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Aufrufe: 0 Autor: Site-Editor Veröffentlichungszeit: 16.09.2026 Herkunft: Website
Schweißverformungen sind ein häufiges Problem im Stahlbau und im Stahlbau . Übermäßige Verformung kann die Maßhaltigkeit von Stahlbauteilen beeinträchtigen, zu Schwierigkeiten bei der Montage und Installation führen und die Gesamtleistung der fertigen Stahlkonstruktion beeinträchtigen.
In schweren Fällen kann die Schweißverformung auch zu zusätzlichen Biegemomenten, Sekundärspannungen und Ausrichtungsproblemen führen. Daher ist eine wirksame Kontrolle des Schweißverzugs ein wichtiger Bestandteil der Konstruktion, Fertigung und des Qualitätsmanagements von Stahlkonstruktionen.
Beim Schweißen wird der Stahl um die Schweißnaht herum schnell erhitzt und kühlt dann ungleichmäßig ab. Diese ungleichmäßige thermische Ausdehnung und Kontraktion kann Folgendes verursachen:
Winkelverformung
Längsschrumpfung
Querschrumpfung
Biegeverformung
Verdrehen
Lokales Knicken
Gesamtmaßabweichung
Das Ausmaß der Verformung hängt von Faktoren wie Blechdicke, Schweißnahtgröße, Wärmeeintrag, Verbindungsdesign, Schweißreihenfolge, Einspannbedingungen und Materialeigenschaften ab.
Wenn die Anforderungen an die Schweißnahtqualität und die strukturelle Festigkeit weiterhin erfüllt werden können, sollten der Nutwinkel und der Wurzelspalt so klein wie möglich gehalten werden.
Die Reduzierung der Menge an abgelagertem Schweißgut trägt dazu bei, den Wärmeeintrag und die Schweißschrumpfung zu reduzieren.
Bei geeigneten Stählen mit Streckgrenzen unter etwa 345 MPa und relativ geringer Härtbarkeit sollte eine übermäßige Wärmeeinbringung vermieden werden.
Sofern das anwendbare Schweißverfahren dies zulässt, sollten die Vorwärm- und Zwischenlagentemperaturen angemessen kontrolliert werden.
Schweißverfahren mit geringem Wärmeeintrag, wie beispielsweise das CO₂-Schutzgasschweißen , können dazu beitragen, thermische Verformungen zu reduzieren.
Alle Schweißparameter sollten den genehmigten Schweißverfahren und den geltenden Projektstandards entsprechen.
Bei dicken Stahlblechen wird im Allgemeinen das Mehrlagenschweißen dem Auftragen einer großen Schweißnaht in einem einzigen Durchgang vorgezogen.
Das Mehrdurchgangsschweißen sorgt für eine bessere Kontrolle der Wärmeverteilung und hilft, übermäßige lokale Verformungen zu reduzieren.
Bei Längsversteifungen und Querversteifungen kann das intermittierende Schweißen die Gesamtmenge an Schweißgut und die Wärmezufuhr reduzieren, wenn die strukturellen Konstruktionsanforderungen dies zulassen.
Allerdings sollte kontinuierliches Schweißen verwendet werden, wenn dies aufgrund von Strukturberechnungen, Ermüdungsanforderungen, Dichtungsanforderungen oder Projektspezifikationen erforderlich ist.
Wenn beide Seiten einer Verbindung zugänglich sind, sollte eine symmetrische doppelseitige Nut in Betracht gezogen werden.
Beim Mehrlagenschweißen sollten die Schweißnähte nach Möglichkeit symmetrisch um die neutrale Achse des Bauteils angeordnet werden.
Dies trägt dazu bei, Schweißschrumpfungen auszugleichen und Winkelverzerrungen zu reduzieren.
Für dicke T-Verbindungen oder Kreuzverbindungen sind Nutnähte möglicherweise besser geeignet als große herkömmliche Kehlnähte.
Bei richtiger Auslegung kann das Nutschweißen das erforderliche Schweißgutvolumen reduzieren und gleichzeitig die erforderliche Verbindungsfestigkeit beibehalten.
Um den zu erwartenden Winkelverzug auszugleichen, kann vor dem Schweißen eine Voreinstellung oder Rückverformung vorgenommen werden.
Nach dem Schweißen und Abkühlen kann sich das Bauteil wieder der gewünschten Geometrie annähern.
Diese Methode wird häufig für Stahlträger, H-Profile, Platten und andere gefertigte Komponenten verwendet.
Bei der Herstellung können Maßzugaben berücksichtigt werden, um die erwartete Schrumpfung in Längs- und Querrichtung auszugleichen.
Beispielsweise erfordern vorgefertigte H-Profile möglicherweise eine zusätzliche Länge, um die Längsschrumpfung der Schweißnaht auszugleichen.
Der tatsächliche Zuschuss sollte ermittelt werden nach:
Komponentenabmessungen
Plattenstärke
Schweißnahtgröße
Schweißprozess
Gelenkkonfiguration
Erfahrung in der Fertigung
Zugelassene Schweißverfahren
Anstatt sich auf einen einzigen festen Wert zu verlassen, sollten Schrumpfungszuschläge entsprechend den tatsächlichen Produktionsbedingungen überprüft werden.
Bei langen Stahlbauteilen lässt sich die Verdrehung häufig reduzieren, indem die Ebenheit der Stahlplatten und die Genauigkeit der Komponentenmontage verbessert werden.
Wichtige Faktoren sind:
Genaue Rillenwinkel
Konsistente Wurzellücken
Korrekte Ausrichtung der Elemente
Richtige Schweißnahtpositionierung
Genaue Elektroden- oder Schweißbrennerausrichtung
Gleichbleibende Schweißparameter
Die Aufrechterhaltung gleichmäßiger Schweißbedingungen entlang der gesamten Komponente trägt dazu bei, ungleichmäßige Längs- und Winkelverformungen zu reduzieren.
Bei der Konstruktionsplanung sollten unnötige Schweißnähte nach Möglichkeit vermieden werden.
Gegebenenfalls können anstelle stark geschweißter Baugruppen auch gewalzte Stahlprofile, geformte Bauteile oder genormte Profile verwendet werden.
Die Reduzierung der Anzahl und Größe der Schweißnähte kann helfen:
Reduzieren Sie den Wärmeeintrag beim Schweißen
Verformung minimieren
Reduzieren Sie die Herstellungszeit
Geringere Korrekturkosten
Verbessern Sie die Produktionseffizienz
Schweißnähte sollten so nah wie möglich an der neutralen Achse oder Mittellinie des Abschnitts positioniert werden.
Durch symmetrische Schweißnahtanordnungen kann die durch ungleichmäßige Schrumpfung verursachte Biegeverformung reduziert werden.
Auch Schweißnahtkonzentrationen sollten vermieden werden, da eng beieinander liegende Schweißnähte zu übermäßiger Wärmeansammlung und lokaler Verformung führen können.
Bei Bauteilen mit mehreren Schweißnähten ist eine entsprechende Schweißreihenfolge unerlässlich.
Geeignete Methoden können je nach Bauteildesign sein:
Symmetrisches Schweißen
Hinterschrittschweißen
Überspringen Sie das Schweißen
Segmentschweißen
Schweißen von der Mitte zu beiden Enden
Eine gut geplante Reihenfolge trägt zu einer gleichmäßigeren Wärmeverteilung bei und verhindert, dass sich Verformungen in eine Richtung ansammeln.
Durch die konstruktive Gestaltung sollen unnötige Schweißverbindungen minimiert werden.
Wo praktisch, können gewalzte Profile oder geformte Stahlkomponenten gefertigte Schweißteile ersetzen und so die Anzahl der Versteifungen und Schweißverbindungen reduzieren.
Dadurch können sowohl die Schweißverformung als auch die anschließenden Richtarbeiten deutlich reduziert werden.
Bei Stoßverbindungen dicker Bleche erfordert eine X-Nut-Verbindung möglicherweise weniger aufgetragenes Schweißgut als eine herkömmliche V-Nut-Verbindung.
Die Reduzierung des Schweißgutvolumens trägt zur Reduzierung bei:
Schweißwärmeeintrag
Querschrumpfung
Winkelverformung
Reststress
Für T-Verbindungen, die für die strukturelle Festigkeit keine großen Schweißnähte erfordern, sollte die minimale praktische Kehlnahtgröße gemäß den geltenden Konstruktionsanforderungen ausgewählt werden.
Wo es die baulichen Gegebenheiten zulassen, können auch intermittierende Schweißnähte dazu beitragen, Verformungen zu reduzieren.
Schweißverformungen sollten bereits in der Strukturentwurfsphase berücksichtigt werden und nicht nur während der Fertigung.
Bei dünnen Stahlblechkonstruktionen sollten die entsprechende Blechdicke, der Versteifungsabstand und die Schweißnahtgröße ausgewählt werden, um die strukturelle Stabilität zu verbessern und die Wellenverformung zu reduzieren.
Einfache und regelmäßige Strukturkonfigurationen sind im Allgemeinen einfacher herzustellen und zu kontrollieren als unnötig komplexe Schweißgeometrien.
Bei vielen Schweißkonstruktionen kann die Schrumpfung in Querrichtung größer sein als die Schrumpfung in Längsrichtung.
Aus diesem Grund sollten die Ausrichtung und Lage der Schweißnaht bei der Konstruktion sorgfältig berücksichtigt werden.
Wo möglich sollten Schweißnähte:
Symmetrisch angeordnet sein
In der Nähe der Mittellinie des Abschnitts angeordnet sein
Vermeiden Sie übermäßige Konzentration
Seien Sie so ausgerichtet, dass Verformungen in kritischen Richtungen minimiert werden
Diese Maßnahmen tragen dazu bei, Biegungen, Verdrehungen und Maßabweichungen nach dem Schweißen zu reduzieren.
Selbst bei geeigneten Kontrollmaßnahmen kann es dennoch zu einer gewissen Verformung kommen.
Zu den gängigen Korrekturmethoden gehören:
Mechanisches Richten
Kontrolliertes Glätten durch Hitze
Drücken Sie Korrektur
Flammrichten, wo zulässig
Lokale mechanische Anpassung
Korrekturarbeiten sollten sorgfältig durchgeführt werden, um eine Beschädigung des Stahls, die Entstehung von Rissen oder eine Beeinträchtigung der Materialeigenschaften zu vermeiden.
Eine wirksame Kontrolle der Schweißverformung erfordert eine Koordination zwischen Strukturdesign, Schweißverfahrensentwicklung, Fertigung, Montage, Schweißsequenz und Qualitätsprüfung.
Der effektivste Ansatz besteht darin, übermäßige Verformungen vor und während des Schweißens zu verhindern, anstatt sich nach der Fertigung stark auf Korrekturen zu verlassen.
Durch die Kontrolle der Schweißnahtgröße, des Wärmeeintrags, des Verbindungsdesigns, der Schweißreihenfolge, der Montagegenauigkeit und der Schrumpfzugabe können Stahlhersteller eine höhere Maßgenauigkeit, eine bessere Installationseffizienz und eine zuverlässigere strukturelle Leistung erreichen.
