Fertigungs-und-Fügetechnik, Normteile

7/22/2019 Fertigungs-und-Fgetechnik, Normteile

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TZ/Wi1 4. Fertigungs- und Fgetechnik, Normteile Seite 1 von 23

Prof. Dr. R. Vettermann V07

Hinweis:

Dieses Skript ist zum persnlichenGebrauch der Studierenden der FakulttWirtschaftsingenieurwesen erstellt undausschlielich fr Studienzwecke an der

Hochschule Rosenheim freigegeben.Jede anderweitige Verwendung,insbesondere die Nutzung durch Dritte,bedarf der schriftlichen Zustimmung desunten genannten Erstellers.

4.1 Fertigungstechnik .............................................................................................................. 2

4.1.1 Drehen........................................................................................................................ 2

4.1.2 Frsen ........................................................................................................................ 3

4.1.3 Bohren, Gewindebohren............................................................................................. 3

4.2 Zusammenbau, Fgetechnik, Normteile............................................................................ 3

4.2.1 Schraubenverbindungen ............................................................................................ 4

4.2.2 Nietverbindungen ....................................................................................................... 6

4.2.3 Verbindungen mit Stiften und Bolzen ......................................................................... 7

4.2.4 Welle-Nabe-Verbindungen ......................................................................................... 8

4.2.4.a Passfederverbindungen....................................................................................... 8

4.2.4.b Keilwellenverbindungen....................................................................................... 9

4.2.4.c

Zahnwellenverbindungen .................................................................................. 10

4.2.4.d Polygonverbindungen........................................................................................ 11

4.2.5 Gleit- und Wlzlager................................................................................................. 12

4.2.6 Sicherungselemente................................................................................................. 13

4.2.6.a Losdrehsicherungen fr Schrauben .................................................................. 13

4.2.6.b Axial wirksame Sicherungselemente fr Wlzlager und Naben ........................ 14

4.2.7 Dichtungen ............................................................................................................... 14

4.2.7.a Statische Dichtungen......................................................................................... 14

4.2.7.b Dynamische Dichtungen (Dichtungen zwischen bewegten Bauteilen) .............. 15

4.2.8 Federn ...................................................................................................................... 16

4.3 Zahnrad- und Hlltriebe................................................................................................... 17

4.3.1 Zahnradgetriebe ....................................................................................................... 17

4.3.2 Hlltriebe .................................................................................................................. 19

4.4 Schweiverbindungen ..................................................................................................... 19

4.4.1 Schweiverfahren..................................................................................................... 19

4.4.2

Nahtarten.................................................................................................................. 20

4.4.3 Symbolische Darstellung von Schweinhten nach DIN EN 22553......................... 22


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4.1 Fertigungstechnik

Man unterscheidet in der Fertigungstechnik z.B. nach Art der Formgebung von Werkstcken in

u r f o r m e n , u m f o r m e n u n d t r e n n e n .

Beispiele hierzu sind:

Urformen: G i e e n ( S a n d f o r m g i e e n , K o k i l l e n g i e e n , F e i n g i e e n )

Umformen: S c h m i e d e n , W a l z e n , P r e s s e n , T i e f z i e h e n , B i e g e n ,

Trennen: B o h r e n , D r e h e n , F r s e n , ( G e w i n d e - ) S c h n e i d e n , S g e n ,

S t a n z e n , F e i l e n , S c h l e i f e n

Im 3. Studiensemester wird im Rahmen der Vorlesung Fertigungsverfahren und im 4. Studien-semester im Rahmen der Vorlesung Fertigungsmaschinen detailliert auf diese Themen einge-gangen. Nachfolgend werden aus Zeitgrnden lediglich die drei wichtigsten Trennverfahren

vorgestellt.4.1.1 Drehen

RunddrehenPlandrehen

Abstechen

Beispiel einer Einzelteilzeichnung (Fertigungszeichnung) eines Drehteils:


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4.1.2 Frsen

Stirnfrsen Umfangsfrsen Umfangs-Stirnfrsen

Beispiel einer Einzelteilzeichnung(Fertigungszeichnung) eines Frsteils:

4.1.3 Bohren, Gewindebohren

BohrenGewinde-bohren

Zentrier-bohren

Beispiel fr die Darstellungeiner Gewindebohrung:

4.2 Zusammenbau, Fgetechnik, Normteile

Grundstzliche Einteilung der Verbindungsarten


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Bei dem Zusammenfgen (Verbinden) von Einzelteilen zu einer Baugruppe unterscheidet manr e i b - , f o r m - u n d s t o f f s c h l s s i g e V e r b i n d u n g e n .

Als typische reibschlssige Verbindung wre ein so genannter Pressverband zu erwhnen (z.B.ein auf eine Maschinenwelle aufgeschrumpftes Zahnrad), eine formschlssige Verbindung wrebeispielsweise gegeben, wenn eine Schwungscheibe mit einem Nasenkeil drehfest mit einer An-triebswelle verbunden ist.

In der Fgetechnik werden darber hinaus l s b a r e u . n i c h t - l s b a r e V e r b i n d u n g e n unterschieden. Schraubenverbindungen sind wohl die bekanntesten Vertreter lsbarer Verbindun-gen; Schweiverbindungen gehren zweifelsohne zu den nicht-lsbaren Verbindungen.

Um formschlssige Verbindungen herzustellen, werden oft genormte Bauteile (Kaufteile) einge-setzt. Sie werden von einschlgigen Lieferanten b e z o g e n u n d n i c h t s e l b s t g e f e r t i g t .

Fr Ingenieurinnen und Ingenieure ist es wichtig zu wissen, auf welche Weise standardmigeVerbindungstechniken genutzt werden knnen (Konstruktion II im 2. Studiensemester) und wieman diese in Technischen Zeichnungen symbolhaft darstellt.

Im Folgenden werden die wichtigsten Fgetechniken kurz erlutert und hufig verwendeten Norm-

teile und deren symbolische Darstellung vorgestellt.Interessante Internetseite: http://www.konstruktionsatlas.de/index.shtml

4.2.1 Schraubenverbindungen

Durch das Anziehen der Verbindung werden die Bauteile verspannt und dadurch aufeinander ge-presst ( r e i b s c h l s s i g e V e r b i n d u n g ) .Auf diese Weise knnen Krfte und/oder Drehmomente bertragen werden.

Schrauben werden, zustzlich zur Art ihres Gewindes, nach Kopf- und Schaftform unterschieden.Bezeichnungsbeispiel: Sechskant-Schaftschraube mit Regelgewinde.

Beispiele fr Kopfformen von Schrauben

Sechskantschraube(DIN EN 24014)

Zylinderschraube(hier mit Innensechskant; Inbusschraube)(DIN EN ISO 4762)

Flachkopfschraube mit Schlitz(DIN EN ISO 1580)

Senkschraube mit Kreuzschlitz(DIN EN ISO 7046)

Linsen-Senkschraube(DIN EN ISO 7047)

Augenschraube (DIN 444)


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Wichtige Proportionen von Sechskant- und Zylinderschrauben, Schraubverbindung

Darstellung von Schraubverbindungen

Nachfolgend ist eine Schraubverbindungen im Axialschnitt gezeigt.

D i e D a r s t e l l u n g d e s A u e n g e w i n d e s ( S c h r a u b e ) h a t s t e t sV o r r a n g v o r d e m I n n e n g e w i n d e ( M u t t e r ) .

Daher werden die Linien des Muttergewindes in dem von dem Schraubengewinde (allg. Bolzen-gewinde) verdeckten Bereich nicht dargestellt.

Darstellung von Schraubverbindungen im Axialschnitt

Die nchste Abbildung zeigt Schraubverbindungen im Radialschnitt. Die Darstellung des Bolzen-gewindes hat auch hier Vorrang vor der Darstellung des Muttergewindes! Daher werden die Liniendes Muttergewindes in dem von dem Bolzengewinde verdeckten Bereich nicht dargestellt.


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Darstellung von Schraubverbindungen im Radialschnitt

Achten Sie bei der Darstellung von Verschraubungen insbesondere auf:

Sackloch: Der Schneidwinkel eines Metallbohrers betrgt blicherweise 118! Grundlochberhang: Bei Sacklochgewinden nicht zu gering ausfhren! Korrekte Schraffuren!

Darstellung von Verschraubungselementen

Schrauben, Gewindestifte, Muttern, Unterlegscheiben und Sicherungselemente werden, sieht manvom Gewinde ab, meist detailgetreu (hin und wieder aber auch vereinfacht) dargestellt.

Darstellung einer Sechskantschraube

Verschraubungselemente werden mit genormten Bezeichnungen in Stcklisten aufgefhrt.So lautet z.B. die Bezeichnung fr eine Sechskantschraube mit Nenndurchmesser = 10 mm, Ln-ge = 40 mm und Festigkeitsklasse 8.8 (verschlsselt: Zugfestigkeit: 800 N/mm, Streckgrenze 0,8x 800 N/mm = 640 N/mm): Sechskantschraube DIN EN 24014 M10 x 40- 8.8

4.2.2 Nietverbindungen

Nietverbindungen sindnicht-lsbare Verbin-dungen und werden,unabhngig vom Mate-rial, kalt geschlossen.Lediglich Stahlnieten abetwa 10 mm werden

warm geschlossen(Hellrotglut: ca.1000C).


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4.2.3 Verbindungen mit Stiften und Bolzen

Stiftesind zylindrische Bauteile die zur p a s s g e n a u e n F i x i e r u n g von Bauteilen dienen.Ein simpler, aber berhmter, Vertreter ist der so genannte Drahtstift - oder auch Nagel genannt.

Bolzensind ebenfalls zylindrische Bauteile. Sie dienen zur d r e h g e l e n k i g e n V e r b i n d u n g von Bauteilen. So werden beispielsweise die Kettenglieder einer Fahrradkette mit Bolzen verbun-den (und nicht mit Stiften).

Abwendungs-Beispiel:


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4.2.4 Welle-Nabe-Verbindungen

Welle-/Nabenverbindungen dienen zur Drehmitnahme von Bauteilen wie Zahnrdern, Riemen-scheiben, Schwungscheiben etc. auf Maschinenwellen.

Bei kleineren Drehmomenten und einfacheren Anwendungen knnen Stifte zur Verbindung vonNaben mit Wellen verwendet werden (siehe vorheriges Bild).

4.2.4.a Passfederverbindungen

PassfederNabe

Welle

Sicherungs-ring

Axialschnitt

Passfederverbindung(Hinweis: Welle und Passfeder sind nicht geschnitten dargestellt)

Passfedern und die entsprechenden Nuten sind in DIN 6885 genormt.

Beispiele:

Genormte Nutformen fr Wellen


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Bemaung einer Passfedernut.

Abbildung 1 Bemaung einer Passfedernut

Die nachfolgende Abbildung zeigt eine Passfederverbindung im Radial- und Axialschnitt.

Passfederverbindung (Radial- und Axialschnitt)

4.2.4.b Keilwellenverbindungen

Keilwellen sind im Prinzip Wellen mit mehreren Passfedern.

Keilwellenverbindung in Explosionsdarstellung


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Darstellungen

Keilwellen und Keilnaben werden meist vereinfacht nach DIN ISO 6413 dargestellt.

Detailgetreue und vereinfachte Darstellung einer Keilwelle

Detailgetreue und vereinfachte Darstellung einer Keilnabe

4.2.4.c Zahnwellenverbindungen

Aufbau und Wirkungsweise

Bei Zahnwellenverbindungen besitzen die Wellen eine Auenverzahnung und die Nabeneine Innenverzahnung.Kerbzahnverbindungen werden vorwiegend fr feste Verbindungenverwendet, sie eignen sich nicht fr Schiebesitze. Selbst stoartige Drehmomentewerdensicherbertragen. Vorteilhaft ist auch die feine Winkelverstellmglichkeit.


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Kerbzahnverbindung in Explosionsdarstellung

Kerbzahnverbindung (Radialschnitt)

Vereinfachte Darstellung

Die vereinfachte Darstellung von Zahnwellen und Zahnnaben ist in DIN 6413 definiert. Da es sichum Verzahnungen handelt, entspricht die vereinfachte Darstellung der von Verzahnungen. Einzel-heiten siehe Fachliteratur.

4.2.4.d Polygonverbindungen

Aufbau und Wirkungsweise

Bei Polygonverbindung erfolgt die Drehmomentbertragung mit Hilfe von Unrundprofilen. Man un-terscheidet die Profilformen P3G nach DIN 32711 und P4C nach DIN 32712. Polygonverbindun-

gen sind selbstzentrierend, zeichnen sich durch geringe Kerbwirkung aus und sind zurbertragung hoher stoartiger Drehmomente geeignet. Polygonverbindungen sind mit Festsitzund Schiebesitz herstellbar.

Die nachfolgende Abbildung zeigt die beiden Bauformen. Sie werden meist detailgetreu darge-stellt.


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Abbildung 2 Polygonverbindungen

4.2.5 Gleit- und Wlzlager

Bei G l e i t l a g e r n findet eine direkte Gleitbewegung zwischenLager und gelagertem Teil statt. Gleitlager werden blicherweisemit Fett (langsam laufend) oder l (schnell laufend) geschmiert.

In schnell laufenden Gleitlagern wird ber Scherwirkungen imlfilm Druck aufgebaut, so dass whrend des Betriebes keinFestkrperkontakt entsteht (hydrodynamische Lager: verschlei-freier Lauf!)Bei W l z l a g e r n findet eine Wlzbewegung (= Rollen +Gleiten) ber Wlzkrper, die sich zwischen Achse bzw. Welleund dem Gehuse befinden, statt. Dadurch werden Reibungs-krfte, insbesondere beim Anlaufen der Maschinen, deutlich mi-nimiert. Wlzlager sind fett oder lgeschmiert.

Je nach Richtung der Belastungskraft unterscheidet man, A x i a l - u n d R a d i a l l a g e r .

Bei Wlzlagern wird darber hinaus nach der Form der verwendeten Wlzkrperunterschieden:


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Hufig verwendete Wlzlager:

A Rillenkugellager

B Schrgkugellager

C PendelkugellagerD Zylinderrollenlager

E Nadellager

F Kegelrollenlager

G Pendelrollenlager

I Axial-Rillenkugellager

J Axial-ZylinderrollenlagerK Axial-Nadellager

Beispiel: Kegelrollenlager

4.2.6 Sicherungselemente

4.2.6.a Losdrehsicherungen fr Schrauben

Quelle:Decker,Maschinenelemente

Beispiel: Federring (Sprengring):


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4.2.6.b Axial wirksame Sicherungselemente fr Wlzlager und Naben

Sicherungsringe (Segerringe)

Hersteller von Segerringen z.B.: http://www.hugobenzing.eu

Nutmuttern mit Sicherungsblech

Nutmutter zur axialen Sicherung eines WlzlagersHaken-

schlsselAnwendungsbeispiel

Darstellung von Nutmuttern intechnischen Zeichnungen:

4.2.7 Dichtungen

4.2.7.a Statische Dichtungen

Man versteht darunter Dichtungen zwischen nicht oder nur gering bewegten Bauteilen.Typische Bauformen sind Flach- und Runddichtungen (O-Ringe). Beispiel O-Ring:


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O-Ring

Statische Dichtungen sind, je nach verwendetem Material, auch bei sehr hohen Druckdifferenzeneinsetzbar.

4.2.7.b Dynamische Dichtungen (Dichtungen zwischen bewegten Bauteilen)

Man unterscheidet b e r h r u n g s f r e i e u . b e r h r u n g s b e h a f t e t e D i c h t u n g e n . Herrscht ein Druckunterschied zwischen den beiden Seiten der Dichtung spricht man von einerS t r m u n g s d i c h t u n g andernfalls von einer S c h u t z d i c h t u n g .

Berhrungsfreie Schutzdichtungen

Berhrungsfreie Dichtungen verhindern bei fettgeschmierten Lagern Schmutzeintritt von Auen.Sie nutzen die Dichtwirkung eines engen Spaltes in den im Betrieb etwas Fett gelangt oder zu-stzlich von Auen eingepresst wird. Sie sind praktisch reibungs- und verschleifrei und werdeninsbesondere bei hheren Drehzahlen eingesetzt.

Berhrungsbehaftete Schutz- und Strmungsdichtungen

Am hufigsten werden die so genannten Radial-Wellendichtringe (Simmerringe) verwendet(DIN 3760):

Radial-Wellendichtringe bestehen aus einem Kunststoffkrper (in der Darstellung meist ge-

schwrzt), einem metallischen Versteifungsring (schraffiert) und einer Feder (durch zwei kleinekonzentrische Kreise symbolisiert), welche die Dichtlippe gegen das rotierende Bauteil andrckt.Der Kunststoff ist nach dem abzudichtendem Medium auszuwhlen.

Hersteller siehe z.B. Simrit (Freudenberg Group) http://www.simrit.de


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Einbau, Montage

Federnde Abdeckscheiben (NILOS-Ringe)

NILOS-Ringe werden insbesondere zur Abdichtung fettgeschmierter Wlzlager eingesetzt. DieDichtkante liegt unter leichtem Druck am inneren oder ueren Wlzlagerring an und schleift sichin den gehrteten Wlzlagerring ein. Das dadurch gebildete feine Labyrinth verhindert sowohl das

Austreten von Fett als auch das Eindringen von Schmutz ins Lager.Hersteller: http://www2.nilos-ring.com

Berhrungsfreie Strmungsdichtungen

Leckage ist unvermeidbar, jedoch sind berhrendeDichtungen bei schnell laufenden und evtl. zustzlichmit hohen Temperaturen beaufschlagten Bauteilen (z.B.Dampfturbinen) nicht einsetzbar.

Die Spalte betragen 0,1 bis 0,2 mm. Bei hohen Druck-differenzen werden statt Spaltdichtungen Labyrinthdich-tungen verwendet, jedoch ist bei dieser Bauform einzweigeteiltes Gehuse notwendig (siehe Dampfturbi-

nendichtung im Bild links).

4.2.8 Federn

Hufig verwendete Bauarten

Schraubenzugfeder Schraubendruckfeder Schenkelfeder

Hersteller siehe z.B.: Fa. Gutekunst: http://www.federnshop.com/default.aspx


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Tellerfedern (Groe Kraft auf kleinem Raum)

Einzelne Tellerfeder Tellerfederpakete (li.hart und re.weich) diverse Tellerfedern

Hersteller siehe z.B.: Fa. Schnorr: http://www.schnorr.de

Blattfeder

4.3 Zahnrad- und Hlltriebe

4.3.1 Zahnradgetriebe

Bauformen

Stirnradpaar Zahnstangentrieb Kegelradpaar Schneckentrieb

Stirnrder sind geradverzahnt oder, wie in den meisten Fllen, schrgverzahnt:

geradverzahnt: schrgverzahnt (typ. Ca. 15):

Bedeutung der so genannten Wlzkreise bei Zahnrdern


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Darstellung von Zahnrdern und Zahnradpaaren in Technischen Zeichnungen


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4.3.2 Hlltriebe

Ketten- und Riementriebe (Flach-, Keil- und Zahnriemen) werden als Hlltriebe bezeichnet.Beispiele:

Keilriementrieb Zahnriementrieb (Synchrontrieb) Defekter Zahnriemen

4.4 SchweiverbindungenSchweiverbindungen sindu n l s b a r e , s t o f f - s c h l s s i g e V e r b i n d u n g e n .Gut schweibar sind Kohlenstoffarme Sthle (C 0,22%). Bei hheremKohlenstoffgehalt kann es bei schnellem Auskhlen zu einer uner-wnschten Aufhrtung und dadurch zu Eigenspannungen oder Rissenkommen. Durch Vorwrmen des Nahtbereichs kann die Abkhlge-schwindigkeit gesenkt werden.

Bei Gusseisen sind Reparaturschweiungen mglich, jedoch sind Vor-wrmung und nachtrgliche Wrmebehandlung erforderlich.

4.4.1 Schweiverfahren

Schmelzschweiverfahren

Die zu verbindenden Teile werden an der Verbindungsstelle angeschmolzen, die Schmelzen flie-en ohne Druck zusammen. Zu den wichtigsten Verfahren zhlen:

Gasschmelzschweien, Lichtbogenschweien, Unterpulverschweien, Metall-Inertgasschweien(MIG), Metall-Schutzgasschweien (Metall-Inertgas MIG; Metall-Aktivgas MAG), Wolfram-Inertgasschweien (WIG) und Elektronenstrahlschweien (EB). Einzelheiten zu den Schweiver-fahren werden in der Vorlesung Fertigungstechnik behandelt.

Beispiele:

Metall-Schutzgasschweien Wolfram-Inertgasschweien

agifpic


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MIG/MAG sind Lichtbogenschweiverfahren, bei dem der abschmelzende Schweidraht von ei-nem Motor kontinuierlich nachgefhrt wird. Gleichzeitig wird die Schweistelle ber eine Dse mitKohlendioxid oder einem Edelgas begast. Dieses Gas schtzt das flssige Metall unter dem Licht-bogen vor Oxidation.

Beim MIG-Schweienwird ein Inertgas (Argon, Helium) zugefhrt, um den Luftsauerstoff von derSchweinaht fernzuhalten. Diese Schutzgase werden bentigt, um hochlegierte Sthle zu schwei-

en.Beim MAG-Schweienwird entweder mit reinem CO2oder einem Mischgas (CO2, Argon,O2) ge-arbeitet. MAG-Schweien wird bei un- und hher legierten Sthlen eingesetzt. Es ist universellanwendbar: Wenn ein metallischer Werkstoff grundstzlich schmelzschweigeeignet ist, dannlsst er sich mit diesem Verfahren fgen.

Eine WIG-Schweianlagebesteht aus einer Stromquelle, die auf Gleich- oder Wechselstrom-schweien geschaltet werden kann, und einem Schweibrenner, der mit der Stromquelle durchein Schlauchpaket verbunden ist. Im Schlauchpaket befinden sich die Schweistromleitung, dieSchutzgaszufhrung, die Steuerleitung und bei greren Brennern der Zu- und Rcklauf desKhlwassers.

Pressschweiverfahren

Die zu verbindenden Teile werden an den Verbindungsstellen zusammengepresst und rtlich er-wrmt (z.B. Punktschweien und Reibschweien).

4.4.2 Nahtarten

Alle Schweinhte lassen sich auf drei Grundformen zurckfhren

Die nachfolgende Abbildung zeigt die wichtigsten Ausfhrungsformen von Schweinhten undzugehrigen Nahtfugen sowie deren Symbole.


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Nahtformen fr Schmelzschweiverbindungen (DIN EN 22533)


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Beispiele fr die Kennzeichnung von Schweinhten mit Symbolen

Beispiel: V-Naht mit Gegenlage

Beispiel: Einseitige Flachkehlnaht

a 3 a 3

(Naht auf Pfeilseite) (Naht auf Gegenseite)

Beispiel: Doppelseitige Flachkehlnaht

a 3

a 3111 / ISO 25817-C /

ISO 6947-PB /

EN 499-E 38 2 RR

Doppelseitige Flachkehlnaht, hergestellt mit Lichtbogen-

Handschweien Ordnungsnummer 111 nach DIN EN 24063,

Bewertungsgruppe C nach DIN EN 25817, Horizontal-

Vertikalposition PB nach DIN EN ISO 6947, umhllte

Stabelektroden nach EN 499-E 38 2 RR

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