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Besonderheiten beim Schweißen von Mischverbindungen
26/01/12 Besonderheiten beim Schweißen von Mischverbindungen G. Weilnhammer SLV München Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 1 Beispiele für Mischverbindungen - unlegiert mit unlegiert - unlegiert mit niedrig legiert - niedrig legiert mit niedrig legiert - un- oder niedrig legiert mit austenitischem CrNi-Stahl - austenitischer CrNi-Stahl mit ferritischem Cr-Stahl - un- oder niedriglegierter Stahl – Mn-Hartstahl - Stahl mit Nichteisenmetallen - verschiedene Nichteisenmetalle miteinander Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 2 1 26/01/12 Mischverbindungen umwandlungsfähiger Stähle Grundsatz bei Stahl – Stahl – Verbindungen: Zusatzwerkstoff artgleich dem weicheren, zäheren, unempfindlicheren, Wärmevor- und –nachbehandlung richtet sich nach dem empfindlicheren Werkstoff 3 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Beispiele für Mischverbindungen Unlegiert - unlegiert z.B. S235 - C45 Zusatz: MSG G 35 2 M G3Si1 DIN EN ISO 14341 E E 38 2 RB 12 DIN EN ISO 2560-A WIG W 42 4 W3Si1 DIN EN ISO 636 Vorwärmen nach dem C45 zwischen 100 und 300°C je nach Wanddicke Keine Wärmenachbehandlung erforderlich! Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 4 2 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Unlegiert - warmfest z.B. S355 Zusatz: - 13CrMo4-5 MSG G 46 3 M G4Si1 DIN EN ISO 14341 E E 46 4 B 42 H5 DIN EN ISO 2560-A WIG W 42 4 W3Si1 DIN EN ISO 636 Vorwärmen nach dem 13CrMo4-5 100 – 300°C Wärmenachbehandeln: Spannungsarmglühen bei ca. 650°C (bei Lieferzustand „M“ nicht möglich) 5 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Beispiele für Mischverbindungen warmfest - warmfest z.B. 13CrMo4-5 - 10CrMo9-10 Zusatz: MSG G Cr Mo 1 Si DIN EN ISO 21952 E E CrMo1 B 4 2 H5 DIN EN ISO 3580 WIG W Cr Mo 1 Si DIN EN ISO 21952 Vorwärmen 100 – 300°C je nach Wanddicke Wärmenachbehandeln: Spannungsarmglühen bei 600 – 650°C Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 6 3 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen unlegiert - hochfest z.B. S235 - S690 Zusatz: MSG G 35 2 M G3Si1 DIN EN ISO 14341 E E 38 2 RB 12 DIN EN ISO 2560-A WIG W 42 4 W3Si1 DIN EN ISO 636 Vorwärmen des S690 auf ca. 120°C ab ca. 8mm Wanddicke Strichraupen, Zwischenlagentemperatur max. 200°C Streckenenergie anpassen keine Wärmenachbehandlung!! 7 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Beispiele für Mischverbindungen hochfest - hochfest S420 Zusatz: - S690 MSG G 46 3 M G4Si1 DIN EN ISO 14341 E E 46 6 1 Ni B 42 H5 DIN EN ISO 2560-A Vorwärmen ab einer Wanddicke von ca. 8mm (S690) auf 120°C Strichraupen, Zwischenlagentemperatur max. 200°C Wärmeeinbringung beachten (Streckenenergie!) Keine Wärmenachbehandlung! Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 8 4 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Unlegiert - niedriglegierte Vergütungsstähle S355 - 42CrMo4 Zusatz: MSG G 46 3 M G4Si1 DIN EN ISO 14341 E E 46 4 B 42 H5 DIN EN ISO 2560-A WIG W 42 4 W3Si1 DIN EN ISO 636 Vorwärmen nach dem 42CrMo4 >300°C Wärmenachbehandeln: anlassen auf ca. 300 – 400°C bei Lieferzustand „M“ nicht möglich Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 9 Beispiele für Mischverbindungen Unlegiert - hochlegiert Schwarz – Weiss – Verbindung z.B. S235 - X5CrNi18-10 Grundsatz nicht anwendbar → Schäffler – Schaubild anwenden! Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 10 5 26/01/12 Anwendung des Schäffler-Schaubildes Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 11 Mischverbindungen umwandlungsfähig – umwandlungsfrei Schwarz – Weiss – Verbindungen Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 12 6 26/01/12 Anwendung des Schäffler-Schaubildes Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 13 Anwendung des Schäffler-Schaubildes Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 14 7 26/01/12 Gefügeausbildung WIG-Schweißung beidseitig 1.4301 – S235 Gefüge Schweißnaht: Martensit 15 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Gefügeausbildung Bolzenschweißung: Blech: S355 Bolzen: 1.4301 Gefüge Schweißzone: Martensit Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 16 8 26/01/12 Anwendung des Schäffler-Schaubildes Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 17 Gefügeausbildung Kehlnaht MAG-geschweißt Grundblech: 1.4301 Stegblech: S355 Zusatz: G4Si1 Gefüge Schweißnaht: Martensit mit Härterissen Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 18 9 26/01/12 Anwendung des Schäffler-Schaubildes 19 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Gefügeausbildung Kehlnaht MAG-geschweißt Grundblech: 1.4301 Stegblech: S355 Zusatz 1.4302 Gefüge Schweißnaht: Martensit mit Austenit Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 20 10 26/01/12 Anwendung des Schäffler-Schaubildes 21 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Gefügeausbildung Kehlnaht MAG-geschweißt Grundblech: 1.4301 Stegblech: S355 Zusatz: 1.4332 (z.B. G 23 12 L Si) Gefüge Schweißnaht: Austenit (bunt) mit δ-Ferrit (weiß) Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 22 11 26/01/12 Anwendung des Schäffler-Schaubildes 23 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Gefügeausbildung Kehlnaht MAG-geschweißt Grundblech: 1.4301 Stegblech: S355 Zusatz: 1.4370 (z.B. G 18 8 Mn) Gefüge Schweißnaht: Vollaustenit Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 24 12 26/01/12 Heissrissbildung Dilatationsheissrisse im Übergang zum S235 durch ungünstiges Mn/S-Verhältnis Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 25 Heissrissbildung Mn/S-Verhältnis < 12 → Heissrissgefahr Mn/S-Verhältnis > 26 → keine Heissrissgefahr Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 26 13 26/01/12 Heissrissbildung Beispiele: S235 mit 0,3%Mn und 0,035%S → Mn/S = 8,6 → Heissrissgefahr S355 mit 1,2%Mn und 0,015%S → Mn/S = 80 → keine Heissrissgefahr 27 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Beispiele Mischverbindungen S355J2 - HARDOX 400 1.4370 Gefahr der Versprödung durch Werkstoffaufmischung! Empfohlener Zusatzwerkstoff: MSG G 46 3 M G4Si1 E E 46 4 B 42 H5 WIG W 42 4 W3Si1 vorwärmen auf ca. 100 – 150°C nach dem HARDOX 400 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 28 14 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen warmfest - hochlegiert Schwarz – Weiss – Verbindung z.B. 13CrMo4-5 - X5CrNi18-10 Grundsatz nicht anwendbar! Schäffler-Schaubild nicht anwendbar! Gefahr der Versprödung beim Glühen bzw. bei hohen Betriebstemperaturen! Deshalb: Zusatz → Ni-Basis! 29 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Gefügeausbildung Kehlnaht WIG-geschweißt Grundblech 1.4571 Stegblech 13CrMo4-5 Zusatz NiCr15Fe Gefüge Schweißnaht: vollaustenitisch Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 30 15 26/01/12 Heissrissbildung Kehlnaht WIG-geschweißt Zusatz NiCr15Fe Gefüge Schweißnaht: Vollaustenit mit Heissrissen durch Überhitzung Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 31 Beispiele für Mischverbindungen Cr-Stahl - CrNi-Stahl Weiss – Weiss – Verbindung z.B. X10Cr24 - X5CrNi18-10 Grundsatz nicht anwendbar! → Schäffler-Schaubild anwenden! Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 32 16 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Weiss – Weiss – Verbindung z.B. X10Cr24 - X5CrNi18-10 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 33 Beispiele für Mischverbindungen Weiss – Weiss – Verbindung z.B. X10Cr24 - X5CrNi18-10 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 34 17 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Weiss – Weiss – Verbindung z.B. X10Cr24 - X5CrNi18-10 Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 35 Beispiele für Mischverbindungen Unlegierter Stahl - Mangan-Hartstahl z.B. S235JR - X120Mn12 (Gefängnis – Gitterstäbe) Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 36 18 26/01/12 Werkstoffbezeichnung – chemische Zusammensetzung X120Mn12 Werkstoff Nr. 1.3401 Chemische Zusammensetzung: : C = 1,10 – 1,30% Si = 0,30 – 0,50% Mn = 12,0 – 13,0% P = <0,10% S = <0,04% Cr = <1,50% Lieferzustand: lösungsgeglüht bei 1000 – 1050°C, abgeschreckt Schweißtechnische Verarbeitung Allgemein können folgende Grundregeln aufgestellt werden: - so kalt wie möglich schweißen - die Werkstücktemperatur darf 300°C nicht überschreiten - Schweißstromstärke so niedrig wie möglich halten - empfohlene Raupenlänge max. 100mm - künstliche Wärmeableitung, Pressluft, Schweißen im Wasserbad - Zwischenabschrecken der einzelnen Raupen Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 19 26/01/12 Verbindungsschweißung MnMn-Hartstahl mit nicht aufhärtungsempfindlichen Stählen X120Mn12 Zusatz - S235JR 18 8 6Mn 1.4370 Verbindungsschweißung Mn Mn--Hartstahl mit aufhärtungsempfindlichen Stählen Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 20 26/01/12 Verbindungsschweißung Mn Mn--Hartstahl mit aufhärtungsempfindlichen Stählen Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Aluminium Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 42 21 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Titan Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 43 Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Titan Schmelzschweißverbindungen nicht möglich aufgrund spröder intermetallischer Phasen (TiFe, TiFe2) Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 44 22 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Aluminium Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 45 Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Aluminium - Schmelzschweißen nicht möglich aufgrund stark unterschiedlicher Schmelzpunkte! - Schmelzschweißen nicht möglich aufgrund spröder intermetallischer Phasen (z.B. Fe3Al, FeAl, FeAl2, FeAl3 etc.)! - Möglichkeit des „Schweiß-Lötens“ bei oberflächenverzinnten bzw. -verzinkten Stählen! Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 46 23 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Nickel Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 47 Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Nickel - Schmelzschweißverbindungen möglich, vergleichbar mit Schwarz-Weiß-Verbindungen! - Zusatz: E 23 12 L R 23 bzw. G 23 12 L Si EL-NiTi3 bzw. SG-NiTi4 EL-NiCr19Nb bzw. SG-NiCr20Nb Vorwärmen richtet sich nach der Stahlsorte! Wenig Wärme, Strichraupen, Zwischenlagentemperatur max. 150°C wegen Heissrissgefahr des Nickels! Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 48 24 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Nickel Empfohlener Zusatz: EL-NiTi3 bzw. SG-NiTi4 EL-NiCr19Nb bzw. SG-NiCr20Nb EL-NiCr16FeMn Nicht vorwärmen! Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 49 Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Kupfer Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 50 25 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Kupfer Keine intermetallischen Phasen, aber: Gefahr der Lötrissigkeit! Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 51 Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Kupfer Ausführungsbeispiele Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 52 26 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Stahl - Kupfer Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 53 Beispiele für Mischverbindungen Kupfer - Titan Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 54 27 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Kupfer - Titan Schmelzschweißverbindungen nicht möglich aufgrund unterschiedlicher Schmelzpunkte und Bildung zahlreicher spröder, Intermetallischer Phasen (z.B. Ti2Cu, TiCu, Ti3Cu4, Ti2Cu3 etc.) Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 55 Beispiele für Mischverbindungen Nickel - Titan Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 56 28 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Nickel - Titan Schmelzschweißverbindungen nicht möglich aufgrund Bildung zahlreicher spröder, intermetallischer Phasen (z.B. Ti2Ni, TiNi, TiNi3) Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 57 Beispiele für Mischverbindungen Kupfer - Nickel Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 58 29 26/01/12 Beispiele für Mischverbindungen Kupfer - Nickel Schmelzschweißverbindungen gut möglich, keine spröden intermetallische Phasen! Zusatz: EL-NiTi3 bzw. SG-NiTi4 EL-NiCu bzw. SG-NiCu Kupfer eventuell vorwärmen, Nickel nicht überhitzen! Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 59 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit weilnhammer@slv-muenchen.de Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt München - Niederlassung der GSI mbH 60 30
