Ring auf Welle schweißen - Material: Al-Mg3

    Hallo,

    Ich bin neu hier und habe keine Erfahrung mit Schweißarbeiten und hoffe Hilfe zu finden ! =)
    Ich habe eine Frage bezüglich einer Konstruktion, Zeichnung ist im Anhang. Es geht um einen Ring der auf eine Hohlwelle geschweißt werde soll. Die Hohlwelle ist ein ALu-rohr (Al-Mg3 Legierung), es hat einen Außendurchmesser von 40mm und eine Wanddicke von 5mm. Dazu habe ich ein paar Fragen, weil ich mir da ziemlich unsicher bin:
    - Wird voraussichtlich der Verzug groß sein, und bezüglich verbleibenden Eigenspannungen sehr ungünstig sein in der Hohlwelle? Und ist die Wanddicke der Welle groß genug?
    - Wie sollte die Schweißnaht konstrukitv am besten gestaltet werden? Wie auf der linken Seite, von unten geschweißt oder wie auf der rechten von oben?

    Weiterhin soll der Ring in Längsrichtung der Welle belastet werden mit einer Gesamtkraft von ungefähr 250N. Ist das eurer Meinung nach eine zu starke Belastung oder sollte der Ring halten?


    Ich freue mich auf eure Antworten! Anregungen!
    Nico

    Hallo,

    wenn an einer Seite des Rings was anliegen soll dann ist ja klar dass dann von der anderen Seite geschweißt wird damit die Naht nicht im Weg ist, falls das unwichtig ist, ist es günstiger wenn die Naht auf "Zug" beansprucht wird (wenn man von Zug reden kann, eigentlich ist es ja beiden fällen Schub)
    Muss es unbedingt durchgeschweißt werden?

    schöne Grüße
    Tommy

    Hallo danke für deine Antwort!
    Ja sollte oben etwas anliegen. Also ist es nicht schlimm wenn die Naht trotzdem auf Druck belastet wird?
    Was meinst du mit durchgeschweißt? Über die ganze Ringhöhe? Wenn es das ist, eigentlich nicht vielleicht auch einfach nur eine Art Kehlnaht. Was sind denn die Vorteile/Nachteile?

    Durchgeschweißt: Vollanschluss/HV-Naht, ansonsten "nur" Kehlnaht, die HV-Naht hält etwas mehr aus, v.a. bei dynamischer Belastung, ist aber schwieriger herzustellen.

    Wenn du davon ausgehst, dass die Belastung genau axial zur Welle ist und die Bauteile vollkommen starr sind hast du in beiden Fällen nur Schub. Wenn sich der Ring leicht nach außen biegt, kommt auf einer Seite ne Zug- und auf der anderen ne Druckkomponente infolge der Biegung dazu.

    Dazu folgender Gedanke: Du nimmst 2 Stückchen Flachstahl und schweißt an einem T-Stoß nur auf einer Seite ne Kehlnaht. Wenn du versuchen sollst die Naht zu brechen, wirst du das aufgesetzte Stück in Richtung der Naht biegen, so dass in der Naht der "Drehpunkt" ist. Andersrum gehts deutlich schwerer.

    Zurück zum Ring: da dieser rund ist, hebt sich das gegenseitig auf und den Fall dass sich der Ring wie ne Socke umstülpt kann man auch ausschließen (Verhältnis Durchmesser/Dicke).
    Also ja, es ist nicht so schlimm, wenn da was sauber anliegen muss kann das vorgehen, wenn du nen Vollanschluss machen willst muss halt evtl. die Wurzelrückseite wieder abgeschliffen oder abgedreht werden

    schöne Grüße
    Tommy

    Ok danke für diese Glasklaren Erklärungen!!! =)

    Und noch eine letzte Frage, ich war mir ein bisschen unsicher bezüglich verbleibenden Belastungen im Rohr, und Verzerrungen beim Abkühlen. Kann es sein dass das Rohr sich etwas nach innen beult ? Gerade auch bei Aluminium, dass sich mehr als Stahl verzerren soll?

    Das Rohr wird weiter oben durch Querkräfte noch zusätzlich belastet.

    Hallo,
    ich will auch immer alle Verbindungen schweißen - sonst rosten mir die Gerätschaften ein :-), aber manchmal erfüllen andere Verfahren auch ihren Zweck.
    Die Beanspruchung von 250N (25KG) ist ja nicht groß. Dreht sich die Welle auch und wenn ja mit welcher Geschwindigkeit?
    Wenn der Spalt zwischen Welle und Ring nicht zu groß ist (<0,7mm), dann könnte man den Versuch mit Löten machen.
    Vorteil dieser Variante, dass das Material nicht so hoch erhitzt werden muss (ca. 400 Grad Celsius).
    Ich hab mir das Lot "Aluminiumlot AL390" bei ibäh gekauft. Es gibt bei diesem Verkäufer auch ein Video von der Verarbeitung.
    Für kleinere Teile mit geringer Belastung funktioniert das sehr gut.

    Gruß
    Peter

    Hallo,

    Vielen Dank für deine Antwort!
    Da habe ich noch nicht drangedacht.

    Um es etwas genauer zu schildern geht es mit dem Projekt um ein Segelboot (in diesem Fall ein kleines Prototyp: http://www.st-darmstadt.de/startseite/).
    Die oben genannte Welle ist der Mast, D.h. sie dreht sich nicht.
    Allerdings wird um diese Welle eine äußere Hohlwelle radial und axial gelagert. Der Ring würde über ein Axiallager die äußere Hohlwelle tragen.

    An dieser äußeren Hohlwelle wird das Segel befestigt. Um das Segel zu Reffen (einzurollen) wenn zu viel Wind vorhanden ist, wird die äußere Hohlwelle um den Mast gedreht und das Segel aufgewickelt (Drehbewegung über 3min mit kelienr GEschwindigkeit).

    Zusätzlich werden sich beim Segeln verschiedene Winkel von der äußeren Hohlwelle zum inneren Mast einstellen, wenn wir mit Rückenwind oder eher am WInd segeln. D.h. sie wird die äußere Hohlwelle wird sich teilweise zum inneren Mast drehen.


    Unser Problem war, dass wir relativ lange Wellen haben, die teuer zu fräsen sind, und deshalb haben wir den Anschlag für das Lager über einen angeschweissten Ring angedacht.
    Die äußere Hohlwelle wird nach oben unverschieblich gelagert, aber es könnte trotzdem sein, dass stoßartige Belastungen teilweise auf dem aufgeschweissten bzw. gelöteten Ring wirken.
    Meinst du eine Lötverbindung würde das aushalten?

    Vielen Dank im voraus!
    Nicolas

    Hallo,
    erst mal etwas zum Werkstoff...
    der favorisierte Aluminium Werkstoff für Segelyachten im Bereich Rumpf ist EN AW-ALMg4,5Mn0,7 dieser wird dann am besten mit AlMg4,5MnZr als Zusatzmaterial geschweißt um die Gefahr der Heißrisse in den Griff zu bekommen
    Masten für Segelbote werden hingegen meist aus AlSi1MgMn hergestellt Strangpressprofiele die überwiegend warmausgelagert werden, da durch Schweißen die Festigkeit zum Teufel geht wird hier wenn möglich ganz auf Schweißen verzichtet und genietet oder geschraubt.
    Bei Schweißnähten insbesondere wenn es kein Vollanschluß ist (immer bei Kehlnähten) die Zugspannung nie in den Bereich der Wurzel legen!!!! Schon gar nicht bei Aluminium! Für dein Bauteil bedeutet das.... Werkstoff wechseln AlMg3 kommt auf 180N/mm² AlMg4.5Mn dagegen auf 270N/mm² http://www.leiber.com/fileadmin/leib…/DB-ALU-LEG.pdfauf den richtigen Schweißzusatz achten - als HV-Naht von oben schweißen und mechanisch nacharbeiten, gegebenenfalls von unten noch ne Kehlnaht gegenschweißen. Ich würde hier jedoch das Bauteil aus Rostfreiem Seewasser beständigen Stahl schweißen definitiv die bessere Wahl für diese Anwenndung so wird auch bei großen Seegelbooten das Teil bei den Furlern aus Stahl gemacht die langen Teile dazwischen dann wieder aus Aluminium Strangpressprofielen... hier wieder AlSi1MgMn
    Also im Prinzip ein kurzes Stahlteil welches geschweißt wird dabei kannst dann auch mit der Wandstärke runter um Gewicht zu sparen die langen Teile dann wieder aus Aluminium

    lg Jens

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