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Schweißen von KupferR. Lahnsteiner LICHTBOGENSCHWEISSEN VON KUPFER UND KUPFERLEGIERUNGEN Robert Lahnsteiner MIG WELD GmbH Deutschland Landau/Isar.

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Präsentation zum Thema: "Schweißen von KupferR. Lahnsteiner LICHTBOGENSCHWEISSEN VON KUPFER UND KUPFERLEGIERUNGEN Robert Lahnsteiner MIG WELD GmbH Deutschland Landau/Isar."—  Präsentation transkript:

1 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner LICHTBOGENSCHWEISSEN VON KUPFER UND KUPFERLEGIERUNGEN Robert Lahnsteiner MIG WELD GmbH Deutschland Landau/Isar

2 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner LEGIERUNGSTYPEN AUS SCHWEISSTECHNISCHER SICHT Reinkupfer (+) –Kupfer mit geringen Legierungsbestandteilen Zinkhaltige Kupferlegierungen (-) –Kupfer-Zink-Legierungen (Messing) –Kupfer-Zink-Nickel-Legierungen (Neusilber) Zinkfreie Kupferlegierungen (+) –Kupfer-Nickel-Legierungen –Bronzen Bleihaltige Kupferlegierungen (--)

3 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner BRONZEN Zinn-Bronzen –~ 12 % Sn = Gusszinnbronze –~ 20 % Sn = Glockenbronze Aluminium-Bronzen –~ 5 % Al = Aluminiumwalzbronze –~ 10 % Al, Fe = Aluminiummehrstoffbronze –~ 8 % Al, Ni = Aluminiumnickelbronze Silizium-Bronzen Phosphor-Bronze (~ 7 % Sn, P) Bleizinn-Bronze (~ 10 % Sn, Pb)

4 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner ZUSATZWERKSTOFFE LegierungsgruppeTypische LegierungenZusatzwerkstoff Reinkupfer (+)Oxydfrei, oxydhaltig (<0,1%), Phosphor-deoxidiertes- Kupfer SG-CuSn Messing (Cu-Zn) (-)< 30% Zn ~ 40 % Zn SG-CuSi3, SG-CuAl9Fe Nicht empfohlen Silizium-Bronze (+)3 % SiSG-CuSi3 Aluminium-Bronze (+)SG-CuAl8, SG-CuAl10Fe Neusilber (Cu-Zn-Ni) (-) 20 % Zn, 15 % Ni 45 % Zn, 10 % Ni SG-CuSi3 Nicht empfohlen Rotguß (Cu-Sn-Zn) (-)Niedriger Bleigehalt Bleihaltig SG-CuSi3, SG CuAl10Fe Nicht empfohlen

5 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN Dichte8,94 kg/dm³ Schmelzpunkt1083°C Siedepunkt~ 2300°C Elektr. Leitfähigkeit58 Sm/mm² für SE-Cu Wärmeleitfähigkeit~7 fach von Stahl Wärmedehnung~2 fach von Stahl Großes Lösungsvermögen für Gase bei hohen Temperaturen!

6 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner SCHWEISSEN VON KUPFER Autogenes Schweißen mit Flussmittel gut möglich Lichtbogenhandschweißen ist möglich, jedoch kaum angewendet MIG und WIG sind die hauptsächlich eingesetzten Verfahren Anstelle von Argon wird oft Helium oder Ar/He-Gemische eingesetzt. Stickstoff ist möglich.

7 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner SCHWEISSEN Bei Temperaturen über 500°C kann Wasserstoff in das Kupfer diffundieren Bei sauerstoffhaltigem Kupfer ist die Bildung von Wasserdampf möglich. Dies kann zu Poren und Rissen führen (Wasserstoffkrankheit)

8 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner REINKUPFER Reinkupfer wird unterteilt in: –Oxydfreies Kupfer –Oxydhaltiges Kupfer (<0,1 %) –Phosphor-deoxidiertes Kupfer Oxydfreies und P-deoxidiertes Kupfer lässt sich besser schweißen SG-CuSn ist der bestgeeignete Zusatzwerkstoff

9 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner KUPFER MIT GERINGEN LEGIERUNGSELEMENTEN Der Zusatz von Schwefel oder Tellur verbessert die spänende Verarbeitbarkeit von Kupfer. Wird allgemein als nicht schweißbar angesehen. Zusätze von Chrom, Zirkon oder Beryllium verbessern die mechanischen Eigenschaften von Kupfer. Chrom- und Berylliumhaltige Legierungen neigen zu Rissen in der WEZ. Beryllium ist gesundheitsschädlich!

10 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner MESSING UND NEUSILBER Problematisch ist der Abbrand von Zink! Nur Legierungen mit niedrigen Zinkgehalten sind schweißbar. Hohe Schweißgeschwindigkeiten reduzieren den Zinkabbrand. Stickstoff als Schutzgasbestandteil ist nicht empfohlen. Bei Zinkgehalten von weniger als 20 % ist Vorwärmen empfohlen. Nachwärmen kann Spannungsrisse vermeiden.

11 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner BRONZEN Gelten im allgemeinen als gut schweißbar mit Ausnahme von Phosphor-Bronzen und bleihaltigem Rotguss.

12 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner ALUMINIUM-BRONZEN Generelle Unterscheidung in Zweistoff- (Cu- Al) und Mehrstoffbronzen (Cu-Al-Fe). Zweistoffbronzen gelten als besser schweißbar. Vorwärmen ist wegen der geringeren Wärmeleitfähigkeit meist nicht erforderlich. Durch den Aluminiumanteil muss beim WIG- Schweißen AC verwendet werden!

13 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner SCHUTZGASE Argon Helium Stickstoff Argon/Helium-Gemische –> 50 % Heliumanteil empfohlen Argon/Stickstoff-Gemische –< 30 % Stickstoff für Sprühlichtbogen

14 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner WIG-STROMQUELLEN DC-Stromquellen mit hohem Schweißstrom und hoher Einschaltdauer AC-Stromquellen für Aluminiumbronzen Gut wassergekühlte Schweißbrenner

15 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner MIG-STROMQUELLEN Mindestens 400 A und hohe ED Vier-Rollenantrieb - Halbrundnut Impulsschweißanlagen empfohlen Hohe Zündströme Kunststoffseelen

16 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner NAHTVORBEREITUNG BlechdickeNahtvorbereitungRaupen 1,5 mm1 3 mm1 6 mm mm mm – 90° 50 – 60° 0-1,5 mm Spalt 1,5 mm 60 – 90° 1,5 - 3 mm 5-15° 60 – 90° 5-15° 0-1,5 mm Spalt 1,5 - 3 mm

17 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner HEFTEN Quelle: DKI

18 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner VORWÄRMEN Ausdehnungskoeffizient von Kupfer ist wie austenitischer Stahl Aber die Lichtbogenwärme erfasst schnell ein großes Werkstückvolumen Wärmeleitfähigkeit=Elektr. Leitfähigkeit/58 Beispiel: 0,09 % P halbieren die elektr. Leitfähigkeit Bei höheren Legierungsanteilen kann die Vorwärmtemperatur deutlich geringer oder nicht mehr erforderlich sein!

19 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner VORWÄRMTEMPERATUR WIG Nach DKI

20 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner VORWÄRMTEMPERATUR MIG Nach DKI

21 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner FLUSSMITTEL Für das Gasschweißen erforderlich Beim WIG-Schweißen ab 300° C Vorwärmtemperatur empfohlen Schutz der Wurzelseite Arbeitsschutz beachten!

22 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner FESTIGKEIT MIG-Schweißen mit CuSn ergibt im Schweißzustand bis zu 240 MPa Zugfestigkeit Grobstängeliges Schweißgefüge ist meist unbedenklich Eventuell Warmhämmern

23 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner MISCHVERBINDUNGEN Kupfer - C-Stahl Kupfer - Cr-Ni-Stahl mit Nickelpufferung Kupfer - Aluminium mit Bimetallen

24 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner ARBEITSSCHUTZ Strahlung: Aufgrund hoher Schweißströme starke Strahlung Schweißrauch: MAK und TRK-Werte beachten. Vorsicht bei Beryllium, Arsen, Zink, Cadmium, Blei, Chrom Gase: Ozon! Unbedingt gute Absaugvorrichtungen verwenden! Wärmeisolierende Schutzkleidung

25 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner ANWENDUNGEN Elektrotechnik Behälter- und Apparatebau Stahlwerke Sanitäreinrichtungen Reparaturschweißungen an Gußteilen

26 Schweißen von KupferR. Lahnsteiner SANITÄREINRICHTUNGEN


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