Schweißgerecht konstruieren: Was eine Schweißkonstruktion fertigungstauglich macht

Eine Schweißkonstruktion verbindet Bleche, Profile oder Rohre durch Schweißnähte zu einem tragenden Bauteil. Ob sie sich maßhaltig und zu vernünftigen Kosten fertigen lässt, entscheidet sich zum größten Teil in der Konstruktion und nicht erst an der Schweißstation. Dieser Artikel fasst die Punkte zusammen, die in der Praxis den Unterschied machen.

Wann eine Schweißkonstruktion die richtige Wahl ist

Rahmen, Gestelle, Konsolen und Maschinenunterbauten werden häufig geschweißt. Gegenüber Guss oder einem Bauteil aus dem Vollen lohnt sich das vor allem bei großen Abmessungen, bei Einzelstücken und kleinen Serien und dort, wo sich die Konstruktion noch ändern kann. Eine Gussform rechnet sich erst über die Stückzahl, eine Schweißkonstruktion lässt sich von Teil zu Teil anpassen.

Zugänglichkeit der Nähte

Jede Naht, die auf der Zeichnung steht, muss der Schweißer auch erreichen. Der Brenner braucht Platz und einen sinnvollen Anstellwinkel. Innenliegende Nähte, enge Ecken und Nähte, die erst nach dem Einsetzen eines weiteren Teils geschweißt werden könnten, sind typische Stolpersteine. Hilfreich ist, beim Konstruieren die Reihenfolge mitzudenken, in der die Einzelteile zusammengesetzt und geschweißt werden.

Wärme, Schrumpfung und Verzug

Beim Schweißen wird Wärme eingebracht, und beim Abkühlen schrumpft die Naht. Das zieht das Bauteil aus der Form. Je mehr Nahtvolumen, desto mehr Verzug. Deshalb gilt: Nähte nicht größer auslegen, als die Festigkeit verlangt, Nähte möglichst symmetrisch anordnen und Nahtanhäufungen vermeiden, etwa dort, wo sich mehrere Nähte an einem Punkt kreuzen.

Funktionsflächen mit engen Toleranzen, etwa Lagersitze oder Anschraubflächen, werden in der Regel erst nach dem Schweißen bearbeitet. Wer das von Anfang an einplant und dafür Bearbeitungszugabe vorsieht, vermeidet Nacharbeit. Bei Serienteilen hält eine Schweißvorrichtung die Einzelteile in Position und begrenzt den Verzug von Teil zu Teil gleichbleibend.

Nahtvorbereitung und Toleranzen

Stoßart und Fugenform gehören eindeutig auf die Zeichnung: Kehlnaht oder Stumpfnaht, welche Nahtdicke, welche Vorbereitung der Kanten. Für die Maßtoleranzen gibt es mit der DIN EN ISO 13920 eigene Allgemeintoleranzen für Schweißkonstruktionen. Engere Toleranzen sind möglich, kosten aber Aufwand. Sie sollten dort stehen, wo die Funktion sie verlangt, und nicht pauschal auf dem ganzen Bauteil.

Stahl oder Edelstahl

Baustahl ist gut schweißbar und günstig. Edelstahl wird gewählt, wo Korrosion oder Hygiene es verlangen, etwa in der Lebensmittelindustrie. Er dehnt sich bei Wärme stärker aus als Baustahl und verzieht sich entsprechend mehr. Nach dem Schweißen müssen Anlauffarben entfernt werden, damit die Korrosionsbeständigkeit erhalten bleibt. In hygienisch sensiblen Bereichen kommen glatte, spaltfreie Nähte hinzu.

Schweißverfahren

Im Stahl- und Maschinenbau sind zwei Verfahren am häufigsten. MAG-Schweißen ist schnell und wirtschaftlich und die übliche Wahl für Baustahl. WIG-Schweißen ist langsamer, liefert aber saubere, kontrollierte Nähte und eignet sich für Edelstahl, dünne Bleche und sichtbare Nähte. Das Elektrodenschweißen ergänzt beide, etwa bei schwer zugänglichen Stellen. Tomasic schweißt Baugruppen aus Stahl und Edelstahl mit allen drei Verfahren.

Ausführungsklasse nach EN 1090

Ist das Bauteil ein tragendes Stahlbauteil, legt der Planer nach EN 1090 eine Ausführungsklasse fest, von EXC1 bis EXC4. Sie bestimmt, welche Anforderungen an Fertigung, Prüfung und Dokumentation gelten. Die Klasse gehört auf die Zeichnung oder in die Anfrage, denn der fertigende Betrieb muss für sie zertifiziert sein. Tomasic ist nach EN 1090 in der Ausführungsklasse EXC2 zertifiziert.

Was in Zeichnung und Anfrage gehört

Eine Schweißkonstruktion lässt sich zuverlässig anbieten, wenn Werkstoff, Nahtangaben mit Stoßart und Nahtdicke, die Toleranzklasse, gegebenenfalls die Ausführungsklasse, die Stückzahl, die gewünschte Oberflächenbehandlung und eventuelle Prüfanforderungen feststehen. Bei Tomasic laufen Konstruktion und Schweißfertigung im Haus, die Oberflächenbehandlung übernehmen Partnerbetriebe.