Temperaturfelder beim Schweißen

Zusammenfassung

Ursache der Schweißeigenspannungen und des Schweißverzuges ist die örtlich und zeitlich konzentriert eingebrachte Wärme, mit der an der Schweißstelle eine Schmelzzone erzeugt wird (Schmelzschweißen). Bei Hinzunahme örtlich plastifizierenden Druckes genügt auch Erwärmung bis knapp unterhalb der Schmelztemperatur (Preßschweißen). Nur in Sonderfällen wird allein unter örtlichem Druck kaltgeschweißt. Die hohe Wärmekonzentration ist notwendig, weil metallische Werkstoffe die Wärme rasch ableiten. Die Temperaturfelder beim Schweißen sind somit äußerst inhomogen und instationär. Die Grundtemperatur des Bauteils liegt im ungünstigsten Fall bei — 40°C (starker Frost), die örtliche Höchsttemperatur im Schweißbad bei der Verdampfungstemperatur des Werkstoffs (bei Stahl etwa 3 000°C). In diesem Temperaturbereich schmelzen Grund- und Zusatzwerkstoff, verlaufen metallurgische Vorgänge im Schweißbad, erstarren und rekristallisieren Werkstoffbereiche und finden Gefügeumwandlungen während der Erwärmung und Abkühlung statt. Das Temperaturfeld bestimmt daher die Schweißeigenspannungen nicht nur direkt über die Wärmedehnungen, sondern auch indirekt über die Umwandlungsdehnungen der Zustands- und Gefügeänderungen, Bild 2. Das Temperaturfeld ist in beiderlei Hinsicht zu bewerten. Es ist darüber hinaus bei Werkstoff- und verfahrenstechnischen Fragen von Interesse.