1、DVS, Ausschu fr Technik, Arbeitsgruppe Lichtbogenschweien“Bezug: Verlag fr Schweien und verwandte Verfahren DVS-Verlag GmbH, Postfach 10 19 65, 40010 Dsseldorf, Telefon (02 11) 15 91- 0, Telefax (02 11) 15 91- 150Bearbeiter: OsenbergFile: 0902.fmErstellt am: 19.09.2000Zuletzt gendert am: 05.10.2000N
2、achdruck und Kopie,auch auszugsweise,nur mit Genehmigung des HerausgebersDVSDiese Verffentlichung wurde von einer Gruppe erfahrener Fachleute in ehrenamtlicher Gemeinschaftsarbeit erstellt und wird als eine wichtige Erkenntnisquelle zurBeachtung empfohlen. Der Anwender mu jeweils prfen, wie weit der
3、 Inhalt auf seinen speziellen Fall anwendbar und ob die ihm vorliegende Fassung noch gltig ist.Eine Haftung des DVS und derjenigen, die an der Ausarbeitung beteiligt waren, ist ausgeschlossen.DVS DEUTSCHER VERBANDFR SCHWEISSEN UNDVERWANDTE VERFAHREN E.V.Lichtbogenbolzenschweienmit HubzndungMerkblatt
4、DVS 0902(Dezember 2000)Inhalt:1Zweck2 Arbeitsweise2.1 Verfahrensvarianten2.1.1 Hubzndungs-Bolzenschweien mit Keramikring oderSchutzgas2.1.2 Kurzzeit-Bolzenschweien mit Hubzndung2.1.3 Kondensatorentladungs-Bolzenschweien mit Hubzn-dung2.2 Schweibadschutz2.2.1 Hubzndungs-Bolzenschweien mit Keramikring
5、 (CF)2.2.2 Hubzndungs-Bolzenschweien mit Schutzgas (SG)2.2.3 Kurzzeit-Bolzenschweien mit Hubzndung und Kon-densatorentladungs-Bolzenschweien ohne Schwei-badschutz (NP)3 Anwendungsbereich3.1 Bolzen- und Grundwerkstoffe3.1.1 Bolzenwerkstoffe3.1.2 Grundwerkstoffe3.2 Geometrische Formen des Bolzens und
6、des Werkstcks3.3 Schweiposition3.4 Schweidaten3.4.1 Schweidaten beim Bolzenschweien mit Keramikringoder Schutzgas3.4.2 Schweidaten fr Kurzzeit-Bolzenschweien mit Hub-zndung3.4.3 Schweidaten fr andere Metalle, Bolzen, Querschnitts-formen und Schweipositionen4Gerte5 Schweidurchfhrung5.1 Vorbereitung5.
7、2 Positionieren5.3 Masseanschlu und Blaswirkung5.4 Porenbildung5.5 Schweikabel5.6 Anschluwerte6 Festigkeit6.1 Statische Belastung6.2 Dynamische Belastung7 Arbeitsschutz8 Qualittssicherung9 Prfen von Bolzenschweiverbindungen9.1 Zerstrungsfreie Prfungen9.2 Zerstrende Prfungen10 Anwendungsbeispiele11 M
8、itgeltende Normen und technische Regeln1ZweckDas Lichtbogenbolzenschweien mit Hubzndung dient zumAufschweien von vorwiegend stiftfrmigen, metallischen Teilenauf metallische Werkstcke. Es ist dem Lichtbogenpreschwei-en zuzuordnen. Mit dem Verfahren lassen sich viele Verbin-dungselemente mit dem Werks
9、tck vollflchig verschweien. Eskann unter Verwendung von Schweipistolen und Schwei-kpfen mechanisch oder automatisch ausgefhrt werden.Ersetzt Ausgabe Juli 1988Bild 1. Schaltanordnung einer Bolzenschweianlage fr Hubzndung.,#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#
10、01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#01#02#02#02#02#02#02#02#02#02#02#02#02B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF836
11、8C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 2 zu DVS 09022ArbeitsweiseDie Schaltanordnung einer Bolzenschweianlage ist in Bild 1, dieArbeitsphasen des Lichtbogenschweiens mit Hubzndung sindin Bild 2 dargestellt. Der Bolzen wird in den Bolzenhalter ei
12、nge-schoben und die Pistole mit einer Absttzeinrichtung auf dasWerkstck aufgesetzt. Zu Beginn des Schweivorganges wirdder Bolzen durch den Hubmechanismus angehoben und zuerstein Hilfslichtbogen, dann der Hauptlichtbogen zwischen Bolzen-spitze und Werkstck gezndet. Die Bolzenstirnflche und derGrundwe
13、rkstoff schmelzen dabei an. Nach Ablauf der Schwei-zeit taucht der Bolzen mit geringer Kraft ( 460 N/mmGruppe 3: Vergtete Sthle und ausscheidungsgehrtete Sthle, jedoch ohne nichtrostende Sthle, mit einer gewhrlei-steten Mindeststreckgrenze ReH 360 N/mmGruppe 4: Vanadium-legierte Cr-Mo-(Ni)-Sthle mit
14、 Mo 0,7 % und V 0,1 %Gruppe 5: Vanadiumfreie Cr-Mo-Sthle mit C 0,35 % cGruppe 8: Austenitische SthleGruppe 10: Austenitisch-ferritische nichtrostende (Duplex)-SthleGruppe 21: Reinaluminium mit max. 1,5 % Verunreinigungen oder LegierungsgehaltGruppe 22: Nichtaushrtbare Al-LegierungenIndex b: ein hher
15、er Wert ist zulssig, vorausgesetzt Cr + Mo + Ni + Cu + V 0,75 %Index c: Vanadiumfrei“ heit, da Vanadium nicht absichtlich zulegiert wurde.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 4 zu DVS 0902Bei gu
16、ter Schweieignung und artgleichen Verbindungen tritt beifehlerfreier Ausfhrung der Bruch unter vorwiegend ruhenderBelastung im Bolzenschaft und nicht in der Schweiverbindungauf. Die Schweieignung verschiedener Bolzen-Grundwerkstoff-Kombinationen ist in Tabelle 2 dargestellt.3.1.1 BolzenwerkstoffeBei
17、 unlegierten Bausthlen wird vorzugsweise der Bolzenwerk-stoff S235FF mit den Werkstoffeigenschaften nach DIN EN ISO13918 verwendet.Bei anderen unlegierten Sthlen sind folgende Werkstoffeigen-schaften zu beachten: AufhrtungsneigungZur Verringerung der Aufhrtungsneigung soll der Kohlenstoff-gehalt der
18、 Schmelzenanalyse auf 0,18 % begrenzt sein. Alterungsanflligkeit und FeinkrnigkeitEs soll vorzugsweise ein doppelt beruhigt vergossener Bolzen-werkstoff verwendet werden. VerformungsfhigkeitDie Bruchdehnung A5des Bolzens soll 14 % sein.Bei Bolzenwerkstoffen aus nichtrostenden Sthlen nach EN10088, hi
19、tzebestndigen Sthlen nach SEW 470 oder EN 10095sowie Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen ist eine ausrei-chende Schweieignung erforderlich.Beim Einsatz von Bolzen aus nichtrostenden Sthlen im bauauf-sichtlichen Bereich fr Bauteile, Verankerungs- und Verbin-dungsmittel mit vorwiegend ruhender Beanspr
20、uchung sind dieBedingungen des jeweils gltigen Zulassungsbescheides desDeutschen Instituts fr Bautechnik zu beachten.Bolzenschweiverbindungen aus unlegierten mit nichtrostendenSthlen (Schwarz-Wei-Verbindungen“) fhren beim Bolzen-schweien mit Keramikring zu einem martensitischen, sprdenSchweigut.Unte
21、r besonderen Bedingungen, zum Beispiel Bolzendurchmes-ser max. 10 mm, Kombination weier Bolzenschwarzes Blechund Schweien unter Schutzgas, ist eine Verwendung auch imbauaufsichtlichen Bereich zulssig (siehe ZulassungsbescheidZ-30.3-6).Mit einem Verbundbolzen nach Bild 4 kann die schmelzge-schweite S
22、chwarz-Wei-Verbindung vermieden werden.3.1.2 GrundwerkstoffeBei unlegierten Bausthlen wird im Stahlbau vorzugsweise S235und S355 nach EN 10025 verwendet. Daneben werden in ande-ren Anwendungsbereichen, beispielsweise im Kessel-, Ma-schinen-, Reaktor- und Schiffbau, auch andere Grundwerkstoffeverwend
23、et (zum Beispiel warmfeste Bleche nach EN 10028 oderSchiffbausthle nach GL-Vorschrift). Sofern die eingesetztenGrundwerkstoffe hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften,chemischen Zusammensetzung und Schweieignung nicht denStahlsorten S235 bzw. S355 zugeordnet werden knnen, istnachzuweisen, da k
24、eine unzulssige Beeintrchtigung derGrundwerkstoffeigenschaften durch das Bolzenschweien er-folgt. Dazu kann eine Hrteverlaufskurve HV 5 nach EN ISO6507-1 erforderlich werden. Sie soll vom Bolzenwerkstoff berdie Schweizone bis in den Grundwerkstoff gelegt werden. In derWrmeeinfluzone soll die Hrte 38
25、0 HV 5 nach EN ISO 6507-1nicht berschritten werden. Darber hinausgehende Hrtespit-zen in schmalen bergangszonen sind zulssig, wenn das Er-gebnis der technologischen Prfung (beispielsweise Verfor-mungsfhigkeit der Bolzenschweiung beim Schlagbiegever-such) den Anforderungen gengt.Bei Grundwerkstoffen
26、aus nichtrostenden Sthlen nach EN10088 sowie hitzebestndigen Sthlen nach EN 10095 bzw.SEW 470 ist auf die Schweieignung des Grundwerkstoffes, dieVermischung von Bolzen- und Grundwerkstoff beim Bolzen-schweien und die Zulassung im bauaufsichtlichen Bereich zuachten.Bei Aluminium und Aluminiumlegierun
27、gen streuen die erzieltenErgebnisse strker und sind daher besonders sorgfltig zu pr-fen.3.2 Geometrische Formen des Bolzens und des WerkstckesDas Bolzenschweien ist fr runde Bolzenquerschnitte, aberauch fr rechteckige Querschnitte geeignet.Im allgemeinen sind die geometrische Form auerhalb derSchwei
28、stelle und die Bolzenlnge von untergeordneter Bedeu-tung. Nur die Ausbildung des Bolzenhalters und des Keramikrin-ges mssen der jeweiligen Form des Bolzens angepat sein.Hauptschlich werden Kopfbolzen, Stifte und Gewindebolzen,die von den Herstellern als Standardtypen angeboten werden(siehe DIN EN IS
29、O 13918), in Sonderfllen auch Stifte mitBohrungen verwendet. Gebruchliche Durchmesser sind beiStahlbolzen 3 bis 25 mm und bei Aluminiumbolzen 6 bis 12 mm.Bei rechteckigen Querschnitten soll das Verhltnis von Breite zuDicke nicht grer als 5:1 bei maximal 25 mm Breite sein. Mit be-sonderer Gertetechni
30、k (u. a. kurze Schweizeit, kurzer Licht-bogen, besondere Gasfhrung) knnen Blechstreifen bei linien-frmiger Anschmelzung bis etwa 40 mm Breite und 3 mm Dickeangeschweit werden 6.Beim Schweivorgang tritt ein Lngenverlust durch Abschmel-zen auf. Die Bolzenhersteller beziehen ihre Maangaben auf dieLnge
31、der Bolzen nach dem Schweien. Die Spitzenformen sindteilweise unterschiedlich. Die Bolzenspitze ist beim Bolzen-schweien mit Keramikring von unlegiertem und zum Teil von le-giertem Stahl mit Aluminium beschichtet oder mit einer einge-preten Aluminiumkugel versehen, um den Lichtbogen leichterzu znden
32、 und das Schweibad zu desoxidieren. Die Gre derAluminiumkugel ist abhngig von Bolzendurchmesser und -werk-stoff.Die Bolzenspitzen mssen bei Verfahren mit kurzer Schweizeitund hoher elektrischer Leistung (schmale Schmelzzone) der Ein-brandform im Werkstck angepat und flacher ausgefhrt wer-den (zum Be
33、ispiel 174 Kegelwinkel).Der Bolzen wird meist auf ebene Werkstckflchen aufge-schweit. Dabei soll eine bestimmte Dicke des Werkstckes, jenach Verfahren (siehe Tabelle 1), nicht unterschritten werden.Beim Aufschweien auf Rohre soll der Rohrauendurchmessermindestens viermal grer als der Bolzendurchmess
34、er sein. Beikleineren Rohren und Sonderprofilen sowie beim Schweien inund auf Ecken soll der Keramikring dem Werkstck angepatwerden.3.3 SchweipositionDer Bolzen wird senkrecht auf die Werkstckoberflche aufge-schweit. Grundstzlich sind alle Schweipositionen mglich.Die maximale Abmessung eines Bolzens
35、 ist aber in den ver-schiedenen Positionen begrenzt, beispielsweise bei Stahl beimBolzenschweien mit Keramikring: auf horizontale Flchen bis etwa 25 mm Durchmesser (Pos.PA), auf vertikale Flchen bis etwa 16 mm Durchmesser (Pos. PC),mit Sonderkeramikringen bis etwa 19 mm Durchmesser, in berkopfpositi
36、on bis etwa 20 mm Durchmesser (Pos. PE).Beim Bolzenschweien mit Schutzgas ohne Keramikring fehlt dieSttzwirkung fr das Schweigut. Es kann daher in Zwangslagennur bei sehr kurzen Schweizeiten eingesetzt werden.3.4 SchweidatenDie erforderlichen Schweidaten hngen vom Bolzendurchmes-ser im Schweibereich
37、, von der Schweiposition, von der Art desSchweibadschutzes, von der Verfahrensvariante, vom Blech-werkstoff, von der Blechdicke und von der Geometrie derSchweispitze ab.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2
38、016-11Seite 5 zu DVS 09023.4.1 Schweidaten beim Bolzenschweien mit Keramikring oderSchutzgasAus Bild 3 sind fr die Variante Bolzenschweien mit Keramik-ring oder Schutzgas fr jeden Durchmesser die empfohlenenStromstrken und Schweizeiten abzulesen. Auch bei 10 %Streubereich werden im allgemeinen noch
39、gute Ergebnisse er-zielt.Die in diesem Diagramm angegebenen Schweistrme und -zei-ten mssen in der Praxis nicht immer mit den eingestellten Wer-ten auf der Gerteskala bereinstimmen. Es ist zu beachten, dabeim Schweien im unteren Leistungsbereich einer Maschineund bei kurzen Schweizeiten betrchtliche
40、Abweichungen zwi-schen Soll- und Istwerten auftreten knnen, die von der Trgheitdes Pistolenkolbens (verursacht eine Verlngerung der Schwei-zeit) und dem meist langsamen Stromanstieg bei stromgeregel-ten Anlagen (verursacht eine Verringerung des mittlerenSchweistromes) hervorgerufen werden.Bei vielen
41、 Stromquellen wird auch bei netzseitiger Spannungs-nderung in einem bestimmten Bereich durch eine Regelungeine konstante Stromstrke erzielt.Richtwerte fr den Schweistrom kann man auch den Formelnentnehmen:I (A) 80 x d (mm), bei Bolzen bis 16 mm Durchmesser,I (A) 90 x d (mm), bei Bolzen von 16 bis 25
42、 mm Durchmesser.Die Werte fr den Hub, den berstand und die Eintauchge-schwindigkeit sind ebenfalls Bild 3 zu entnehmen.Bedingt durch die verschiedenen Ausfhrungsformen der Bol-zenspitze sind fr den Hub und den berstand bei gleichen Bol-zendurchmessern unterschiedliche Werte einzustellen. Die Wer-te
43、sind Bild 3 zu entnehmen. Der Hub beeinflut die Anschmelz-form, der berstand ist fr die Ausbildung des Wulstesentscheidend. Bei Bolzen unter 14 mm ist nur ein Mindestwertdes berstandes einzuhalten. Der Bolzen taucht dann bis zumWiderstand in das Schmelzbad ein. ber 14 mm soll zwischenBolzen und Werkstck eine definierte Schmelzzone bleiben. Derberstand ist daher zu begrenzen. Bei Bolzen ber 14 mmDurchmesser empfiehlt es sich, keine hohen Eintauchgeschwin-digkeiten (das heit 200 mm/s.Bild 3. Zuordnung von Bolzendurchmesser zu Strom, Zeit, Hub, berstand und Eintauchgeschwindigkeit.,
