Aluminium-Schweißkonstruktionen: Grundlagen, Berechnung, Gestaltung u. Anwendung
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Berlin
Verl. Technik VEB
1968
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INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG. 13
2. WERKSTOFFE FUER ALUMINIUM-SCHWEISSKONSTRUKTIONEN . 17
2.1. ANWENDUNGSBEREICH . 17
2.2. LEGIERUNGSKOMPONENTEN. 18
2.3. STANDARDISIERUNG. 20
2.4. WERKSTOFFBEDINGTE BESONDERHEITEN BEI DER BEARBEITUNG. 30
2.4.1. WARMFORMUNG . 30
2.4.2. KALTFORMUNG. 30
2.4.3. WAERMEBEHANDLUNGEN. 32
2.4.4. WAERMEEINFLUSS BEIM SCHWEISSEN . 33
2.4.5. NEIGUNG ZUR SCHWEISSRISSIGKEIT. 36
2.5. KENNZEICHNENDE EIGENSCHAFTEN UND HAUPTANWENDUNGSGEBIETE. 36
2.5.1. ALUMINIUM-KNETWERKSTOFFE . 37
2.5.2. ALUMINIUM-GUSSWERKSTOFFE. 40
2.6. PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN . 42
2.6.1. ALUMINIUM-KNETWERKSTOFFE . 42
2.6.2. ALUMINIUM-GUSSWERKSTOFFE. 44
2.7. FESTIGKEITSEIGENSCHAFTEN . 45
2.7.1. STATISCHE FESTIGKEIT . 45
2.7.2. ZEITSTANDFESTIGKEIT . 49
2.7.3. SCHWINGFESTIGKEIT. 54
2.8. OBERFLAECHENKORROSIONSEIGENSCHAFTEN . 64
2.8.1. ALLGEMEINE GESICHTSPUNKTE. 64
2.8.2. ATMOSPHAERISCHE KORROSION. 65
2.8.3. VERHALTEN GEGENUEBER BAUSTOFFEN . 66
2.8.4. SPEZIELLE ANWENDUNGSBEISPIELE IN DER CHEMISCHEN INDUSTRIE. 66
3. HERSTELLUNG VON SCHWEISSKONSTRUKTIONEN AUS ALUMINIUMLEGIERUNGEN. 67
3.1. EINLEITUNG. 67
3.2. SCHWEISSVERFAHREN FUER ALUMINIUMLEGIERUNGEN. 68
3.2.1. WIG-SCHWEISSEN (WOLFRAM-INTERGAS-SCHWEISSEN) . 68
3.2.1.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS. 68
3.2.1.2. ANWENDUNGSBEREICH. 68
3.2.2. MIG-SCHWEISSEN (METALL-INTERGAS-SCHWEISSEN) . 69
3.2.2.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS. 69
3.2.2.2. ANWENDUNGSBEREICH . 69
3.2.3. WIG-PUNKTSCHWEISSEN . 70
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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G
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.3.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS. 70
3.2.3.2. ANWENDUNGSBEREICH. 70
3.2.4. MIG-PUNKTSCHWEISSEN . 71
3.2.4.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS. 71
3.2.4.2. ANWENDUNGSBEREICH. 71
3.2.5. WIDERSTANDSPUNKTSCHWEISSEN. 72
3.2.5.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS . 72
3.2.5.2. ANWENDUNGSBEREICH. 72
3.2.6. ABBRENNSTUMPFSCHWEISSEN . 73
3.2.6.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS. 73
3.2.6.2. ANWENDUNGSBEREICH . 73
3.2.7. LICHTBOGENHANDSCHWEISSEN . 74
3.2.7.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS. 74
3.2.7.2. ANWENDUNGSBEREICH. 74
3.2.8. UNTERPULVERSCHWEISSEN. 75
3.2.8.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS. 75
3.2.8.2. ANWENDUNGSBEREICH . 75
3.2.9. GASSCHMELZSCHWEISSEN. 76
3.2.9.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS. 76
3.2.9.2. ANWENDUNGSBEREICH. 76
3.2.10. LOETEN . 77
3.2.10.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS. 77
3.2.10.2. ANWENDUNGSBEREICH. 77
3.2.11. ULTRASCHALLSCHWEISSEN. 78
3.2.11.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS. 78
3.2.11.2. ANWENDUNGSBEREICH. 78
3.3. TRENNVERFAHREN . 79
3.3.1. PLASMASCHNEIDEN. 79
3.3.1.1. KENNZEICHNUNG DES VERFAHRENS. 79
3.3.1.2. ANWENDUNGSBEREICH . 79
3.3.2. MECHANISCHES TRENNEN - SAEGEN. 80
3.4. HERSTELLUNGSBEDINGUNGEN DER SCHWEISSVERBINDUNGEN. 81
3.4.1. HERSTELLUNGSBEDINGUNGEN FUER STUMPFNAEHTE . 81
3.4.1.1. ALLGEMEINES . 81
3.4.1.2. AUSFUEHRUNGSKLASSEN. 81
3.4.1.3. WURZELGEGENSCHWEISSEN. 81
3.4.1.4. SCHWEISSPOSITION . 81
3.4.1.5. EINBRANDKERBEN UND NAHTUEBERHOEHUNG. 81
3.4.1.6. HEFTSTELLEN. 83
3.4.2. HERSTELLUNGSBEDINGUNGEN FUER PUNKTSCHWEISSVERBINDUNGEN. 83
3.5. ZERSTOERUNGSFREIE PRUEFUNG . 85
3.5.1. FEHLERGROESSE. 86
3.5.2. FEHLERHAEUFIGKEIT . 86
3.6. FERTIGUNG DER GESCHWEISSTEN ALUMINIUMKONSTRUKTIONEN . 87
3.6.1. BESONDERE WERKSTATTANFORDERUNGEN . 87
3.6.2. LAGERHALTUNG. 88
3.6.3. ANREISSEN. 88
3.6.4. SCHWEISSNAHTVORBEREITUNG. 88
3.6.5. EINIGE HINWEISE ZUM SCHWEISSEN . 89
INHALTSVERZEICHNIS
9
4. SCHRUMPFUNGEN UND EIGENSPANNUNGEN. 92
4.1. ALLGEMEINES . 92
4.1.1. DEFINITION UND ENTSTEHUNG. 92
4.1.2. THERMOPHYSIKALISCHE WERKSTOFFKENNWERTE. 94
4.1.3. WAERMEEINFLUSS. 96
4.2. SCHRUMPFUNGEN. 98
4.2.1. QUERSCHRUMPFUNGEN. 98
4.2.1.1. STUMPFNAEHTE . 98
4.2.1.2. KEHLNAEHTE. 101
4.2.2. WINKELSCHRUMPFUNG. 101
4.2.2.1. STUMPFNAEHTE . 102
4.2.2.2. KEHLNAEHTE. 104
4.2.3. LAENGSSCHRUMPFUNG. 104
4.2.3.1. STUMPFAENHTE . 105
4.2.3.2. KEHLNAEHTE. 106
4.3. EIGENSPANNUNGEN . 108
5. TRAGFAEHIGKEIT VON SCHWEISSVERBINDUNGEN AUS ALUMINIUMLEGIERUNGEN . 110
5.1. WERKSTOFFKENNWERTE FUER DIE BEMESSUNG VON STATISCH UND DYNAMISCH
BEANSPRUCHTEN
SCHWEISSVERBINDUNGEN AUS ALUMINIUMLEGIERUNGEN. 110
5.1.1. ALLGEMEINES. HO
5.1.2. BEANSPRUCHUNG VON KONSTRUKTIONEN UND DAZUGEHOERIGE WERKSTOFFKENN
WERTE . 110
5.1.2.1. STATISCHE BEANSPRUCHUNG. 110
(STATISCHE FESTIGKEIT BEI KURZZEIT- BZW. LANGZEITBEANSPRUCHUNG)
5.1.2.2. DYNAMISCHE BEANSPRUCHUNG. 112
(ZEITFESTIGKEIT, DAUERSCHWINGFESTIGKEIT, BETRIEBSFESTIGKEIT)
5.1.3. WERKSTOFFKENNWERTE FUER DIE BEMESSUNG VON GRUNDWERKSTOFF UND VON
STUMPFSCHWEISSVERBINDUNGEN AUS ALUMINIUMLEGIERUNGEN . 115
5.2. SCHWEISSTECHNOLOGISCHE UND KONSTRUKTIVE EINFLUESSE AUF DAS
FESTIGKEITS- UND DAUER
SCHWINGFESTIGKEITSVERHALTEN VON EINFACHEN SCHWEISSVERBINDUNGEN AUS
ALUMINIUM
LEGIERUNGEN (AM BEISPIEL ALMG 5) . 119
5.2.1. EINFLUSS DER SCHWEISSUNG . 119
5.2.2. EINFLUSS DER GESTALT DER SCHWEISSVERBINDUNG. 121
5.2.3. EINFLUSS DER SCHWEISSVERFAHREN UND ZUSATZWERKSTOFFE . 123
5.2.4. EINFLUSS VON SCHWEISSFEHLERN. 124
5.3. EINFLUSS DER ART DER ALUMINIUMLEGIERUNGEN AUF DAS FESTIGKEITS- UND
DAUERSCHWING
FESTIGKEITSVERHALTEN VON SCHWEISSVERBINDUNGEN. 129
5.4. FESTIGKEITS- UND DAUERSCHWINGFESTIGKEITSVERHALTEN VON GESCHWEISSTEN
KONSTRUK
TIONEN (BAUTEILEN) AUS ALUMINIUMLEGIERUNGEN. 133
5.4.1. GESCHWEISSTE VOLLWANDTRAEGER (BIEGETRAEGER) . 133
5.4.2. GESCHWEISSTE FACHWERKTRAEGER. 138
5.5. FESTIGKEITS-UND DAUERSCHWINGFESTIGKEITSVERHALTEN VON
PUNKTSCHWEISSVERBINDUNGEN 140
5.6. RECHNERISCHE ERMITTLUNG VON ZEIT- UND DAUERFESTIGKEITSWERTEN BEI
DER AUSWER
TUNG VON DAUERFESTIGKEITSVERSUCHEN AN SCHWEISSVERBINDUNGEN AUS ALUMINIUM
LEGIERUNGEN . 142
5.6.1. LANGZEITGESETZ. 143
10
INHALTSVERZEICHNIS
5
.
6
.
2
.
GLEICHUNGSSYSTEM - ALLGEMEIN. 144
5.6.2.1. ANSAETZE UND ABLEITUNGEN DER GRUNDGLEICHUNGEN. 145
5.6.2.1.1. GLEICHUNG FUER DIE WOEHLERKURVE DER WECHSELFESTIGKEIT
(GRUNDWERKSTOFF) 145
5.6.2.1.2. GLEICHUNG FUER DIE DAUERFESTIGKEITSSCHAUBILDER
(GRUNDWERKSTOFF) . 146
5.6.2.1.3. GLEICHUNG FUER DIE WOEHLERKURVEN FUER EINE BELIEBIGE
DAUERFESTIGKEIT 148
(GRUNDWERKSTOFF) . 148
5.6.2.2. GLEICHUNGEN FUER SCHWEISSVERBINDUNGEN OHNE BERUECKSICHTIGUNG DES
KRIECHENS. 148
5.6.3. GLEICHUNGSSYSTEM FUER ALUMINIUMLEGIERUNG . 150
5.6.3.1. EINFLUSS DES KRIECHENS BEI ALUMINIUMLEGIERUNG. 151
5.6.3.2. GLEICHUNGEN FUER SCHWEISSVERBINDUNGEN AUS ALUMINIUMLEGIERUNGEN
152
5.6.4. GRAFISCHE DARSTELLUNG DER GESAMTEN GLEICHUNGSSYSTEME . 154
5.6.5. BEISPIELE MIT AUSWERTUNGEN VON DAUERFESTIGKEITSVERSUCHEN AN
SCHWEISS
VERBINDUNGEN AUS ALMG 5. 155
5.6.5.1. GRUNDWERKSTOFF ALMG 5 - POLIERT . 155
5.6.5.2. SCHWEISSVERBINDUNGEN AUS ALMG 5 . 157
6. BERECHNUNG VON SCHWEISSKONSTRUKTIONEN AUS ALUMINIUMLEGIERUNGEN. 161
6.1. UEBERBLICK. 161
6.2. NENNSPANNUNGEN BEI SCHWEISSVERBINDUNGEN. 162
6.2.1. QUERSCHNITTSWERTE DER SCHWEISSVERBINDUNGEN. 162
6.2.1.1. SCHWEISSNAHTDICKE. 162
6.2.1.2. SCHWEISSNAHTLAENGE. 162
6.2.1.3. SCHWEISSNAHTFLAECHE. 163
6.2.1.4. STATISCHES MOMENT. 163
6.2.1.5. TRAEGHEITS-UND WIDERSTANDSMOMENT. 163
6.2.2. ERMITTLUNG DER NENNSPANNUNGEN. 163
6.3. FESTIGKEITSBERECHNUNG VON GESCHWEISSTEN VERBINDUNGEN IM MASCHINEN-
UND FAHR
ZEUGBAU . 165
6.3.1. EINLEITUNG UND GELTUNGSBEREICH. 165
6.3.2. WERKSTOFFE. 165
6.3.2.1. GRUNDWERKSTOFFE. 165
6.3.2.2. SCHWEISSZUSATZWERKSTOFFE. 167
6.3.2.3. NACHWEIS DER WERKSTOFFGUETE. 167
6.3.3. AUSFUEHRUNGSKLASSEN. 167
6.3.4. BELASTUNGSANNAHMEN . 167
6.3.5. ERMITTLUNG DER SPANNUNGEN. 167
6.3.6. ERTRAGBARE SPANNUNGEN (DAUERGESTALTFESTIGKEITSWERTE). 169
6.3.7. SICHERHEITSNACHWEIS DER FESTIGKEIT. 173
6.3.7.1. FESTIGKEITSNACHWEIS BEI STATISCHER KURZZEITBEANSPRUCHUNG. 173
6.3.7.1.1. BEANSPRUCHUNG DURCH ZUG, DRUCK, SCHUB, BIEGUNG ODER
VERDREHUNG 173
6.3.7.1.2. LINEARER (LACHSIGER), EBENER (2ACHSIGER) UND RAEUMLICHER
(3ACHSIGER)
SPANNUNGSZUSTAND . 114
6.3.7.2. FESTIGKEITSNACHWEIS BEI STATISCHER LANGZEITBEANSPRUCHUNG. 175
6.3.7.3. FESTIGKEITSNACHWEIS BEI DYNAMISCHER BEANSPRUCHUNG . 175
(DAUERFESTIGKEITSNACHWEIS)
6.3.7.3.1. BEANSPRUCHUNG DURCH ZUG, DRUCK, SCHUB, BIEGUNG ODER
VERDREHUNG 175
6.3.7.3.2. LINEARER (LACHSIGER), EBENER (2ACHSIGER) UND RAEUMLICHER
(3ACHSIGER)
SPANNUNGSZUSTAND . 176
INHALTSVERZEICHNIS
6.3.8. ERFORDERLICHE SICHERHEITEN. 178
6.3.8.1. ALLGEMEINES. 178
6.3.8.2. ERFORDERLICHE SICHERHEITEN BEI STATISCHER BELASTUNG . 178
6.3.8.2.1. KURZZEITBELASTUNG. 178
6.3.8.2.2. LANGZEITBELASTUNG. 179
6.3.8.2.3. AUSNAHMEN FUER ERFORDERLICHE SICHERHEITEN. 180
6.3.8.3. ERFORDERLICHE SICHERHEITEN BEI DYNAMISCHER BELASTUNG. 181
6.4. FESTIGKEITSBERECHNUNG VON SCNWEISSVERBINDUNGEN IM LEICHTMETALLBAU .
181
6.4.1. ALLGEMEINES. 181
6.4.1.1. AUSFUEHRUNGSGRUPPEN. 181
6.4.1.2. WERKSTOFFE. 182
6.4.2. NACHWEISE. 183
6.4.2.1. STATISCHER SPANNUNGSNACHWEIS .,. 183
6.4.2.1.1. EINACHSIGER SPANNUNGSZUSTAND. 183
6.4.2.1.2. MEHRACHSIGER SPANNUNGSZUSTAND. 183
6.4.2.2. STABILITAETSNACHWEIS. 185
6.4.2.3. DAUER-ODER ZEITFESTIGKEITSNACHWEIS. 185
6.4.2.3.1. EINACHSIGER SPANNUNGSZUSTAND . 186
6.4.2.3.2. MEHRACHSIGER SPANNUNGSZUSTAND. 186
6.4.2.4. FORMAENDERUNGSNACHWEIS. 187
6.4.3. ZULAESSIGE SPANNUNGEN . 187
6.4.3.1. ZULAESSIGE SPANNUNGEN BEIM STATISCHEN SPANNUNGSNACHWEIS. 187
6.4.3.1.1. KURZZEITBELASTUNG. 187
6.4.3.1.1.1. GRUNDWERKSTOFF . 187
6.4.3.1.1.2. SCHWEISSVERBINDUNGEN . 187
6.4.3.1.2. LANGZEITBELASTUNG. 190
6.4.3.1.2.1. GRUNDWERKSTOFF . 190
6.4.3.1.2.2. SCHWEISSVERBINDUNGEN . 190
6.4.3.2. ZULAESSIGE SPANNUNGEN BEIM DAUER- UND ZEITFESTIGKEITSNACHWEIS.
190
6.4.4. GUNDSAETZLICHE REGELN . 192
6.4.41. ANSCHLUESSE UND STOESSE . 192
6.4.4.2. KNOTENBLECHE . 193
6.4.4.3. QUERBELASTETE STAEBE. 193
6.4.4.4. AUSSERMITTIGKEITEN UND GEKRUEMMTE STAEBE. 193
6.4.4.5. STEIFIGKEIT DER STABANSCHLUESSE. 193
6.4.4.6. VOLLWANDTRAEGER. 194
6.4.4.7. FACHWERKSTAEBE. 194
6.4.4.8. ZUSAMMENWIRKEN VON VERBAENDEN UND FLAUPTTRAEGERN . 194
6.5. FESTIGKEITSBERECHNUNG VON DRUCKGEFAESSEN AUS ALUMINIUMLEGIERUNGEN.
194
6.5.1. ALLGEMEINES. 194
6.5.2. WERKSTOFFE. 195
6.5.2.1. ZULAESSIGE WERKSTOFFE . 195
6.5.2.2. WERKSTOFFKENNZIFIFERN. 196
6.5.3. ZYLINDRISCHE WANDUNGEN UNTER INNEREM UEBERDRUCK . 196
6.5.3.1. BERECHNUNGSGROESSEN. 196
6.5.3.2. ZYLINDRISCHE WANDUNGEN MIT EINEM BERECHNUNGSDRUCK VON
/ = 46
{KJS) YSCHW (= K = 1,6). 197
6.5.3.3. ZYLINDRISCHE WANDUNGEN MIT EINEM BERECHNUNGSDRUCK VON
P 46 (KJS)VSCHW( = KL,6). 197
12
INHALTSVERZEICHNIS
6.5.3.4. BERECHNUNG VON KUGELN . 198
6.5.4. GEWOELBTE BOEDEN. 198
6.5.4.1. GELTUNGSBEREICH. 198
6.5.4.2. BERECHNUNG GEGEN INNEREN UEBERDRUCK. 198
OE.5.4.3. BERECHNUNGSBEIWERTE SSA, SSK UND
SSQ
. 199
6.5.4.4. VERSCHWAECHUNGSBEIWERT SCHW. 199
6.5.5. KEGELFOERMIGE SCHUESSE UNTER INNEREM UEBERDRUCK. 199
6.5.6. AUSFUEHRUNG VON SCHWEISSUNGEN BEI DRUCKGEFAESSEN . 201
6.6. BERECHNUNGSBEISPIELE FUER SCHWEISSVERBINDUNGEN AUS
ALUMINIUMLEGIERUNGEN . 201
7. GESTALTUNG VON ALUMINIUM-SCHWEISSKONSTRUKTIONEN . 216
7.1. ALLGEMEINE UEBERLEGUNGEN . 216
7.2. WERKSTOFFGERECHTE GESTALTUNG. 216
7.2.1. ALLGEMEINE GESICHTSPUNKTE. 216
7.2.2. ELASTIZITAETSMODUL. 218
7.2.3. TEMPERATURBEANSPRUCHUNG . 220
7.2.4. KERBEMPFINDLICHKEIT . 221
7.2.5. LEICHTERE FORMGEBUNG . 222
7.2.0. VERBINDUNG VON ALUMINIUM MIT ANDEREN METALLEN . 224
7.3. FERTIGUNGSGERECHTE GESTALTUNG . 225
7.3.1. ALLGEMEINE HINWEISE. 225
7.3.2. ZEICHNERISCHE DARSTELLUNG VON SCHWEISSVERBINDUNGEN. 225
7.3.3. FUGENFORMEN DER SCHWEISSNAHTVORBEREITUNG . 227
7.3.4. EINFLUSS DER SCHWEISSFERTIGUNG UND MONTAGE . 227
7.4. BEANSPRUCHUNGSGERECHTE ALUMINIUM-SCHWEISSKONSTRUKTIONEN. 235
7.4.1. ALLGEMEINE RICHTLINIEN . 235
7.4.2. GESTALTUNGSGRUNDSAETZE BEI STATISCHER UND DYNAMISCHER
BEANSPRUCHUNG 237
7.4.2.1. QUERSCHNITTSAENDERUNGEN. 237
. 7.4.2.2. AUSSTEIFUNGEN. 238
7.4.2.3. KNOTENBLECHE. 239
7.4.2.4. NAHTENDEN, AUSSPARUNGEN . 239
7.4.2.5. STABANSCHLUESSE - KNOTENPUNKT . 240
7.4.2.6. BEHAELTER. 240
7.4.2.7. ROHRKONSTRUKTIONEN . 241
8. ANWENDUNG VON ALUMINIUM-SCHWEISSKONSTRUKTIONEN IN EINZELNEN
FERTIGUNGSZWEIGEN 242
8.1. EINLEITUNG. 242
8.2. HOCHBAU. 243
8.3. BRUECKENBAU . 250
8.4. FOERDERTECHNIK. 252
8.5. BEHAELTERBAU . 258
8.6. SCHIFFBAU . 263
8.7. SCHIENENFAHRZEUGBAU. 269
8.8. STRASSENFAHRZEUGBAU. 275
8.9. LUFT- UND RAUMFAHRT. 282
LITERATURVERZEICHNIS. 283
SACHWOERTERVERZEICHNIS. 292 |
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