Auslegung einer KE-Schweißung

Beim Buckelsschweißen bestimmen die Geometrie der Bauteile und deren Vorbereitung die Ausprägung der Schweißnaht. Es gibt sehr viele unterschiedliche Formen von Schweißbuckeln und somit keine allgemein gültigen Regeln.

Die Festigkeit einer Buckelschweißverbindung muss für daher für jede Applikation bei der Konstruktion der Baugruppe festgelegt werden. Der Konstrukteur bestimmt die Anforderung an die Verbindung und definiert die Prüfkraft, sowie die Prüfmethode. Eine Vorgehensweise zur überschlägigen Ermittlung der Festigkeit einer Schweißverbindung ist nachstehend beschrieben.

Schweißtechnologie
KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN KAPKΩN

Die theoretische Festigkeit von Buckelschweißverbindungen lässt sich überschlägig wie folgt ermitteln:

1. Erfassen der theoretisch verschweißten Fläche (Fläche der Schweißbuckel nach dem Verschweißen) Beispiel Buckelmutter M8 DIN 928 auf ein Blech mit der Dicke 1 mm:

  • Schätzen des Abschmelzweges des Schweißbuckel während der Schweißung (z.B. 1,5 mm)
  • Errechnen der nach dem Schweißen theoretisch entstehenden Fläche bei dieser Buckelhöhe (Fläche pro Buckel 4,5mm², Gesamtfläche = 4 Buckel x 4,5 mm² = 18 mm²)
  • Errechnen des Buckelumfangs ca. 10 mm/Buckel ergibt 40 mm und multiplizieren mit der Blechdicke (z.B. 1mm ) 40 mm²
  • Ermitteln des Materialkennwerts maximale Bruchspannung bei gerader Zugbelastung (z.B. 350 N/mm² für die Mutter und 300 N/mm² für das Blech)
  • Errechnen der theoterischen maximal ertragbaren Kopfzugkraft für die Mutter 18mm²x350N/mm²= 6300 N bzw. Scherzugkraft für das Blech 400 mm²x3000 N/mm²x0,611=7200 N
  • Abgleich mit der Zeichnung, ob die geringere der beiden theoretischen Belastbarkeit den Anforderungen an die Verbindung entspricht

2. Belasten der Mutter mit der theoretisch ermittelten Kraft

3. Analysieren des Versagensverhaltens und Beurteilen der Schweißfestigkeit nach den folgenden Kriterien:

  • Die Kraft wird erreicht, die Verbinddung hält die Schweißnaht ist in Ordnung
  • die Mutter reißt im Material ab und es bleiben Reste der Mutter auf dem Blech die Schweißnaht ist in Ordnung
  • die Mutter reißt Löcher in das Blech (sogenanntes Ausknöpfen) die Schweißnaht ist in Ordnung
  • Mutter und Blech trennen sich beim Erreichen der Maximalkraft ohne das Fall a oder b eintreten Prüfen, ob ein kristalliner Bruch mit deutlicher rauer Oberfläche ausgebildet hat, wenn ja ist die Schweißung i.O.
  • Mutter und Blech trennen sich vor dem Erreichen der Maximalkraft ohne das Fall a oder b eintreten die Schweißung ist n.i.O. und muss neu parametriert werden

Neben der Messung der ertragbaren Festigkeit durch zerstörende Prüfung, geben die bekannten metallurgischen Untersuchungen (Makro- und Mikroschliffe) Auskunft über die Gefüge der beiden Bauteile nach der Schweißung. Kriterium für das Gelingen einer Schweißnaht ist das Fehlen von Rissen oder Trennlinien. Es sollten sich über den gesamten Nahtverlauf harmonische Übergänge ausbilden.