Experten-Tipps: Behebung von Verformungen beim Schweißen von rostfreiem Stahl

Bei der Herstellung von Teilen aus rostfreiem Stahl ist die Verformung der Teile ein häufiges Problem, das durch das Schweißen verursacht wird. Diese Verformung ist nur eine Oberflächenerscheinung, die durch die Überhitzung des Schweißguts und des wärmebeeinflussten Bereichs durch die Schweißwärmequelle verursacht wird. Diese Überhitzung führt häufig zu grobkörnigen Strukturen [...]

Lösungsansätze für das Problem der Verformung beim Schweißen von rostfreiem Stahl

Inhaltsverzeichnis

Bei der Herstellung von Teilen aus rostfreiem Stahl ist die Verformung der Teile ein häufiges Problem, das durch das Schweißen verursacht wird. Diese Verformung ist nur eine Oberflächenerscheinung, die durch die Überhitzung des Schweißguts und der Wärmeeinflusszone durch die Schweißwärmequelle verursacht wird. Diese Überhitzung führt häufig zu grobkörnigen Strukturen im Schweißgut und in der Wärmeeinflusszone, die zu Defekten führen und die Leistungsfähigkeit des Metalls beeinträchtigen können.

Um diese negativen Auswirkungen zu vermeiden und die Temperatur der Teile zu kontrollieren, ist es wichtig, die Temperatur der Teile zu regulieren. Wenn Sie jedoch warten, bis die Teile abgekühlt sind, bevor Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren Schweißverfahren können zeitaufwendig sein und die Arbeitseffizienz beeinträchtigen.

Um dieses Problem anzugehen, wurden mehrere Lösungen vorgeschlagen. Bei bestimmten Schweißverfahren ist das Volumen der Teile eng mit der Dichte des Materials verbunden. Schweißraupe und die Schweißfüße. Bei der Verarbeitung von Blechteilen aus nichtrostendem Stahl beispielsweise schmilzt die Wärmequelle (Lichtbogen) das Grundmetall (Teile) während des Schweißens auf und bildet ein Schmelzbad. Nach natürlicher Abkühlung und Kristallisation wird das Schweißnaht gebildet wird.

Wenn die Teile jedoch zu klein sind, kann die Schweißwärme kann nicht schnell verteilt werden, was zu einer Verformung der Teile führt und ihr Aussehen und ihre Form beeinträchtigt. Um dieses Problem zu lösen, müssen mehrere Aspekte berücksichtigt werden.

Schweißen Schema

Gegenwärtig gibt es zwei gängige Schweißverfahren für Schweißen von rostfreiem Stahl in den meisten Fabriken:

⑴ Schweißelektroden-Lichtbogenschweißen

Das erste Schweißverfahren ist ein eher traditionelles Verfahren, das dem Schweißer ein hohes Maß an Geschicklichkeit abverlangt. Diese Methode hat einen erheblichen Einfluss auf die Wärmeentwicklung der Teile, was zu einer langen Bearbeitungszeit nach dem Schweißen und einer schlechten Qualitätskontrolle führt.

Die für dieses Verfahren verwendete Ausrüstung ist jedoch relativ einfach und kann zum Schweißen verschiedener Materialien mit flexiblen Schweißdrähten verwendet werden.

Schutzgasschweißen

Das Schutzgasschweißen kann in mehrere Verfahren unterteilt werden, darunter Argon-Lichtbogenschweißen für das Schweißen von nichtrostendem Stahl, bei dem Argon oder ein Gasgemisch (MAG-Schweißen) als Schutzgas verwendet wird. Der Vorteil des Schutzgasschweißens ist seine schnelle Schweißgeschwindigkeit, geringer thermischer Einflussbereich und einfache Nachbearbeitung nach dem Schweißen.

Um den thermischen Einfluss auf die Teile beim Schweißen von rostfreiem Stahl zu minimieren, wird empfohlen, das Schutzgasschweißen so weit wie möglich zu verwenden. Bei der Gestaltung des Schweißprozesses ist es wichtig, abwechselnd Schweißverfahren wie Rechts-Links-Wechselschweißen, symmetrisches Schweißen und Rückwärtsschweißen, nach den Prinzipien erst innen und dann außen, erst weniger und dann mehr, erst kurz und dann lang.

Auch die Schweißparameter, wie Schweißstrom und Lichtbogenspannung, können sich auf die Schweißverformung auswirken. Da die Größe des Komponenten aus rostfreiem Stahl steigt, sollte auch der Schweißstrom erhöht werden. Es ist jedoch wichtig, den Schweißstrom streng zu kontrollieren, um eine gleichmäßige Erwärmung der Schweißnaht zu gewährleisten. Wenn der Schweißstrom zu niedrig ist, kann dies die Schweißqualitätzu hoch ist, kann es zu schwerwiegenderen Schweißverformungen kommen.

Daher ist die Schweißparameter wie z. B. Schweißstrom und Lichtbogenspannung sollten entsprechend der Dicke und den Schweißanforderungen des Materials angepasst werden.

Schweisstechnik

⑴ Kleine, einfache Teile

Bei L- oder T-förmigen Schweißverfahren oder sich überlappenden Teilen in einer flachen Ebene kann beispielsweise eine Kupferplatte (mit einer Dicke von mehr als 8 mm) unter den Teilen angebracht werden, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Abb.1 Kupferplatte unter Teilen

Abb.1 Unterteile der Kupferplatte

Der Wärmeübertragungswirkungsgrad von Kupfer ist höher als der von Stahl, daher kann die Verwendung einer Kupferplatte die Abfuhr von Schweißwärme und die thermische Verformung der Teile zu minimieren.

Wenn die Teile nicht flach sind oder zum Aufquellen neigen, so dass ein enger Kontakt mit der Kupferplatte schwierig ist, kann ein dickes Baumwollmaterial mit hoher Wasseraufnahmefähigkeit oder eine getränkte Matte unter die Schweißraupe der Teile gelegt werden. Auch dies wird die Verformung wirksam verringern.

⑵ Große, komplexe Teile

Wenn die Form der Teile komplex ist oder kein Platz für eine Kupferplatte vorhanden ist, ist die obige Lösung möglicherweise nicht durchführbar. In solchen Fällen sollte die Wasserkühlungsmethode angewendet werden (siehe Abbildung 2).

Abb.2 Wasserkühlung

Abb.2 Wasserkühlung

Die Wasserkühlung wird im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt:

① Sprühkühlung:

Bei dieser Methode wird das Wasser auf die Rückseite der Schweißraupe der Teile gesprüht, was sich für Teile mit größeren Flächen eignet. Bei T- oder L-förmigen Überlappungen muss der Winkel des Wasserstroms unbedingt angepasst werden, um zu verhindern, dass Wasser in die Schweißposition fließt.

Der Vorteil dieser Methode ist, dass sie eine effiziente Kühlung ermöglicht und für die Massenproduktion geeignet ist. Der Nachteil ist jedoch, dass sie eine spezielle Ausrüstung erfordert und nur für einzelne bearbeitete Teile geeignet ist.

② Nasse Sandkühlung:

Die Sprühkühlungsmethode ist nicht anwendbar für planare Verbindungsschweißen weil sie nicht sicherstellen kann, dass kein Wasser in die Schweißbahn fließt. Stattdessen kann die Methode der Nasssandkühlung angewendet werden. Dabei werden Behälter (größer als die Schweißteile) mit Sand gefüllt, der Sand vollständig mit Wasser gesättigt und die Teile vor dem Schweißen flach auf den nassen Sand gelegt.

Dadurch hat die Rückseite der Schweißraupe der Teile vollen Kontakt mit dem nassen Sand, und das Schweißen kann beginnen. Der Vorteil dieser Methode ist ihre einfache Handhabung und ihre Eignung für alle komplizierte Formen. Der Nachteil ist, dass es nicht einfach ist, große Teile zu fertigen.

⑶ Schweißen von großen Blechteilen

Dies bezieht sich im Allgemeinen auf das Schweißen von Teilen mit einer Dicke von mehr als 6 mm. Aufgrund der großen Größe der Teile, der langen Schweißnahtlänge und der großen Schweißhöhe (großer Schmelzbadbereich und ausgedehnte Heißzone) kann es beim Schweißen zu Biegeverformungen durch thermische Verformung kommen. Um dieses Problem zu lösen, sollten mehrere Maßnahmen ergriffen werden:

① Vor dem Schweißen sollten ausreichende Kühlmaßnahmen vorbereitet werden (siehe Kühlschema für Kleinteile);

② Verformungszugabe beim Schweißen:

Da es bei den meisten Teilen schwierig ist, symmetrisch oder gleichzeitig auf einer Seite zu schweißen, und eine ungleichmäßige Erwärmung zu einer Biegeverformung während des Schweißens führt. Um dies abzumildern, sollte der Verformung der Teile in die entgegengesetzte Richtung der Verformung entgegengewirkt werden, basierend auf der Länge der Teile, der Materialstärke (Höhe der Schweißraupe) und der Form.

Dies erfordert erfahrene Ingenieure und Techniker sowie Facharbeiter, die auf der Grundlage ihrer Erfahrung ein Urteil abgeben können. Zur Fixierung der Teile werden Vorrichtungen verwendet, und nach der Herstellung des ersten Teils werden Feineinstellungen auf der Grundlage der tatsächlichen Wirkung vorgenommen.

Abb.3 Schweißnahtzugabe für Verformung

Abb.3 Schweißnahtzugabe für Verformung

Spannungsabbau nach dem Schweißen von Teilen

Im Vergleich zum Schweißen gewöhnlicher Kohlenstoffstahlteile ist der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von rostfreiem Stahl niedriger, und sein elektrischer Widerstand und Ausdehnungskoeffizient sind höher. Infolgedessen ist die Wärmeübertragung in nichtrostendem Stahl langsamer und die thermische Verformung ist größer.

Selbst wenn die Oberflächenverformung der Teile nach der Herstellung nicht auffällt, können während des Transports oder aufgrund von Vibrationen, Bewegungen oder Temperaturschwankungen Veränderungen auftreten, die sich direkt auf das Aussehen, die Größe und die Leistung der Teile auswirken.

Daher ist es wichtig, Spannungen in großen Teilen nach der Fertigung abzubauen, insbesondere bei dicken Teilen (mit großer Schweißhöhe und großem Schmelzbad) und Teilen mit mehreren Schweißraupen. Der Spannungsabbau kann durch natürliche oder künstliche Alterung erreicht werden.

Die natürliche Alterung wird in der Regel für große Gussteile verwendet, ist aber für allgemeine Schweißteile nicht geeignet, und der Alterungsprozess ist langwierig und schwer zu kontrollieren.

Bei der künstlichen Alterung wird zwischen Wärmebehandlungsalterung und Vibrationsalterung unterschieden.

Bei der Wärmebehandlung werden die Teile auf eine Temperatur von 550 bis 650 ℃ erhitzt, um Spannungen zu erzeugen. Glühen. Diese Methode ist zeitsparender als die natürliche Alterung, aber in den Fabriken fehlen oft die erforderlichen Verarbeitungsbedingungen, und die Auslagerung des Prozesses erhöht die Transportkosten. Daher wird die Alterung durch Wärmebehandlung in der Regel nicht angewandt.

Die Vibrationsalterung ist eine weit verbreitete Methode zur Beseitigung von Rückständen Eigenspannung in technischen Werkstoffen. Es reduziert die plastische Verformung von Bauteilen, die durch interne Eigenspannung durch Vibration, wodurch Stress wirksam abgebaut wird.

Das Prinzip der Vibrationsalterung besteht darin, ein Motorsystem mit einem exzentrischen Block (Vibrator) auf dem Artefakt zu platzieren und die Komponenten mit elastischen Gegenständen wie Gummipads zu lagern. Der Motor wird vom Steuergerät gestartet, und die Drehzahl wird so eingestellt, dass das Artefakt in Resonanz gerät.

Eine Vibrationsbehandlung von 20 bis 30 Minuten kann die inneren Spannungen wirksam ausgleichen, und die kumulative Vibrationsdauer sollte 40 Minuten nicht überschreiten.

Dieses Verfahren erfordert nur geringe Anforderungen an den Verarbeitungsort und ist einfach zu handhaben, so dass es von den meisten Fabriken übernommen wird. Die Struktur und das Aussehen der Teile werden durch die äußere Umgebung nicht beeinträchtigt, wodurch die Stabilität der Teile gewährleistet ist.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Schweißverformungen beim Schweißen von rostfreiem Stahl unvermeidlich sind und erhebliche Auswirkungen auf die Bearbeitung und den praktischen Einsatz von Edelstahl haben können. Komponenten aus rostfreiem Stahl. Um diese Auswirkungen zu minimieren, sollte der Schweißtechnik mehr Zeit und Aufmerksamkeit gewidmet werden, einschließlich des Schweißverfahrens, der technischen Parameter, der Reihenfolge, der Positionierung und des Haltens der Komponenten sowie der Nachbearbeitung nach dem Schweißen, um die Schweißverzug so gering wie möglich zu halten.

Bei der Kontrolle jedes Fertigungsprozesses müssen Ingenieure, Techniker und Schweißer eng zusammenarbeiten, theoretische Daten mit der tatsächlichen Situation kombinieren und einen vernünftigen Konstruktionsplan entwickeln, um die Schweißverformung vollständig zu kontrollieren. Nur so kann ein perfektes Produkt hergestellt werden.

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Shane
Autor

Shane

Gründerin von MachineMFG

Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.

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