Das Schweißen von Grobblechen. Aus einem Artikel der Teknisk Tidkrift von Ingenieur Per Boethius. (Schluß von S. 586 d. Bd.) Das Schweißen von Grobblechen. In einem modern eingerichteten Schweißwerke mit vielseitiger Fabrikation findet man im allgemeinen Spezial-Schweißmaschinen für die verschiedenen Zwecke. Diese Schweißmaschinen sind sowohl beweglich als ortsfest angeordnet. Die ersteren sind einfacher konstruiert als die ortsfesten, da sie möglichst leicht für verschiedene Verwendungsgebiete gebraucht werden sollen und zwar hauptsächlich in solchen Fällen, in denen früher der Handschmied eingreifen mußte. Die ortsfesten Anlagen sind häufig recht kompliziert, oft auch für ganz spezielle Fabrikationen konstruiert. Bei letzteren Konstruktionen kommt es in vielen Fällen darauf an, jede Handarbeit und jede mit der letzteren verbundene Geschicklichkeit auszuschließen. Fig. 6 zeigt eine einfache bewegliche Anordnung für Gasschweißung. Die Brenner B sind auf ihrem Gas- und Luftzuführungsrohr R aufgehängt und das Ganze ist wieder auf einem Wagen V oder einem Block L montiert; der Wagen läuft auf einem Balken. Diese Anordnung eignet sich besonders zum Einschweißen von Böden in größere Behälter. Jeder Brenner muß für sich bedient werden. Das Hämmern geschieht mit der Hand. Eine ganz hervorragend gute Konstruktion zur Herstellung von Rohren größerer Dimensionen zeigt Fig. 7 im Schema. Das Schweißstück R ist auf Rollen drehbar liegend, auf dem Wagen V montiert, der auf einem Gleis leicht beweglich ist; der Hammer H ist an einem Balken fest angebracht und der Ambos S befindet sich an dem einen Ende eines starken Stahlbalkens, der von dem Gegengewicht M ausbalanciert wird. Gas und Luft werden den Brennern B durch die Rohrleitung L zugeführt. Die ganze Anordnung – der Hammer sowohl als die Gas- und Luftventile – kann mit Leichtigkeit von einem einzigen Mann bedient werden, der nur zwei Handlanger zu seiner Unterstützung notwendig hat. Mit Hilfe dieser Maschine kann man in einer Stunde, je nach der Stärke des Materials, 1 bis 2½ m schweißen, wobei der Verbrauch an Brennmaterial ein verhältnismäßig geringer ist. Textabbildung Bd. 324, S. 601 Fig. 6. Textabbildung Bd. 324, S. 601 Fig. 7. Für den Fall, daß die Verarbeitung genügend langer Bleche Schwierigkeiten verursacht, kann man durch Rundschweißung zwei oder mehrere Rohre in ein einziges Rohr von beträchtlicher Länge vereinigen. Aehnliche Maschinenkonstruktionen finden Verwendung zum Anschweißen von Flanschen an den Enden glatter Rohre. Unter den maschinell bestriebenen Hämmern ziehen wir die Lufthämmer den Dampfhämmern vor, da die Lufthämmer leichter reguliert werden können, sie sind ferner reinlicher und unabhängig von der Dampfzentrale, während für die Dampfhämmer störende Leitungen in den Werkstätten eine Notwendigkeit bilden. Der Lufthammer dagegen kann leicht mittels Riemenantrieb von einem Elektromotor oder von jeder Transmission aus angetrieben werden. Fig. 8 zeigt einen solchen Hammer modernster Konstruktion. Die geringste Blechstärke, die sich mit Vorteil nach dem oben beschriebenen Schweißverfahren bearbeiten läßt, ist 4 mm; bei geringeren Blechstärken empfiehlt sich mehr die Anwendung der autogenen Schweißung. Bei stärkeren Blechen wird die Bearbeitung des Bleches durch Maschinenschweißung bewirkt, und ein gewandter Schweißer kann mittels der Maschine so sorgfältig schweißen, daß auch große Anforderungen in bezug auf die Gleichmäßigkeit und Güte der Schweißstelle von ihm erfüllt werden. Auch bezüglich der Glätte der Fläche und des Aussehens der Schweißnaht läßt eine gut ausgeführte Schweißung nichts zu wünschen übrig, so daß es häufig schwer fallen dürfte, nach der Schweißung bei den Rohren, wenn sie geglüht und gut rund gewalzt sind, eine Spur von der Schweißung wahrzunehmen. Textabbildung Bd. 324, S. 601 Fig. 8. Die am häufigsten vorkommende Blechstärke dürfte zwischen 8 und 25 mm liegen; man kann aber auch, und besonders bei Maschinenschweißung, eine homogene und zuverlässige Schweißung mit noch stärkeren Blechen erhalten. Textabbildung Bd. 324, S. 602 Fig. 9. Wenn man fragt, ob die Sicherheit bei einer Schweißnaht oder bei einer Nietnaht größer ist, so muß der Vergleich fraglos zugunsten der Schweißnaht ausfallen. Eine einreihige Nietnaht wird selten einen höheren Wert ergeben als 60% der Festigkeit des vollen Bleches; bei einer zweireihigen Nietnaht wird der Wert 70%, bei einer dreireihigen 75% betragen. Durch die Verwendung von Laschen kann man bis auf 80% der Blechfestigkeit kommen. Dagegen zeigt die Erfahrung, daß gut ausgeführte Schweißungen eine Festigkeit von 90–95% des vollen Materials besitzen, und eine gut geleitete Schweißwerkstätte wird nicht Anstand nehmen, 90% zu garantieren. Die Eigenschaft des Materials braucht in der Schweißnaht durchaus nicht verschlechtert zu sein, zumal das Material beim Schweißen vermehrte Bearbeitung erfährt. Wenn man aber berücksichtigt, daß selbst der gewandteste Arbeiter kaum das Eintreten von Schlackenbildung in der Schweißnaht oder in deren Nähe bzw. von Wegschmelzen der Oberfläche zu vermeiden vermag, wodurch eine unbedeutende Abnahme der Wandstärke bedingt sein kann, wird es in jedem Fall richtiger sein, sich mit einer niedrigeren Ziffer als 90% bei der Festigkeitsberechnung der Schweißnaht zu begnügen und die Festigkeit auf 70–75% festzusetzen, sie also eben so hoch anzunehmen wie die Festigkeit einer doppelten oder dreifachen Nietnaht. Textabbildung Bd. 324, S. 602 Fig. 10. Die Erfahrung hat gezeigt, daß, je stärker die Blechstärke, um so größer die Möglichkeit ist, daß Schwankungen in der Materialstärke durch das Schweißen auftreten. Ein Grund hierfür dürfte darin gefunden werden, daß stärkere Bleche verhältnismäßig längere Zeit gebrauchen, bis sie auf Schweißglut erwärmt werden, als dünnere. Durch zahlreiche Versuche ist festgestellt worden, daß die oben erwähnten Qualitätszahlen eine sichere Basis bieten für zylindrische Gefäße, wie Dampfkesselmäntel und andere Behälter, welche einem inneren Druck ausgesetzt sind. Ganz besonders ist Schweißung da am Platze, wo es sich erstens um eine glatte oder ebene Oberfläche handelt, und zweitens bei allen solchen Gefäßen, wo eine vollständig zuverlässige und dauernde Dichtigkeit erforderlich ist – sei es, daß die Gefäße mit Flüssigkeit oder Gasen unter gewöhnlichem oder hohem Druck gefüllt werden; drittens bei allen Apparaten, welche leicht Anrostungen durch Säure oder schädlichen chemischen Einflüssen ausgesetzt sind oder bei welchen eine direkte Einwirkung von Feuergasen stattfindet. Textabbildung Bd. 324, S. 602 Fig. 11. Bei der Fabrikation von Dampfkesseln hat die Schweißtechnik ihre erste und wahrscheinlich auch größte Verwendung gefunden. Jede Stelle im Innern eines Dampfkessels, in welchem sich eine Niehnaht mit hervorstehenden Blechkanten und Nietkanten befindet, bietet natürlich Angriffspunkte für Kesselstein und Schlacken. Alle hierdurch hervorgerufenen Uebelstände werden zum größten Teil vermieden, wenn sämtliche Nietnähte durch Schweißnähte ersetzt werden. Aus diesem Grunde versucht man jetzt die Flammrohre vollständig zuschweißen und zwar ganz besonders darum, weil diese Teile auf der inneren Seite der Einwirkung des Feuers ausgesetzt sind. Da die Vorteile einer glatten inneren Naht auch für den als Kesselmantel dienenden Teil in Betracht kommen, so werden in neuester Zeit auch vollkommen geschweißte Mäntel, selbst für hohe Arbeitsdrücke, geliefert. Fig. 9 zeigt einige Einzelheiten an einem Schiffskessel. Bei diesem sind die beiden Flammrohre mit den Rohrwänden in einem einzigen Stücke verschweißt. Diese Anordnung des Festschweißens der Flammrohre an der inneren Rohrwand kommt jetzt sehr viel zur Anwendung, vor allem aber bei Kesseln mit kleineren Abmessungen, da man in diesem Falle die Nietnaht vermeiden kann, die am meisten der Einwirkung der heißen Feuergase ausgesetzt ist. Etwaige hierdurch entstehende Mehrkosten werden durch die Dauerhaftigkeit der Konstruktion vollkommen ausgeglichen. Fig. 10 zeigt ein Flammrohr in einem Stück mit der Feuerkammer verschweißt, wie solche bei Schiffskesseln benutzt werden, und Fig. 11 eine ausschließlich mit Wassergas geschweißte Rohrkammer für einen Wasserrohrkessel. Gewellte Flammrohre werden wie folgt hergestellt: Nachdem die glatten Rohre in üblicher Weise geschweißt sind, kommen sie in einen Glühofen und unmittelbar darauf in die Wellmaschine. Diese besteht aus einem Walzwerk mit auswechselbaren Walzen, von denen die obere zum Ausheben eingerichtet ist. Die Maschine läßt sich leicht für das gewünschte Wellprofil einstellen. Da der Betrieb solcher Walzwerke jedoch außerordentlich kostspielig ist, ziehen manche Werke die Ausführung der Walzung mittels einer hydraulischen Presse vor, die für diesen Zweck besonders konstruiert ist. Die Arbeit geht alsdann derartig vor sich, daß das Rohr in der Presse liegend erwärmt wird und daß die Wellen nach und nach während der Drehung des Rohres aufgepreßt werden. Die chemische Industrie fordert in ihrer heutigen Ausdehnung Apparate, die leichter und dabei dauerhafter als die gewöhnlichen genieteten Apparate sind. Die gleichen Anforderungen sind von Firmen gestellt worden, welche Pfannen zum Glühen, zum Galvanisieren oder zum Heißverzinnen gebrauchen. Infolgedessen werden jetzt derartige Pfannen aus ganz geschweißtem Blech hergestellt, obgleich gegossene Pfannen evtl. billiger beschafft werden können. Gegossene Pfannen sind aber ihrer großen Wandstärke wegen sehr schwer und schwierig zu handhaben. Aus diesem Grunde ist bei der Verwendung gegossener Pfannen auch mehr Feuerung zum Anwärmen erforderlich und schließlich sind sie der Natur ihres Materials nach weniger widerstandsfähig gegen die Einwirkung des Feuers und die Angriffe des Metallbades. In Anbetracht dieser Umstände werden gegossene Pfannen für all die genannten Zwecke fast gar nicht mehr angewendet. Einen sehr wichtigen Zweig der Schweißtechnik bildet die Fabrikation der Behälter für Luft oder Gas mit höherem oder niedrigerem Druck. Die kleineren Gefäße werden mit Hilfe besonderer Preß-, Zieh- oder Walzmaschinen fabriziert, durch deren Anwendung es möglich ist, die Herstellung des Zylinders so zu bewirken, daß er mit dem Boden ein einziges homogenes Stück bildet. Wir erwähnen hierbei das Phönix-Verfahren, das Ehrhardtsche Verfahren und das Mannesmann-Verfahren. Bei größeren Abmessungen geht die Fabrikation jedoch so vor sich, daß ein zusammengebogenes Blech zu einem Zylinder geschweißt und daß alsdann der Boden nachträglich eingeschweißt wird. Die Fabrikation geschweißter Rohre und Rohrleitungen ist eines der wichtigsten Arbeitsgebiete der Schweißtechnik, denn innerhalb dieses findet in der Tat eine Massenfabrikation statt. Kleinere Gasrohre werden bekanntlich seit langer Zeit entweder überlappt oder stumpf geschweißt. Erwähnt seien hierbei die verschiedenen Walz- und Ziehprozesse, vor allem der Mannesmann-Prozeß. Diese Methoden sind indessen nur bis zu einem Durchmesser von 300 mm vorteilhaft anwendbar; das große Gebiet, das jenseits 300 mm liegt, kann jetzt mittels Wassergas geschweißter Rohre ausgefüllt werden. Mittels der Wassergasschweißung können Rohre von jedem beliebigen Durchmesser hergestellt werden und die Grenze liegt nur dort, wo die Transportverhältnisse einen Halt gebieten. Ganz besonders in Deutschland hat die Rohrfabrikation mittels Wassergasschweißung einen außerordentlich großen Umfang angenommen. Sogar Rohrleitungen für Gas und Wasser und für Turbinenanlagen, selbst für die größte Fallhöhe und für die höchsten in Betracht kommenden Drucke werden jetzt maschinell geschweißt; ebenso werden die Flanschenverbindungen und Abzweigungen mit Wassergas eingeschweißt. In erster Linie kommen geschweißte Rohre in Betracht, wenn auf ein möglichst geringes Gewicht Wert gelegt wird, z.B. beim Aufhängen von Leitungen an Brücken oder bei Leitungen unter Wasser, da geschweißte Rohre beim Verlegen enorme Vorteile bieten, ganz abgesehen von den Vorteilen bezüglich Zuverlässigkeit und Elastizität. Mit Rücksicht auf das geringe Gewicht können die einzelnen Rohrleitungsstücke länger genommen werden, so daß auch weniger Dichtungen vorhanden sind. Es braucht wohl kaum erwähnt zu werden, daß auch für Hochdruckdampfleitungen und Dampfsammel-rohre sich geschweißte Rohre besonders gut eignen, und wenn es sich um einigermaßen große Dimensionen handelt, so können geschweißte Rohre selbst mit Stahlgußteilen konkurrieren. Zu der Rohrfabrikation gehört auch die Herstellung einiger anderer Artikel, wie z.B. Mäste für große Schiffe, und besonders die deutsche Marine verwendet vielfach Mäste und Raaen aus geschweißtem Blech. Auch die elektrische Industrie benutzt heute am meisten geschweißte Mäste.