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Main Title: MAG-Tiefspaltschweißen in Senkrechtposition mit simultaner Lage/Gegenlage-Technik
Translated Title: MAG-Narrow gap welding in perpendicular position with simultaneous layer/against layer technology
Author(s): Fakhoury, Tayseir
Advisor(s): Dorn, Lutz
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, das MAGC- Tiefspaltschweißen in Lage/ Gegenlage-Technik unter senkrechter Position für Blechdicken bis 20 mm zu untersuchen. Die Untersuchungen wurden an unlegiertem Baustahl (S355JR) mit zwei verschiedenen Energiequellen sowie mit Massiv- und Fülldrahtelektroden durchgeführt. Für die Durchführung der Untersuchung standen 2 Energiequellen zur Verfügung, von denen die eine konventionell und die andere transistorgesteuert arbeitet. Der Schweißprozess wurde folgender Analyse unterzogen: -Messdaten Überwachung online am Oszilloskop -Offline Auswertung der gespeicherten Momentanwertaufzeichnungen von Strom und Spannung sowie der daraus abgeleiteten Funktionswerte Leistung und Widerstand. Durch Versuche wurden Schweißparameter ermittelt, bei denen sich eine günstige Gefügeausbildung und Schweißnahtform ergeben. Eine Schwierigkeit liegt in der verfahrensbedingt diskontinuierlichen Lichtbogenlänge. Dadurch verändert sich die Stromstärke im weitem Bereich und somit der Werkstoffübergang von kurzschlussfrei zu kurzschlußbehaftet. Als aussichtsreiche Möglichkeit zu besserer Prozessbeherrschung erweist sich eine selbsttätige Höhenanpassung des Brenners als sinnvoll. So könnte z.B. das Problem der Lichtbogen-Zündung und des Durchfallens des Schmelzbades beim zufrieden stellender gelöst werden. Das größte Problem beim Tiefspaltschweißen sind Flankenbindefehler. Diese werden vor allem dadurch hervorgerufen, dass die Schmelze vorläuft, wodurch der Lichtbogen die Werkstückflanken nicht mehr anschmelzen kann, da er auf der Schmelze brennt. An 20 mm dicken Blechen aus S355JR wurde mit basischem Fülldraht b bessere Nahteigenschaften erzielt als mit rutilem Fülldraht a, obwohl auch mit Fülldraht a weitgehend fehlerfreie Nähte erzielt wurden. Bei massiven und selbstschützenden Drahten treten Probleme bezüglich Poren sowie ungenügender Durchschweißung und Einbrandkerbenbildung auf. Die durchgeführten Untersuchungen führten zu folgenden Schlussfolgerungen: 1. Beim MAGC-Tiefspaltschweißen in Lage/Gegenlage von 20mm Blechen können mit Fülldrahtelektroden fehlerfreie Schweißnähte hergestellt werden, die eine günstige Form aufweisen. 2. Bei den Härteuntersuchungen und den metallographischen Untersuchungen zeigten sich geringe Unterschiede zwischen den einzelnen Schweißproben. Die maximale Härte lag bei fast allen Proben unter 300 HV1 und damit im zulässigen Bereich. 3. Bei den Schweißproben mit rutilem Fülldraht a lag die Kerbschlagarbeit des Schweißgutes bei -20°C Prüftemperatur etwas niedriger als bei basischen Fülldraht b. Die Versuchsergebnisse zeigten, dass die Tiefspalttechnik in bezug auf geringeren Verzug, schmale wärmebeeinflusste Zone sowie Einsparung von Material, Energie und Fertigungszeit ein vorteilhaftes Verfahren ist. Zum Einsatz in der Praxis bedarf es für den untersuchten Blechdickenbereich von 20mm allerdings noch einer weiterführenden Prozessoptimierung.
The aimed of this work is to examine the MAGC-Narrow gap welding in layer/against layer technology under a vertical position for metal thicknesses of 20 mm. Examinations carried out at an unalloyed structural steel (S355JR) with two different welding power source of energy as well as with solid wire and flux cored wire. For the carrying out of the examination there are two energy sources available, one of them is conventional and the other is the transistor power source. The welding process was subjected to the following analysis: -Measuring data supervision online in terms of the oscilloscope -Off-line evaluation of the stored instantaneous values of current and voltage as well as the functional achievement power values and resistance of it. Welding parameters were determined by attempts, in a case of which a favourable structure and welded shape resulted. The difficulty in the determined-process is caused by a non-continuously arc length. The current intensity in the wide area changed and therefore a material junction of non- short- circuit to a short - circuit. The possibility for a better process control is an automatic height customization of the burner which proves to be logically. So this could be for example the cause of the arc ignition and falling through of the melting bath which could be solved with contently large placing. The greatest problem with the Narrow gap welding is the side of incomplete fusion. Above all it is caused by the fact that the melting ahead, where the arc cannot melt on the work piece flanks longer, since it burns on the melting. At a 20 mm thick sheet metal from S355JR with a basic flux- cored electrode b seams to obtain better characteristics as with a rutilem flux- cored electrode A, also with the flux- cored electrode A, a great accurate extent obtained. With solid and self-shielded wire problems arise concerning bores as well as insufficient follow-through welding and undercut of a welding formation. The accomplished investigations led to the following conclusions: 1. With the MAGC-Narrow gap welding in layer/against layer by a 20 mm thick sheet metals can with a cored wire error free welding be manufactured, which exhibit a favourable form. 2. The hardness and the metallographic investigations showed small differences between the individual welding samples. The maximum hardness was nearly with all samples under 300 HV1 and thus in the permissible range. 3. With the welding samples with rutilem flux- cored electrode A was the notching work resulting from impact deposited metal with -20°C inspection temperature somehow lower than with basic flux- cored electrode b. The test results showed that the low gap technology regarding smaller delay, narrow heat-affected zone as well as saving of material, the Energy and production times a favourable procedure. For this application to be in practice it requires for the examined plate thickness range of 20mm another resuming process optimization.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-11295
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1513
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1216
Exam Date: 28-Sep-2005
Issue Date: 27-Oct-2005
Date Available: 27-Oct-2005
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Gegenlage
MAGC-schweissen
PF-schweissen
S355jr
Tiefspaltschweissen
MAG weld
MAGC welding
Narrow gap welding
PF welding
S355jr
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