Heftschweißungen mögen unbedeutend und flüchtig erscheinen, aber sie sind viel wichtiger, als die meisten Menschen denken. Lesen Sie weiter, um mehr über ihren Zweck und die Probleme zu erfahren, die bei unsachgemäßem Heftschweißen auftreten können.
Was ist eine Heftnaht? Heftschweißungen sind kleine und vorübergehende Schweißungen, um Teile für das endgültige Schweißen zusammenzuhalten. Bei Heftschweißungen sind keine Vorrichtungen erforderlich, um die Teile starr zusammenzuhalten. Heftschweißungen gewährleisten eine gute Schweißqualität, indem sie die richtige Ausrichtung und den richtigen Abstand zwischen den zu schweißenden Bauteilen beibehalten.
In diesem Artikel werden die Grundlagen des Heftschweißens erläutert und wie man qualitativ hochwertige Heftschweißverbindungen sicherstellt.
Warum braucht man Heftschweißungen?
Um mit dem Schweißen von Teilen zu beginnen, muss man sie in geeignete Vorrichtungen einspannen. Dieser Schritt ist notwendig, denn schon die kleinste Bewegung kann den zu schweißenden Spalt verändern. Auch die Ausrichtung kann gestört werden. Dies kann die Qualität der Schweißnaht beeinträchtigen.
Um diese unerwünschte Bewegung zu verhindern, können Sie Heftschweißungen anbringen, um die Teile vorübergehend in der richtigen Ausrichtung und Position zusammenzuhalten, so dass das endgültige Schweißen ohne Probleme durchgeführt werden kann.
Heftschweißungen sind nützlich, weil sie die Notwendigkeit von Vorrichtungen überflüssig machen. Dies ist besonders nützlich für einmalige Aufträge und Kleinserien, bei denen die Kosten für Vorrichtungen nicht gerechtfertigt sind.
Wie zu erwarten, sind Heftschweißungen in der Regel klein. Die allgemeine Regel ist, dass kleine Heftnähte in einem bestimmten Abstand zueinander angebracht werden, damit die Kanten starr gehalten werden können.
Ein weiterer Vorteil des Heftschweißens besteht darin, dass man die Heftschweißnähte leicht entfernen und ohne große Mühe wieder richtig anbringen kann, selbst wenn man feststellt, dass die Teile nicht richtig ausgerichtet sind.
In den meisten Fällen wird das Heftschweißen mit demselben Verfahren durchgeführt wie das endgültige Schweißen. So können z. B. Teile aus Aluminiumlegierungen, die im Reibrührschweißverfahren verbunden werden sollen, mit demselben Verfahren und einem entsprechend dimensionierten Werkzeug auch geheftet werden.
Ebenso können Elektronenstrahl-Heftschweißungen mit einer reduzierten Leistungseinstellung erzeugt werden, und das endgültige Elektronenstrahlschweißen kann dann mit höherer Leistung durchgeführt werden.
Da Heftschweißungen nur vorübergehend sind, könnte man meinen, dass ihre Qualität nicht so wichtig ist oder dass keine bewährten Schweißverfahren erforderlich sind. Dies ist nicht der Fall.
Heftschweißen erfordert das gleiche Maß an Sorgfalt wie das endgültige Schweißverfahren. Wenn sie nicht richtig ausgeführt werden, können Heftschweißungen ihren Zweck nicht erfüllen.
Hier sind die verschiedenen Funktionen, die Heftschweißungen erfüllen müssen:
- Heftschweißungen halten die Teile angemessen ausgerichtet und halten sie starr an der richtigen Stelle
- Kann die Notwendigkeit von Vorrichtungen überflüssig machen
- Kann die Funktion von Vorrichtungen verstärken
- Mindert Verformungen, die beim Schweißen entstehen können
- Hält den Fügespalt auf dem richtigen Wert
- Kann die Baugruppe in der richtigen Ausrichtung halten, auch wenn sie umgedreht wird, manipuliert, bewegt oder angehoben wird
Risiken einer fehlerhaften Heftschweißung
Wenn die Heftschweißnähte fehlerhaft sind, können sie nicht stark genug sein, um ihre Funktion zu erfüllen. Wenn solche Heftschweißungen in einer Baugruppe vorhanden sind, können diese provisorischen Verbindungen reißen, wenn die Baugruppe in irgendeiner Weise bewegt oder gedreht wird. Teile der Baugruppe können herunterfallen oder umkippen. Dies kann zu Schäden an Personen und Sachen führen.
Das Heftschweißen sollte so ausgeführt werden, dass es die endgültige Schweißverbindung nicht beeinträchtigt oder den endgültigen Schweißprozess stört. Es sollten keine Schweißfehler wie Krater, Lichtbogeneinschläge, harte Stellen, Risse und Schlackenreste entstehen.
Einige Stahlsorten, die für die Herstellung von Behältern und Rohren verwendet werden, können durch schnelles Abschrecken und Abkühlen Fehler aufweisen. Dieser Faktor muss bei der Herstellung von Heftschweißnähten berücksichtigt werden, da diese Verbindungen Wärme in das Grundmetall einbringen. Obwohl der Wärmeeintrag bei Heftschweißungen geringer ist als bei der Endschweißung, ist er dennoch signifikant.
Das richtige Maß an Wärme ist in solchen Fällen notwendig, damit die Möglichkeit der Entwicklung spröder und harter Gefüge minimiert wird.
Beim schnellen Abschrecken können in der Wärmeeinflusszone rissempfindliche, harte und spröde Gefüge entstehen. Dies ist potenziell gefährlich, denn selbst wenn die Heftschweißnaht durch Schleifen entfernt wird, weist der an die Heftschweißnaht angrenzende Bereich immer noch diese Fehler auf.
Dieser fehlerhafte Bereich kann Risse bekommen, während das Schweißgut erstarrt oder wenn die Baugruppe unter Spannung steht. Da sich diese Risse unterhalb der Schweißnaht befinden können, sind sie auch bei sorgfältiger Prüfung nicht zu erkennen. Einige dieser Risse können sogar zu klein sein, um gesehen zu werden. Sie sind gefährlich, weil sie mit der Zeit zu viel größeren Rissen wachsen können, die schließlich brechen können.
Wie man eine hohe Qualität der Heftschweißung sicherstellt
Um die Qualität von Heftschweißungen zu kontrollieren, schreiben die Schweißvorschriften vor, dass Heftschweißungen nur von geprüften Schweißern ausgeführt werden dürfen, die mit den entsprechenden Schweißtechniken vertraut sind. Diese Anforderung gilt für alle Arten von Schweißverfahren. Dies wird u. a. im ASME Boiler and Pressure Vessel Code gefordert.
Verfahren zur Kontrolle des Verzugs
Bei allen Schmelzschweißarbeiten sind die Richtung und die Reihenfolge der Heftnähte für die Kontrolle des Verzugs entscheidend. Die Heftnähte sollten nicht nur stark genug sein, um den richtigen Fügespalt zu erhalten, sondern sie müssen auch in der Lage sein, einer Querschrumpfung zu widerstehen, um einen ausreichenden Schweißdurchbruch zu fördern.
Es können mehrere Schritte unternommen werden, um die Entstehung von Rissen infolge von Heftschweißungen zu verhindern. Zu den vorbeugenden Maßnahmen gehören die Wärmebehandlung nach dem Schweißen, Verfahren mit hoher Wärmeeinbringung und das Vorwärmen.
Leider wird den Heftschweißungen in der Regel nicht die gleiche Sorgfalt und Aufmerksamkeit zuteil wie dem endgültigen Schweißverfahren.
Für das endgültige Schweißverfahren kann ein Verfahren mit hoher Wärmeeinbringung gewählt werden. Heftnähte können aber z.B. mit Schutzgasschweißen erzeugt werden. Dadurch können an den Wurzeln dieser Heftschweißungen rissempfindliche und spröde Bereiche entstehen. Diese Risse können zurückbleiben, selbst wenn die Heftschweißnähte entfernt werden. Selbst bei mehreren Durchgängen mit hoher Wärmezufuhr können diese Risse nicht beseitigt werden. Diese Risse können durch das abschließende Schweißverfahren tiefer in den Grundwerkstoff eindringen.
American Welding Society standard for tack welding
Die AWS A3.0 Standard Terms and Definitions erklärt Heftschweißungen als Verbindungen, die die Teile in korrekter Ausrichtung halten, bis die endgültige Schweißung erfolgt. Diese Definition besagt nicht, dass Heftschweißungen nur vorübergehend sind. Sie besagt auch nicht, dass sie entfernt werden müssen, nachdem sie ihren Zweck erfüllt haben.
Ungeachtet ihrer zeitlichen Dauer müssen sie, wie oben beschrieben, ordnungsgemäß ausgeführt werden, um Rissbildung zu verhindern. Diese scheinbar unwichtigen Schweißnähte können zur schwächsten Stelle in einer Struktur werden und bei Anwendungen mit zyklischer Belastung zum Versagen führen.
Die AWS-Norm definiert weder die Größe noch die Länge der Heftnaht. Obwohl kleine unterbrochene Schweißraupen über die Länge der zu schweißenden Verbindung angebracht werden können, ist dies nicht immer ausreichend.
Nach dem Anlegen von Heftschweißnähten in der Schweißnaht können Sie diese beim endgültigen Schweißen überfahren. Sie können auch Heftnähte außerhalb der Schweißfuge erzeugen. Schweißnähte, die innerhalb der Schweißnaht erzeugt wurden, können beim endgültigen Schweißen umgeschmolzen werden, so dass sie Teil der fertigen Schweißnaht sind. Auch wenn ein Teil der Heftnähte innerhalb der Fuge verbleibt, können diese Heftnähte Teil der fertigen Schweißnaht bleiben. Heftschweißnähte, die außerhalb der Schweißnaht liegen, können entweder entfernt werden oder an Ort und Stelle verbleiben.
Die Heftnaht sollte stark genug sein, um den Kräften, denen sie ausgesetzt sein kann, zu widerstehen. Die Heftschweißnähte sollten so dimensioniert sein, dass sie das Gewicht der Bauteile, die sie halten, aufnehmen können. Heftschweißungen werden oft beim Vorwärmen der Baugruppe als Vorbereitung für den endgültigen Schweißvorgang ausgeführt.
Die Heftschweißnähte sollten ausreichend groß sein, damit sie den mit der Wärmeausdehnung verbundenen Spannungen und Dehnungen standhalten können, die recht groß sein können. Wie bei anderen Schweißnähten hängt die Festigkeit dieser Heftnähte von der Länge und der Größe der Auskehlung ab. Eine größere Kehle kann für eine stärkere Heftnaht verwendet werden. Die größere Länge erhöht auch die Festigkeit der Heftschweißung. Je nach Situation kann auch eine Kombination aus beidem verwendet werden.
Entgegen der landläufigen Meinung kann eine durchgehende Heftnaht über die gesamte Länge der Schweißnaht ausgeführt werden. Dies wird in der Regel dort gemacht, wo eine unterbrochene Heftnaht nicht ausreicht.
Bei hochfesten Stählen und schwereren Stahlprofilen ist ein Vorwärmen erforderlich. In den meisten Fällen müssen Sie diese Art von Bauteilen vor dem Anbringen von Heftnähten vorwärmen, wenn die Heftnaht umgeschmolzen werden soll, dann muss die Geometrie der Heftnaht so beschaffen sein, dass sie das Umschmelzen erleichtert. Das Umschmelzen ist einfacher, wenn die Heftnaht klein ist.
Verwandte Fragen
Wie heftet man mit einem Stickschweißgerät? Stellen Sie das Gerät genau so ein, wie Sie es normalerweise zum Schweißen verwenden werden. Machen Sie eine kleine Pfütze, nur so viel, dass die Teile an ihrem Platz bleiben. Wenn Sie feststellen, dass diese nicht groß genug sind, um zu halten, machen Sie größere, aber die Heftzwecken müssen groß genug sein, um zu halten, aber klein genug, dass Sie das Material noch ändern können, um es bei Bedarf gerade dorthin zu ziehen oder zu drücken, wo Sie es brauchen. Die Idee ist, die Heftstifte so klein zu machen, dass man sie einfach abbrennen kann, wenn man die Schweißung ausführt.
Wie stark ist eine Heftnaht? Der Zweck einer Heftschweißung besteht darin, Teile einer Verbindung kurzzeitig in der richtigen Ausrichtung zu halten, bis die letzten Schweißnähte hergestellt sind. Auch wenn die Abmessungen von Heftnähten nicht spezifiziert sind, sind sie im Allgemeinen zwischen 1/2″ und 3/4″ lang, aber nicht länger als 1″.
Kann man Aluminium heften? Sie können Aluminium heften, aber Sie sollten immer einen Zusatzwerkstoff verwenden. Heftschweißen von Aluminium kann ein schwieriges Verfahren sein, weil Aluminium eine ziemlich niedrige Schmelztemperatur hat und auf viele Schweißverfahren nicht gut reagiert.
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