen nach etwa folgende Zusammensetzung:

44 v.H. CO + 50 v.H. H +

3 v.H. CO2 + 3 v.H.N.

mit einem unteren Heizwerte von etwa 2600 WE Dieser fällt mit wachsendem Gehalte von CO2. Die Wassergasflamme reicht zum Schmelzen von Platin aus, ihre Temperatur beträgt daher wenigstens 1800° C.

Textabbildung Bd. 324, S. 20

Diese hohe Temperatur wird nur bei inniger Mischung des Wassergases mit der Verbrennungsluft und genügendem Drucke des Gasluftgemisches erreicht. Zum Schweißen werden Gas und Verbrennungsluft getrennt verdichtet und dann im Schweißbrenner gemischt. In dieser Weise läßt sich leicht eine Stichflamme von ausreichender Wärmeabgabe erzielen, ohne daß Gasexplosionen zu befürchten sind. Das zuweilen auftretende, höchst lästige Heulen der Flamme ist ein Zeichen von ungenügender Mischung des Gases mit der Verbrennungsluft. Zur vollständigen Verbrennung des Wassergases ist dem Volumen nach das 2½fache an atm. Luft erforderlich, jedoch gibt man weniger Luft, um Gas im Ueberschuß zu behalten und eine desoxydierende Flamme zu erzielen

Für das Zusammenfügen der Bleche zum Schweißen kommen beim Arbeiten mit Wassergas, ebenso wie beim Schweißen im Koksfeuer, drei Schweißungsarten in Betracht, nämlich: das Stumpfschweißen, das Ueberlapptschweißen und das Schweißen auf Keil. Fig. 4 läßt die Stumpfschweißung von Böden ersehen, während Fig. 5 einen überlappt einzuschweißenden Boden und Fig. 6 die Ueberlappungslängsnaht eines Zylinders darstellt. Fig. 7 macht die Keilschweißung ersichtlich.

Textabbildung Bd. 324, S. 20

Die Stumpfschweißung ist in ihrer Anwendung allgemein, d.h. sowohl für das Koksfeuer als auch für Wassergas, beschränkt. Bei Kesselböden ist sie nur dann angebracht, wenn es sich um einen geringen inneren Druck handelt, wie z.B. bei Flüssigkeitsbehältern oder wenn der Zylinderdurchmesser sehr klein ist und die Bodenstärke verhältnismäßig groß gewählt werden kann. Wasserkammern für Dampfröhrenkessel, wie überhaupt alle sehr engen oder im Innern unzugänglichen Hohlkörper müssen stumpf geschweißt werden. Diese Schweißung ist für hohen Druck aber nur insoweit zuverlässig, als die Naht im Betriebe nicht in erheblichem Maße durch wechselnde Biegungsspannungen beansprucht wird. Bei den Wasserkammern werden solche Spannungen durch das Einziehen von Stehbolzen verhütet.

Das Wassergas ist für die Stumpfschweißung nur dann mit Vorteil anzuwenden, wenn von beiden Seiten der Naht geheizt werden kann. Beim Heizen mit Wassergas von nur einer Blechseite würde diese stark abbrennen, bevor die andere Seite auf Schweißtemperatur gebracht werden könnte. Aus diesem Grunde ist in solchem Falle das Koksfeuer vorzuziehen, in dem die Erwärmung langsamer vor sich geht, so daß die Temperatur sich besser nach der dem Feuer abgekehrten Seite hin ausgleichen kann.

Durch das Zusammenhämmern der Naht tritt beim Stumpfschweißen ein Stauchen derjenigen Wandung ein, die als Widerlage für die Hammerschläge dient Diese Wandung muß daher mit Zugabe zugeschnitten werden. So sind z.B. die Böden nach Fig. 4a und b auf der einen flachen Seite um 10, auf der anderen um 15 bis 20 mm im Durchmesser größer zu halten als der lichte Durchmesser des Zylinders. Dieser muß an seinen Enden zum Einsetzen der Böden entsprechend aufgeweitet werden.

Textabbildung Bd. 324, S. 20

Die mit Wassergas ausgeführte Ueberlappungsschweißung ist wegen ihren größeren und dauernden Widerstandsfähigkeit jeder anderen Schweißung vorzuziehen. Sie stellt sich aber teuerer als die Stumpfschweißung, und ihre Anwendung findet eine Grenze in der Blechstärke. Längsnähte sollten nur überlappt geschweißt werden. Die Breite der Ueberlappung, d.h. das Uebereinanderragen der Bleche in der Naht, |21| wird auf die 2 bis 1½fache Blechstärke bemessen, je nach der Dicke der Bleche. Das nach innen liegende Blechende ist durch Abhobeln oder Behauen an der schmalen Seite leicht abzuschrägen (abzuschärfen), wie aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich, damit die Innenkante nicht überschmiedet wird. Die Ueberlappungsschweißung ist beim Arbeiten mit Wassergas bis zu einer Blechstärke von etwa 80 mm möglich. Die Stärken von 10 bis 25 mm liegen für die Wassergasschweißung am günstigsten, Bleche von geringerer Stärke als 4 mm lassen sich überhaupt nicht mehr mit Wassergas schweißen.

Textabbildung Bd. 324, S. 21
Textabbildung Bd. 324, S. 21
Textabbildung Bd. 324, S. 21

Die Keilschweißung nach Fig. 7 wird bei Blechstärken angewendet, bei denen die Ueberlappung nicht, mehr anwendbar ist. Bei der Keilschweißung hat man nur die einfache Blechstärke auf Schweißtemperatur zu bringen, da der Keil das Blech wenig verdickt. Jede Stelle muß in wenigstens zwei Hitzen geschweißt werden. Die Keilschweißung läßt sich noch bei einer Blechstärke von etwa 100 mm ausführen.

Textabbildung Bd. 324, S. 21

Die Formen und Abmessungen der geschweißten Hohlkörper sind sehr verschieden. Die Anforderungen, die seitens der Industrie (namentlich des Schiff- und Maschinenbaues, der Gas-, Papier- und chemischen Industrie, sowie der Küstenbeleuchtung) an die Blechschweißereien gestellt werden, wachsen dauernd. Das Schweißen von Röhren für Kanalisations- und Wasserleitungszwecke wird bereits von einer größeren Anzahl Blech-Schweißereien als Spezialität betrieben. Die einzelnen Rohrschüsse werden in diesen Fabriken bis zu einer Länge von 40 m ausgeführt. Größere Längen lassen sich mit der Eisenbahn nicht mehr befördern. Der äußere Durchmesser der Schweißkörper wird für Fabriken, die ausschließlich auf den Transport mit der Eisenbahn angewiesen sind, durch das Bahnprofil auf rund 3,15 m beschränkt. Die Fabrikation an sich gestattet jedoch die Anfertigung von Hohlkörpern in beliebigen Durchmessern, soweit die Werkstattseinrichtungen ausreichen.

Textabbildung Bd. 324, S. 21

Die Fig. 8 bis 19 stellen einige Schweißstücke dar, die in der Blechschweißerei der Aktiengesellschaft Julius Pintsch in Fürstenwalde aus geführt worden sind. Es können hier Hohlkörper bis zu 5 m Durchmesser, bei 30 m Länge und einem Gewichte von 50000 kg hergestellt werden. Der Versand der Stücke von mehr als 3,15 m Durchmesser erfolgt auf dem Wasser.

Textabbildung Bd. 324, S. 21
Textabbildung Bd. 324, S. 21

Aus der eingehenden Beschreibung der Schweißstraßen verschiedener Konstruktionen für Wassergasschweißung sei hier nur erwähnt, daß diese Apparate entweder für das Zusammenschlagen der auf Schweißtemperatur erhitzten Naht mittels Dampf- oder Lufthammer eingerichtet sind oder daß die Naht durch eine mit hydraulischem Drucke belastete Rolle zusammengepreßt wird. Zu letzterem Zwecke wird auch ein sektorförmiger Ausschnitt aus einer Rolle verwendet, um einen möglichst großen Radius für die auf der Naht abzurollende kreisbogenförmige Fläche zu erhalten.

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Textabbildung Bd. 324, S. 22

Die Prüfung der mit Wassergas geschweißten Nähte erfolgte hauptsächlich an Zerreißstäben, die aus geschweisten Blechen verschiedener Stärke herausgehobelt wurden. Zum Vergleiche wurden denselben Blechen auch außerhalb der Schweißnaht Stäbe entnommen. Die eine Hälfte der aus den Nähten entnommenen Stäbe ist nur an den schmalen Längsseiten, die andere Hälfte dagegen allseitig bearbeitet worden. Im Vergleich mit dem nicht geschweißten (vollen) Blech sollten erstere Stäbe den Einfluß des Schweißens auf die Festigkeit der Wandung erkennen lassen, während von den allseitig bearbeiteten Stäben einwandfreie Bruchdehnung erwartet wurde, wie das oben schon näher erörtert worden ist. Zur Kontrolle der Zerreißergebnisse

Zahlentafel III.

Wassergashammerschweißung.

Vorbemerkungen:

  • 1. Die Schweißungen wurden mit Wassergas an 10 und 20 mm starken Blechen aus Flußeisen durchgeführt. Die starken Bleche sind einmal von Hand, das andere Mal unter dem Maschinenhammer geschweißt worden.
  • 2. Alle geprüften Schweißungen waren überlappte Längsnähte von Zylindern.
  • 3. Sämtliche Stäbe sind vor dem Zerreißen geglüht worden. Die Meßlänge l der Stäbe betrug 200 nun, der Querschnitt f entsprach mehr oder weniger genau dem Verhältnisse l = 11,3√f.

A. Auf den flachen Seiten nicht bearbeitete Stäbe.

Ermittelung des Einflusses der Schweißung auf die Festigkeit einer Zylinderwandung.

Der Einfluß auf die Bruchdehnung ergibt sich richtiger aus dem Vergleiche nachstehend unter B.

Textabbildung Bd. 324, S. 22

B. Allseitig bearbeitete Stäbe.

Veränderung der spezifischen Festigkeit (kg auf die Querschnittseinheit) und der Zähigkeit des Materials infolge des Schweißens.

Textabbildung Bd. 324, S. 22
Textabbildung Bd. 324, S. 23

Die Ergebnisse der Zerreißstäbe aus Nähten, die mit Wassergas unter dem Hammer geschweißt worden sind, läßt Zahlentafel III ersehen. Hiernach ergaben sich im Mittel für das geschweißte Blech:

Gesamtbruchfestigkeit der Naht = 94,5 v.H. der Festigkeit des vollen Bleches

Spezifische Bruchfestigkeit der Naht = 103,5 v.H. der spez. Festigkeit des vollen Bleches

Bruchdehnung des geschweißten Materials = 80 v.H. der Bruchdehnung des vollen Bleches.

(Von der Wiedergabe der Ergebnisse von Nähten, die hydraulisch mit Rolle geschweißt waren, sehen wir in diesem Auszuge der Raumersparnis wegen ab).

Der bereits erwähnte, mit Wasserdruck gesprengte Behälter von 2500 mm Durchmesser, der in der Fabrik Julius Pintsch Aktiengesellschaft aus Flußeisenblech betriebsmäßig geschweißt worden war, weitete sich zunächst stark auf (wie aus Fig. 20 ersichrlich ist) und brach dann bei einem inneren Drucke von 53 kg/qcm im vollen Bleche des Mannlochbodens. Die Längsnaht des Zylinders war unter diesem Drukke einer Zugbeanspruchung von 90 bis 94 v.H. der Bruchfestigkeit des vollen Bleches ausgesetzt worden, ohne zu brechen oder auch nur irgendwelche Merkmale für den nahe bevorstehenden Bruch zu zeigen. Dies beweist, daß die Bruchfestigkeit der Naht bei der Zugprüfung von Stäben aus geschweißtem Bleche nicht zu hoch gegefunden wurde. Allerdings ist nur ein Behälter mit innerem Wasserdruck gesprengt worden. Das Prüfen weiterer, großer Behälter wäre von erheblichem Interesse, ist aber mit beträchtlichen Kosten verbunden.

Textabbildung Bd. 324, S. 23

Im V. Abschnitt der Abhandlung wird über Biegeversuche berichtet, durch die bewiesen werden sollte, daß die an geschweißten Stäben von gleichmäßiger Stärke ermittelte Bruchdehnung tatsächlich auf die Zähigkeit der Schweißnaht schließen läßt. Zu diesem Zwecke wurden Stäbe aus autogen und mit Wassergas überlappt geschweißten Blechen der Zug- und der Kaltbiegeprüfung unterzogen, und zwar sowohl allseitig bearbeitete Stäbe, als auch solche, die auf den breiten Seiten nicht bearbeitet waren.

Textabbildung Bd. 324, S. 23
Textabbildung Bd. 324, S. 23
Textabbildung Bd. 324, S. 23

Das Ergebnis läßt erkennen, daß die Bruchdehnung der allseitig bearbeiteten Stäbe mit einiger Sicherheit die Biegezähigkeit der |24| Schweißnaht angibt, die Bruchdehnung- der auf den breiten Seiten unbearbeiteten Stäbe dagegen keinen Anhalt hierfür bietet. Es ist darauf hingewiesen, daß die Kerbschlagbiegeprüfung voraussichtlich später mit Vorteil für die Prüfung von Schweißnähten anzuwenden sein wird.

(Schluß folgt.)

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Die Verminderung der Wandstärke durch das Schweißen um 23 v.H. ist auch für Handschweißung ausnahmsweise groß.

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