DVS 3210-2007 Test procedures for the quality assurance of electron and laser beam welds.pdf

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1、DVS, Ausschuss fr Technik, Arbeitsgruppe Strahlschweien“File: D:Eigene DateienKundenDVSRi+Me32103210.fmErstellt am: 16.04.2007Zuletzt gendert am: 11.05.2007NachdruckundKopie,auchauszugsweise,nurmitGenehmigungdesHerausgebersBezug: Verlag fr Schweien und verwandte Verfahren DVS-Verlag GmbH, Postfach 1

2、0 19 65, 40010 Dsseldorf, Telefon (02 11) 15 91- 0, Telefax (02 11) 1591-150Diese Verffentlichung wurde von einer Gruppe erfahrener Fachleute in ehrenamtlicher Gemeinschaftsarbeit erstellt und wird als eine wichtige Erkenntnisquelle zurBeachtung empfohlen. Der Anwender muss jeweils prfen, wie weit d

3、er Inhalt auf seinen speziellen Fall anwendbar und ob die ihm vorliegende Fassung noch gltigist. Eine Haftung des DVS und derjenigen, die an der Ausarbeitung beteiligt waren, ist ausgeschlossen.DVS DEUTSCHER VERBANDFR SCHWEISSEN UNDVERWANDTE VERFAHREN E.V.Ersetzt Ausgabe Dezember 1995Inhalt:1 Einlei

4、tung2 Anwendungsbereich3 Zerstrungsfreie Prfverfahren3.1 Sichtprfung3.2 Eindringprfung3.3 Magnetpulverprfung3.4 Wirbelstromprfung3.5 Ultraschallprfung3.6 Durchstrahlungsprfung4 Zerstrende Prfverfahren4.1 Zugprfungen4.2 Bruchprfungen4.3 Biegeprfungen4.4 Kerbschlagbiegeversuch4.5 Makroskopische und mi

5、kroskopische Untersuchungen4.6 Hrteprfungen5 Sonstige Prfungen6 Normen und Regelwerke7 Schrifttum1 EinleitungDas Merkblatt wurde in Zusammenarbeit mit Fachleuten aus In-dustrie, Forschung und Abnahmeorganisationen auf dem Gebietdes Elektronen- und Laserstrahlschweiens erstellt.2 AnwendungsbereichDas

6、 Merkblatt ist vom schweitechnischen Personal fr Ferti-gungs-, Aufsichts-, Prf- und Qualittssicherungsaufgaben anzu-wenden. Es basiert auf den zur Zeit geltenden nationalen bzw.europischen Normen fr das zerstrende und zerstrungsfreiePrfen von Schweiverbindungen an metallischen Werkstoffenund beschre

7、ibt die Besonderheiten beim Anwenden dieser Ver-fahren zur Prfung elektronen- und laserstrahlgeschweiter Ver-bindungen.3 Zerstrungsfreie Prfverfahren3.1 SichtprfungIn nahezu allen Fllen ist die Inaugenscheinnahme ohne Hilfsmit-tel die erste Prfung einer Schweinaht. Durch die Sichtprfungnach DIN EN 9

8、70 1 knnen uere Unregelmigkeiten festge-stellt und bewertet werden. Bei Strahlschweinhten empfiehltes sich wegen der bekannt geringen Nahtbreite und der damitverbundenen geringen Abmessungen von Unregelmigkeiten,fr die Sichtprfung Lupen (Vergrerung etwa 5-fach) zu ver-wenden. Die Bilder 1 und 2 zeig

9、en typische Ober- und Untersei-ten von elektronen- und laserstrahlgeschweiten Verbindungen.Bild 1. Elektronenstrahlschweinaht am DC 04 (1.0338), 2 mm, oben: Nahtunterseite, unten: Nahtoberseite.Bild 2. Laserstrahlschweinaht am DX53D+Z100MB (1.0355); 1,2 mm;oben: Nahtoberseite, unten: Nahtunterseite.

10、Mit einer einfachen zustzlichen Manahme knnen bei derSichtprfung auch Strahlpositionsabweichungen von der Naht-fuge und damit bestimmte innere Unregelmigkeiten (Bindefeh-ler) geprft werden (Bild 3). Dazu wird die Naht periodisch unter-brochen geschweit (Bild 4). Durch ein Messen des Abstandesder Nah

11、tmittenlage gut zu erkennen im Endkrater der unter-brochenen Naht von der Nahtfuge lassen sich Differenzen zwi-schen Strahlsoll- und Strahlistposition feststellen. Anzahl undLnge der Unterbrechungen hngen ab von der Nahtlnge undder Geometrie des Nahtverlaufs in Schweinahtrichtung.Bild 3.Strahlschwei

12、naht mit Binde-fehler.Prfverfahren zur Qualittssicherungvon Elektronen- undLaserstrahlschweinhtenJuli 2007MerkblattDVS 3210Bild 4.berprfung der Laserstrahl-position relativ zur Nahtfugemit Hilfe einer unterbrochenenSchweinaht.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686

13、BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 2 zu DVS 32103.2 EindringprfungBei der Eindringprfung nach DIN EN 571-1 2 ist bei strahlge-schweiten Nhten zu beachten, dass starke Nahtschuppungenund scharfe Randkerben Risse vortuschen knnen. Im Zwei-felsfall ist zustzlich eine D

14、urchstrahlungsprfung durchzufhren.3.3 MagnetpulverprfungDas Verfahren der Magnetpulverprfung fr ferritische Sthlenach DIN EN 1290 8 kann fr Laserstrahlschweinhte ohnebesondere Einschrnkungen angewendet werden. Bei Elektro-nenstrahlschweinhten ist nach der Magnetpulverprfung frden Fall von Instandset

15、zungsschweiungen vorher unbedingt einEntmagnetisieren durchzufhren.3.4 WirbelstromprfungWie bei anderen schmelzgeschweiten Nhten lsst sich auchdas Wirbelstromverfahren nach DIN EN 12084 3 und zwar be-vorzugt das Mehrfrequenzverfahren anwenden. Das Abarbeitender Nahtober- und -unterseite bzw. das Sch

16、weien einer Kosme-tiknaht ist bei der Wirbelstromprfung von Strahlschweinhtenobligatorisch.3.5 UltraschallprfungStrahlgeschweite Nhte knnen wie in blicher Weise mittels kon-ventionellen Ultraschalls nach DIN EN 1714 4 geprft werden.Schwierigkeiten bereiten lediglich geringe Wanddicken ( 3 mm),da in

17、diesen Fllen die Ultraschallwellen sich berwiegend nur aufder Werkstckoberflche ausbreiten. Das Ultraschallverfahren eig-net sich im besonderen Mae auch fr Elektronenstrahlschweiun-gen an unterschiedlichen Werkstoffen, wenn als Folge von elektri-schen Thermospannungen die Gefahr unbeabsichtigter Str

18、ahlab-lenkungen und damit von Bindefehlern besteht (Bild 5).Durch den Einsatz elektromagnetisch und koppelmedienfrei er-zeugten Ultraschalls (so genannte EMUS-Technik) knnen mit-tlerweile auch strahlgeschweite Nhte in dnnwandigen Ble-chen (z. B. Tailored Blanks) beurteilt werden. Bei diesem Verfah-r

19、en durchdringt eine Ultraschallplattenwelle ber die gesamteBlechdicke das Volumen der Schweinaht. Fehlstellen in derNaht werden mit Hilfe der am Defekt reflektierten bzw. gebeugtenUltraschallwelle detektiert (Bild 6).Bild 6. Koppelmedienfrei erzeugte Ultraschallplattenwellen zum Nach-weis von Fehlst

20、ellen in Nhten geringer Wanddicke.3.6 DurchstrahlungsprfungBei Durchstrahlungsprfungen nach DIN EN 462-1, DIN EN 462-4und DIN EN 1435 5 . 7 sind bei strahlgeschweiten Nhten dieOber- und Unterseiten abzuarbeiten, um auf dem Film oder Bild-schirm das berlagern von Anzeigen uerer und innerer Un-regelmi

21、gkeiten im Bereich der schmalen Schmelzzonen zuvermeiden. Andernfalls sind die Schweinhte schrg zu durch-strahlen. Mikrofokusrhren werden fr das Prfen von Strahl-schweinhten bevorzugt eingesetzt, um das Erkennen vonMerkmalen zu erhhen.4 Zerstrende Prfverfahren4.1 ZugprfungenDIN EN 895 9 enthlt Angab

22、en ber die Mae von Zugprobenaus Stahl, insbesondere auch fr Strahlschweinhte. Fr Zug-proben aus Nichteisenmetallen gilt ebenfalls 9. Diese Norm istanzuwenden fr das Ermitteln der Zugfestigkeit und der Bruchla-ge einer auf Zug beanspruchten Stumpfschweiverbindung. Sindan der Schweiverbindung Dehnung,

23、 Dehngrenze, Bruchein-schnrung und Streckgrenze zu bestimmen, so ist es erforder-lich, Probemae und sonstige Einzelheiten gesondert zu verein-baren. Hierbei ist zu beachten, dass z. B. fr die ausschlielicheBestimmung der Schweinahtdehnung wegen der extrem gerin-gen Breite von Strahlschweinhten ein e

24、rheblicher messtechni-scher Aufwand notwendig ist (Lasermessgerte). Fr den Fall,dass mit Zusatzwerkstoff strahlgeschweit wird, besteht die Mg-lichkeit, nach DIN EN 876 10 Zugproben aus reinem Schwei-gut anzufertigen, die fr eine verhltnismig einfache Bestim-mung der Dehnungswerte geeignet sind.4.2 B

25、ruchprfungenDarber hinaus sind auch gekerbte Zugproben genormt, wennzum Beispiel an umwandlungshrtenden Werkstoffen die Bruch-lage im Schmelzzonenbereich erfolgen soll, Bild 7 11 . 13. Die-se Prfungen haben jedoch den Zweck, im Rahmen von Schwei-erprfungen innere Unregelmigkeiten wie Poren, Lunker,B

26、indefehler und Schlackeneinschlsse im Schmelzzonenbereichaufzuzeigen und Rckschlsse auf die Handfertigkeit desSchweiers zu ziehen. Es handelt sich in diesen Fllen aus-schlielich um Bruchprfungen, die zwar auch fr strahlge-schweite Verbindungsnhte verwendet werden knnen, sie sindaber keinesfalls zur

27、Ermittlung der Zugfestigkeit geeignet.Bild 5.Schematische Darstellungder Ultraschallprfung zumAuffinden von Bindefehlern.Bild 7.Gekerbte Zugprobe 9.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 3 zu DVS

28、32104.3 BiegeprfungenFr die Biegeprfung von strahlgeschweiten Verbindungsnh-ten kann weitgehend DIN EN 910 angewendet werden 14. Solldas Ausweichen der Naht unter dem Biegedorn verhindert wer-den, so sind Lngsbiegeproben zu verwenden oder die Probensind mit der Biegerolle zu verformen. Beide Mglichk

29、eiten wer-den in der genannten Norm beschrieben. Der in Abhngigkeitvon der Probendicke zu whlende Biegedorndurchmesser istentweder den entsprechenden Anwendernormen zu entnehmenoder muss insbesondere bei extrem geringen bzw. groen Pro-bendicken gesondert vereinbart werden. 4.4 Kerbschlagbiegeversuch

30、Das Ausweichen des Risses vom Kerbgrund in den unbeein-flussten Grundwerkstoff, ein bei der Kerbschlagprfung z. B. vonanderen schmelzgeschweiten Verbindungsnhten bekanntesProblem, tritt an Strahlschweinhten in besonderem Mae auf.Es laufen zurzeit Bestrebungen, andere Probenformen, als inDIN EN 875 1

31、5 festgelegt, zu benutzen, um reproduzierbareund aussagefhige Messwerte zu erhalten. Grundstzlich mussbeachtet werden, dass Kerbschlagbiegeversuche an Strahl-schweinhten wegen der geringen Nahtbreite und gegebenen-falls auch geringen Nahtdicke aufwendig und in ihrer Aussageproblematisch sind.4.5 Mak

32、roskopische und mikroskopische UntersuchungenDiese Untersuchungen werden nach DIN EN 1321 16 an Quer-,Lngs- und Horizontalschliffen durchgefhrt, um innere Unregel-migkeiten, aber auch um die Schweitiefe, die Breite derSchmelzzone in Abhngigkeit von der Schweitiefe, Bilder 8 und9, die Ausdehnung der

33、Wrmeeinflusszone, die Form und Vertei-lung von Erstarrungsstrukturen usw. aufzuzeigen und zu bewer-ten. Die oben genannte Norm enthlt neben den Angaben bereinheitliche Bezeichnungen auch einen Leitfaden ber die An-wendungsbereiche der beiden Untersuchungsmethoden. Die frmakro- und mikroskopische Unt

34、ersuchungen von Strahlschwei-nhten relevanten Einzelheiten wie Lage der Schliffebenen, Bild10, sind spteren Anwendernormen zu entnehmen bzw. geson-dert zu vereinbaren. Bild 8. Querschliff einer Elektronenstrahlschweinaht an 250 mm19 CrMo19-10 (1.7380).Bild 9a. Laserstrahlschweinaht am X10CrMoWVNb9-1

35、-2 (P92/NF616),1mm Blechdicke, Stumpfsto.Bild 9b. Laserstrahlschweinaht am DX53D+Z100MB (1.0355) ber-lappsto; 2 mal 1 mm.4.6 HrteprfungenHrteprfungen an Schweinhten werden in DIN EN 1043-117und in DIN EN 1043-2 18 beschrieben, wobei es vor allem umdie Abstnde der Hrteeindrcke untereinander und um di

36、e Ab-stnde zur Werkstckoberflche und zum bergang Schmelzezu Wrmeeinflusszone (Bestimmen der Maximalhrte bei um-wandlungshrtenden Sthlen) geht. Fr Strahlschweinhte, diein der Regel durch hohe Hrtegradienten gekennzeichnet sind,werden Klein- und Mikroprflasten bevorzugt (HV 0,1 bis HV 5),so dass (meis

37、t getzte) Mikroschliffe anzufertigen sind und DINEN 1043-2 zur Anwendung kommt, Bild 11. Bekannt ist, dass dievon Abnahmeorganisationen im Regelwerk festgelegte maximalzulssige Hrte von 350 HV 10 beim Strahlschweien umwand-lungshrtender Sthle oft deutlich berschritten wird. Wie jedochdie Biegeprfung

38、en an derartigen Nhten (Querbiegeprobe) so-wie andere Erfahrungen zeigen, haben diese Hrtemaxima auf-grund ihrer geringen Ausdehnung keinen nachteiligen Einflussauf das Zhigkeitsverhalten der Schweiverbindung. In besonde-ren Fllen werden der Bauteilfunktion angepasste Zusatzprfun-gen (z. B. Schwingu

39、ngsprfungen) durchgefhrt 19.5 Sonstige PrfungenJe nach Einsatz und Beanspruchung von strahlgeschweitenBauteilen kann eine Reihe weiterer Prfungen, wie Tiefungspr-fung 20, Korrosionsprfung, Vakuumlecktest, Schwingungspr-fung, Betriebsfestigkeitsprfung, Berstprfung, Schleuderprfungusw., durchgefhrt we

40、rden. Zum Teil handelt es sich um nochnicht genormte Prfmethoden, deren Einzelheiten gesondert ver-einbart werden mssen, zum Teil auch um zeitaufwendige undkombinierte Prfungen an kompletten Bauteilen.Bild 10.Kontrollhilfe fr das Herstellenvon Lngsschliffen an Strahl-schweinhten.B974908A824A6748CAAA

41、A99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 4 zu DVS 3210Bild 11. Laserstrahlschweinaht am S355 J2G3, 22 mm, und Hrteprofil.6 Normen und Regelwerke7 SchrifttumFrielinghaus, R.: Beispiele fr Ultraschallprfung von Schwei-nh

42、ten im Automobilbau. DVS-Bericht Bd. 108, S. 219/22. DVS-Verlag, Dsseldorf 1987.Schultz, H.: Elektronenstrahlschweien. Fachbuchreihe Schwei-technik Bd. 93, 2. Auflage, DVS-Verlag, Dsseldorf 2000.1 DIN EN 970 Zerstrungsfreie Prfung von Schmelz-schweinhten Sichtprfung2 DIN EN 571-1 Zerstrungsfreie Prf

43、ung Eindringprfung Teil 1: Allgemeine Grundlagen3 DIN EN 12084 Zerstrungsfreie Prfung Wirbelstrompr-fung Allgemeine Grundlagen und Richtli-nien4 DIN EN 1714 Zerstrungsfreie Prfung von Schweiver-bindungen Ultraschallprfung vonSchweiverbindungen5 DIN EN 462-1 Zerstrungsfreie Prfung Bildgte vonDurchstr

44、ahlungsaufnahmen Teil 1: Bild-gteprfkrper (Drahtsteg); Ermittlung derBildgtezahl6 DIN EN 462-4 Zerstrungsfreie Prfung Bildgte vonDurchstrahlungsaufnahmen Teil 4: Expe-rimentelle Ermittlung von Bildgtezahlenund Bildgtetabellen7 DIN EN 1435 Zerstrungsfreie Prfung von Schweiver-bindungen Durchstrahlung

45、sprfung vonSchmelzschweiverbindungen8 DIN EN 1290 Zerstrungsfreie Prfung von Schweiver-bindungen Magnetpulverprfung vonSchweiverbindungen9 DIN EN 895 Zerstrende Prfung von Schweiverbin-dungen an metallischen Werkstoffen Querzugversuch10 DIN EN 876 Zerstrende Prfung von Schweiverbin-dungen an metalli

46、schen Werkstoffen Lngszugversuch an Schweigut inSchmelzschweiverbindungen11 DIN EN 287-1 Prfung von Schweiern Schmelzschwei-en Teil 1: Sthle12 DIN EN ISO 9606-2Prfung von Schweiern Schmelzschwei-en Teil 2: Aluminium und Aluminiumle-gierungen13 DIN EN 1320 Zerstrende Prfung von Schweiverbin-dungen an

47、 metallischen Werkstoffen Bruchprfung14 DIN EN 910 Zerstrende Prfung von Schweinhtenan metallischen Werkstoffen Biegepr-fungen15 DIN EN 875 Zerstrende Prfung von Schweiverbin-dungen an metallischen Werkstoffen Kerbschlagbiegeversuch Probenlage,Kerbrichtung und Beurteilung16 DIN EN 1321 Zerstrende Pr

48、fung von Schweiverbin-dungen an metallischen Werkstoffen Ma-kroskopische und mikroskopische Untersu-chungen von Schweinhten17 DIN EN 1043-1 Zerstrende Prfung von Schweiverbin-dungen an metallischen Werkstoffen Hr-teprfung Teil 1: Hrteprfung fr Licht-bogenschweiverbindungen18 DIN EN 1043-2 Zerstrende Prfung von Schweiverbin-dungen an metallischen Werkstoffen Hr-teprfung Tei