Schweißbaugruppen aus Blech bilden das Rückgrat moderner Stahlbau- und Maschinenbaukonstruktionen. Von Gehäusen und Tragstrukturen über Fahrgestelle bis hin zu komplexen Funktionsbaugruppen – überall dort, wo einzelne Blechteile zu belastbaren Einheiten zusammengefügt werden müssen, kommen geschweißte Baugruppen zum Einsatz. Schweißbaugruppen verbinden dabei die Vorteile der Blechbearbeitung, nämlich Leichtbau, hohe Gestaltungsfreiheit und wirtschaftliche Fertigung, mit der strukturellen Integrität einer stoffschlüssigen Verbindung. Die FUTRONIKA AG fertigt als zertifizierter Maschinenbau-Dienstleister im Großraum München Schweißbaugruppen aus Blech nach höchsten Qualitätsstandards und liefert dabei von der Einzelteilfertigung bis zur montagefertigen Komplettbaugruppe alles aus einer Hand.
Was sind Schweißbaugruppen aus Blech?
Eine Schweißbaugruppe aus Blech ist ein zusammengesetztes Bauteil, das aus mehreren einzeln gefertigten Blechkomponenten durch Schweißen dauerhaft verbunden wird. Im Gegensatz zu verschraubten oder genieteten Verbindungen entsteht beim Schweißen ein stoffschlüssiger Verbund, der die gleiche oder sogar höhere Festigkeit wie das Grundmaterial erreichen kann. Schweißbaugruppen aus Blech können – abhängig von Bauteil, Schweißverfahren und Fertigungsmöglichkeiten – Materialstärken von etwa 0,5 bis 25 mm umfassen. Häufig verwendete Werkstoffe sind unlegierte Baustähle wie S235 und S355, Edelstähle wie 1.4301, 1.4404 und 1.4571 sowie Aluminiumlegierungen wie EN AW-5754. Werden zusätzlich Strangpressprofile verarbeitet, kommt beispielsweise EN AW-6060 zum Einsatz.
Der entscheidende Vorteil geschweißter Blechbaugruppen liegt in ihrer konstruktiven Flexibilität. Während Gussteile hohe Werkzeugkosten verursachen und Schmiedeteile geometrisch eingeschränkt sind, erlauben Schweißbaugruppen aus Blech die wirtschaftliche Herstellung selbst hochkomplexer Geometrien in kleinen und mittleren Losgrößen. Gerade im Sondermaschinenbau und in der Einzelteilfertigung ist diese Flexibilität unverzichtbar, da Konstruktionen häufig an spezifische Kundenanforderungen angepasst werden müssen.
Typische Anwendungsbeispiele für Schweißbaugruppen aus Blech sind Maschinengestelle und Rahmenstrukturen, Schutzverkleidungen und Gehäuse, Behälter und Trichter, Konsolen und Halterungen, Fahrwerkskomponenten sowie tragende Strukturen im Stahlbau. Je nach Einsatzzweck und Belastung werden unterschiedliche Anforderungen an die Schweißnahtqualität, die Maßhaltigkeit und die Oberflächenbeschaffenheit gestellt.
Schweißverfahren für Blechbaugruppen im Überblick
Die Wahl des richtigen Schweißverfahrens ist ein zentraler Erfolgsfaktor bei der Herstellung von Schweißbaugruppen aus Blech. Jedes Verfahren hat spezifische Stärken und Einsatzgrenzen, die sorgfältig auf die jeweilige Aufgabe abgestimmt werden müssen. In der industriellen Praxis haben sich vier Verfahren als besonders relevant für die Blechverarbeitung etabliert.
MIG/MAG-Schweißen (Metall-Inertgas / Metall-Aktivgas)
Das MIG/MAG-Schweißen nach DIN EN ISO 4063, Prozess 131 beziehungsweise 135, zählt zu den am häufigsten eingesetzten Schweißverfahren in der Blechfertigung. Es eignet sich – abhängig von Werkstoff, Bauteilgeometrie und Anlagentechnik – bereits für dünne Bleche und zeichnet sich durch hohe Abschmelzleistung und Wirtschaftlichkeit aus. Beim MAG-Schweißen werden un- und niedriglegierte Stähle üblicherweise mit aktiven Schutzgasen verarbeitet, beispielsweise mit einem Argon-CO₂-Gemisch der Gruppe M21 nach DIN EN ISO 14175. Auch Edelstahl wird häufig mit argonreichen Gasen mit geringem Aktivgasanteil im MAG-Verfahren geschweißt. Das MIG-Verfahren mit inertem Schutzgas wie Argon oder Argon-Helium-Gemischen kommt vor allem bei Aluminium und anderen Nichteisenmetallen zum Einsatz. Moderne Impulslichtbogenverfahren ermöglichen einen kontrollierten, spritzerarmen Werkstoffübergang und können die Nacharbeit bei dünnwandigen Schweißbaugruppen deutlich reduzieren.
WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas / TIG)
Das WIG-Schweißen nach DIN EN ISO 4063 – Prozess 141 mit beziehungsweise Prozess 142 ohne Zusatzwerkstoff – eignet sich besonders für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Nahtqualität und Optik. Der gut kontrollierbare Wärmeeintrag ermöglicht das Schweißen dünner Bleche, abhängig von Werkstoff, Bauteilgeometrie und Anlagentechnik auch ab etwa 0,5 mm. Bei fachgerechter Schutzgasführung entstehen saubere und spritzerarme Schweißnähte mit geringem Nacharbeitsaufwand.
WIG wird daher häufig für Edelstahlbauteile in der Lebensmittel-, Pharma- und Medizintechnik eingesetzt. Entscheidend sind dort jedoch die geforderte Nahtqualität und hygienegerechte Ausführung; das Verfahren ist nicht grundsätzlich vorgeschrieben. Eine geeignete Formierung und gegebenenfalls Nachbehandlung sind erforderlich, um Oxidation zu begrenzen und die Korrosionsbeständigkeit zu erhalten. Gegenüber MIG/MAG bietet WIG meist eine bessere Prozesskontrolle, weist jedoch eine geringere Abschmelzleistung und Schweißgeschwindigkeit auf.
Widerstandspunktschweißen
Das Widerstandspunktschweißen nach DIN EN ISO 4063, Prozess 21, ist ein wirtschaftliches Verfahren zum Verbinden überlappender Bleche. Dabei fließt Strom über zwei Elektroden durch die aufeinandergepressten Bleche. Die entstehende Widerstandswärme bildet an der Kontaktfläche eine punktförmige Schweißlinse. Die kurzen, von Werkstoff und Blechdicke abhängigen Schweißzeiten ermöglichen hohe Taktleistungen. Das Verfahren wird vor allem bei dünnen bis mittleren Blechdicken in der Serienfertigung von Gehäusen, Verkleidungen und Karosserieteilen eingesetzt. Da kein Zusatzwerkstoff benötigt wird und der Wärmeeintrag örtlich begrenzt ist, bleiben Verzug und Wärmeeinfluss meist vergleichsweise gering.
Laserstrahlschweißen
Das Laserstrahlschweißen nach DIN EN ISO 4063, Prozess 52, ist ein hochpräzises und leistungsfähiges Fügeverfahren für Blechbaugruppen. Der fokussierte Laserstrahl erzeugt schmale Schweißnähte mit vergleichsweise geringem Wärmeeintrag und kleiner Wärmeeinflusszone. Dadurch bleibt der thermische Verzug meist gering, was insbesondere bei maßkritischen Bauteilen von Vorteil ist.
Abhängig von Werkstoff, Blechdicke, Nahtgeometrie und Laserleistung sind hohe Schweißgeschwindigkeiten und größere Einschweißtiefen in einem Durchgang möglich. Das Verfahren stellt jedoch hohe Anforderungen an die Bauteilvorbereitung, Positionierung und Fixierung, da nur geringe und gleichmäßige Spaltmaße zuverlässig verarbeitet werden können. Präzise Schneid- und Biegeprozesse sowie gegebenenfalls eine geeignete Nahtverfolgung sind daher wichtige Voraussetzungen.
Qualitätsnormen und Ausführungsklassen für Schweißbaugruppen
Die normgerechte Fertigung von Schweißbaugruppen aus Blech erfordert die Einhaltung eines umfassenden Regelwerks, das sowohl die Qualifikation des Betriebs als auch die Schweißprozesse und die Prüfverfahren abdeckt. Zwei Normenreihen stehen dabei im Mittelpunkt: die DIN EN 1090 für die Ausführung von Stahl- und Aluminiumtragwerken sowie die ISO 3834 für Qualitätsanforderungen an das Schmelzschweißen.
Die DIN EN 1090 definiert vier Ausführungsklassen (EXC1 bis EXC4), die sich nach der Sicherheitsrelevanz und den Beanspruchungsbedingungen der Konstruktion richten. EXC1 umfasst vorwiegend ruhend beanspruchte Tragwerke mit geringer Schadensfolge, etwa einfache Geländer oder untergeordnete Tragstrukturen. EXC2 deckt den überwiegenden Teil des allgemeinen Stahlbaus ab, einschließlich Treppen, Bühnen und mittlerer Tragwerke. EXC3 gilt für ermüdungsbeanspruchte Tragwerke mit erheblicher Schadensfolge, wie Brücken und Kranbahnträger. EXC4 schließlich betrifft Bauwerke mit außergewöhnlichen Sicherheitsanforderungen, etwa Kernkraftwerke oder Offshore-Konstruktionen. Jede Ausführungsklasse stellt unterschiedliche Anforderungen an die Schweißnahtgüte, den Prüfumfang und die Dokumentation.
Die ISO 3834 ergänzt die DIN EN 1090 durch die Definition dreier Qualitätsstufen für das Schmelzschweißen. ISO 3834-4 beschreibt elementare Qualitätsanforderungen, ISO 3834-3 Standard-Qualitätsanforderungen und ISO 3834-2 umfassende Qualitätsanforderungen. Für die Ausführungsklasse EXC2 ist mindestens ISO 3834-3 erforderlich, während EXC3 und EXC4 die Erfüllung von ISO 3834-2 voraussetzen. Die FUTRONIKA AG arbeitet nach ISO 3834-2 und erfüllt damit die höchsten Qualitätsanforderungen an die Schweißfertigung. Dies umfasst unter anderem die Beschäftigung einer verantwortlichen Schweißaufsichtsperson nach DIN EN ISO 14731, die Qualifikation aller Schweißer nach DIN EN ISO 9606-1 sowie die Validierung aller Schweißverfahren durch Schweißverfahrensprüfungen nach DIN EN ISO 15614-1. Ein systematisches Qualitätsmanagement stellt sicher, dass diese Anforderungen in jedem Fertigungsschritt eingehalten werden.
Schweißnahtvorbereitung: Grundlage jeder hochwertigen Schweißbaugruppe
Die Qualität einer Schweißbaugruppe aus Blech wird maßgeblich durch die Sorgfalt der Schweißnahtvorbereitung bestimmt. Eine unzureichende Vorbereitung ist die häufigste Ursache für Schweißfehler wie Bindefehler, Porosität und Rissbildung. Die Schweißnahtvorbereitung umfasst mehrere aufeinander abgestimmte Arbeitsschritte, die je nach Werkstoff, Blechstärke und geforderter Nahtqualität variieren.
Der erste Schritt ist die werkstoff- und verfahrensgerechte Vorbereitung der Schweißfuge. Bei dünnen Blechen kann häufig eine I-Naht ohne Anfasung ausreichen. Mit zunehmender Materialstärke kommen je nach Schweißverfahren und geforderter Durchschweißung unter anderem V-, Doppel-V- oder andere Nahtformen zum Einsatz. Doppel-V-Nähte können bei beidseitiger Zugänglichkeit das Schweißgutvolumen und den Verzug reduzieren. Die Fugengeometrie richtet sich bei Stählen nach DIN EN ISO 9692-1 beziehungsweise nach der Schweißanweisung. Die Fugenflanken werden beispielsweise durch Fräsen, Schleifen oder thermische Verfahren hergestellt und müssen frei von Zunder, Rost, Öl und Feuchtigkeit sein.
Die sorgfältige Reinigung der Schweißzone ist entscheidend für die Nahtqualität. Der erforderliche Reinigungsbereich richtet sich nach Werkstoff, Verfahren und Schweißanweisung. Bei Edelstahl müssen Fremdeisen und andere Verunreinigungen vermieden werden, da sie die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen können. Aluminium besitzt eine Oxidschicht mit einem Schmelzpunkt von etwa 2.060 °C, die vor dem Schweißen möglichst zeitnah mechanisch oder chemisch entfernt werden sollte. Hierfür eignen sich unter anderem ausschließlich für Aluminium verwendete Edelstahlbürsten sowie geeignete Entfettungsmittel.
Zur Schweißnahtvorbereitung gehört auch die präzise Positionierung und Fixierung der Einzelteile. Hierfür werden in der professionellen Schweißfertigung spezielle Schweißvorrichtungen eingesetzt, die die Bauteile in der korrekten Position halten und gleichzeitig den Zugang zu den Schweißnähten ermöglichen. Im Vorrichtungsbau der FUTRONIKA AG werden maßgeschneiderte Schweiß- und Spannvorrichtungen entwickelt. Sie ermöglichen eine präzise und wiederholbare Positionierung der Einzelteile und schaffen damit eine wichtige Grundlage für maßhaltige Schweißbaugruppen. Abhängig von Bauteilgeometrie, Vorrichtung und Schweißprozess sind Positioniergenauigkeiten bis etwa ±0,1 mm erreichbar..
Verzugskontrolle bei Schweißbaugruppen aus Blech
Thermischer Verzug ist die größte fertigungstechnische Herausforderung bei der Herstellung von Schweißbaugruppen Blech. Durch die lokale Erwärmung auf Schmelztemperatur und die anschließende Abkühlung entstehen Eigenspannungen und Verformungen, die ohne geeignete Gegenmaßnahmen die Maßhaltigkeit der Baugruppe erheblich beeinträchtigen können. Bei dünnen Blechen unter 3 mm Materialstärke ist der Verzug besonders ausgeprägt, da die geringe Masse nur wenig Wärme aufnehmen kann und die Temperaturgradienten entsprechend steil sind.
Bereits in der Konstruktionsphase können wesentliche Weichen für die Verzugsminimierung gestellt werden. Eine schweißgerechte Konstruktion zeichnet sich durch eine symmetrische Anordnung der Schweißnähte, die Vermeidung unnötiger Nahtanhäufungen und die Wahl möglichst kleiner, aber ausreichend tragfähiger Nahtquerschnitte aus. Die Regel lautet: So wenig Schweißnahtvolumen wie möglich, so viel wie nötig. Bei einer idealisierten Kehlnaht reduziert die Halbierung des a-Maßes das theoretische Nahtvolumen um etwa 75 Prozent. Dadurch können auch Schweißaufwand, Wärmeeintrag und Verzug deutlich sinken, jedoch nicht zwingend im gleichen Verhältnis. Voraussetzung ist, dass das reduzierte a-Maß die konstruktiven und statischen Anforderungen weiterhin erfüllt.
In der Fertigung selbst stehen dem erfahrenen Schweißfachbetrieb zahlreiche Methoden zur Verzugsbeherrschung zur Verfügung. Die Festlegung einer optimalen Schweißfolge ist dabei von zentraler Bedeutung. Durch das sogenannte Pilgerschritt-Verfahren, bei dem die Schweißnaht in kurzen Abschnitten alternierend von der Mitte nach außen geschweißt wird, lassen sich Längsverzüge deutlich reduzieren. Bei symmetrisch aufgebauten Baugruppen wird ein wechselseitiges Schweißen praktiziert, bei dem abwechselnd auf beiden Seiten der Neutralachse geschweißt wird, um die Verformungen gegenseitig zu kompensieren. Darüber hinaus können gezielte Vorverformungen (Vorgaben) eingebracht werden, die den erwarteten Verzug vorwegnehmen und durch den Schweißprozess ausgeglichen werden. Diese Methode erfordert erhebliche Erfahrung.
Mechanische Maßnahmen wie das Spannen in steifen Vorrichtungen, den Einsatz von Kupfer-Wärmeableitungen und das gezielte Kühlen mit Druckluft oder feuchten Tüchern ergänzen die prozessseitigen Strategien. Nach dem Schweißen kann bei unlegierten Stählen ein Spannungsarmglühen erforderlich sein, um Eigenspannungen zu reduzieren. Die Behandlung erfolgt werkstoff- und anwendungsabhängig häufig im Bereich von etwa 550 bis 650 °C. Formabweichungen lassen sich durch kontrolliertes Flammrichten oder mechanisches Richten, beispielsweise mittels Pressen oder Rollen, korrigieren.
Sofern in der Zeichnung vereinbart, gelten die Allgemeintoleranzen nach DIN EN ISO 13920. Sie unterscheidet die Klassen A bis D für Längen- und Winkelmaße sowie E bis H für Geradheit, Ebenheit und Parallelität. Individuell angegebene Zeichnungstoleranzen haben Vorrang.
Prüfmethoden für Schweißnähte an Blechbaugruppen
Die zerstörungsfreie Prüfung von Schweißnähten ist ein wichtiger Bestandteil der Qualitätssicherung bei Schweißbaugruppen. Art und Umfang der Prüfung richten sich nach Bauteilfunktion, Werkstoff, Nahtart, Beanspruchung und den vereinbarten Qualitätsanforderungen. Bei tragenden Stahlbauteilen im Anwendungsbereich der DIN EN 1090-2 wird zusätzlich die Ausführungsklasse berücksichtigt. Die zulässigen Schweißnahtunregelmäßigkeiten werden häufig anhand der Bewertungsgruppen nach DIN EN ISO 5817 festgelegt. Grundsätzlich steigen mit höheren Qualitätsanforderungen auch Prüfaufwand und Bewertungsschärfe.
Die Sichtprüfung (VT) nach DIN EN ISO 17637 ist eine grundlegende Methode zur Kontrolle von Schweißnähten. Der Prüfumfang und die erforderliche Qualifikation des Prüfpersonals richten sich nach dem anwendbaren Regelwerk und den vereinbarten Qualitätsanforderungen. Bei tragenden Stahlbauteilen nach DIN EN 1090-2 werden die Schweißnähte grundsätzlich über ihre gesamte Länge visuell geprüft.
Die Sichtprüfung erfasst sichtbare Oberflächenunregelmäßigkeiten wie Risse, offene Poren, Einbrandkerben, Nahtüberhöhungen und Kantenversatz. Außerdem können Nahtgeometrie, Kehlnahtdicke, Nahtlänge und Oberflächenbeschaffenheit kontrolliert werden. Hierzu dienen unter anderem Schweißnahtlehren, Lupen, Spiegel, Endoskope oder Kameras.
Die Eindringprüfung (PT) nach DIN EN ISO 3452-1 ist ein empfindliches Verfahren zum Nachweis von zur Oberfläche offenen Unregelmäßigkeiten wie feinen Rissen, Poren und Bindefehlern. Dabei dringt ein fluoreszierendes oder farbiges Prüfmittel durch Kapillarwirkung in die Fehlstellen ein. Nach der vorgeschriebenen Eindringzeit wird überschüssiges Prüfmittel entfernt und ein Entwickler aufgetragen, der die Anzeigen sichtbar macht.
Das Verfahren eignet sich für nicht poröse Werkstoffe und wird besonders bei nichtmagnetisierbaren Materialien wie austenitischem Edelstahl und Aluminium eingesetzt. Die Bewertung der Anzeigen erfolgt nach DIN EN ISO 23277. Der Prüfumfang nach DIN EN 1090-2 richtet sich nach Ausführungsklasse, Nahtart und Prüfplan und kann nicht pauschal mit festen Prozentsätzen angegeben werden.
Die Durchstrahlungsprüfung (RT) nach DIN EN ISO 17636-1 für Filmtechnik beziehungsweise DIN EN ISO 17636-2 für digitale Verfahren dient der Erkennung innerer Schweißnahtunregelmäßigkeiten. Volumige Fehler wie Poren und Schlackeneinschlüsse lassen sich besonders gut erkennen; der Nachweis flächiger Fehler wie Bindefehler hängt dagegen von deren Lage zur Strahlungsrichtung ab.
Bei der Filmtechnik wird das Durchstrahlungsbild auf einem Röntgenfilm aufgezeichnet. Digitale Systeme verwenden Speicherfolien oder digitale Detektoren und erleichtern Auswertung und Archivierung. Die Bewertung erfolgt bei Schweißnähten aus Stahl, Nickel und Titan nach DIN EN ISO 10675-1. Der erforderliche Prüfumfang nach DIN EN 1090-2 richtet sich nach Ausführungsklasse, Nahtart und Prüfplan und kann nicht pauschal mit einem festen Prozentsatz angegeben werden.
Die Ultraschallprüfung (UT) nach DIN EN ISO 17640 kann abhängig von Werkstoff, Nahtgeometrie und Fehlerart eine Alternative oder Ergänzung zur RT darstellen. Die Norm ist insbesondere für Werkstoffdicken ab 8 mm vorgesehen. UT ermöglicht eine unmittelbare Auswertung und benötigt keine ionisierende Strahlung.
Dokumentation und Rückverfolgbarkeit bei Schweißbaugruppen
Eine lückenlose Dokumentation ist im modernen Schweißfachbetrieb nicht nur normative Pflicht, sondern auch ein wesentliches Instrument der Qualitätssicherung und der kontinuierlichen Verbesserung. Die Dokumentationsanforderungen für Schweißbaugruppen aus Blech sind in den einschlägigen Normen detailliert festgelegt und steigen mit der Ausführungsklasse.
Ein zentrales Dokument der schweißtechnischen Fertigung ist die Schweißanweisung (WPS) nach DIN EN ISO 15609-1. Sie definiert für einen bestimmten Anwendungsbereich die wesentlichen Schweißparameter, darunter Verfahren, Grund- und Zusatzwerkstoffe, Schutzgas, Stromstärke, Spannung, Schweißposition sowie gegebenenfalls Vorwärm- und Zwischenlagentemperatur und Nahtfolge.
Die WPS muss nach dem jeweils geltenden Regelwerk qualifiziert sein. Ein verbreiteter Weg ist die Schweißverfahrensprüfung mit WPQR nach DIN EN ISO 15614-1. Sie weist nach, dass das Verfahren innerhalb seines Geltungsbereichs Schweißverbindungen mit den geforderten Eigenschaften und zulässigen Unregelmäßigkeiten erzeugen kann.
Je nach Bauteil und vereinbarten Anforderungen umfasst die Dokumentation unter anderem Werkstoff- und Prüfbescheinigungen nach DIN EN 10204, häufig als Abnahmeprüfzeugnis 3.1, sowie gültige Schweißerprüfungsbescheinigungen nach DIN EN ISO 9606-1 für Stahl beziehungsweise DIN EN ISO 9606-2 für Aluminium. Hinzu kommen gegebenenfalls Schweißfolgepläne, Prüfberichte der durchgeführten zerstörungsfreien Prüfungen, Maßprotokolle und Wärmebehandlungsnachweise.
Für tragende Bauprodukte im Anwendungsbereich der DIN EN 1090-1 sind unabhängig von der Ausführungsklasse eine Leistungserklärung und die CE-Kennzeichnung erforderlich, sofern das Produkt unter die Bauproduktenverordnung fällt und auf dem Markt bereitgestellt wird.
Viele Anbieter gewährleisten die vollständige Rückverfolgbarkeit jeder Schweißbaugruppe von der Materialcharge bis zur fertigen Baugruppe. Durch eine konsequente Chargenverfolgung und digitale Dokumentation kann jederzeit nachvollzogen werden, welcher Schweißer mit welchen Parametern an welcher Naht gearbeitet hat. Diese Transparenz schafft Vertrauen und ist insbesondere für Kunden im Bereich der Lohnfertigung ein wichtiges Qualitätskriterium bei der Vergabe von Schweißbaugruppen an externe Dienstleister.
Fertigungsprozess einer Schweißbaugruppe aus Blech
Die Herstellung einer hochwertigen Schweißbaugruppe aus Blech folgt einem systematischen Fertigungsprozess, der von der Arbeitsvorbereitung über die Einzelteilfertigung und das Schweißen bis zur Endprüfung und Oberflächenbehandlung reicht. Ein strukturierter Ablauf ist die Voraussetzung für reproduzierbare Qualität und wirtschaftliche Fertigung.
Der Prozess beginnt mit der technischen Klärung und der Arbeitsvorbereitung. In dieser Phase werden die Kundenzeichnungen auf Fertigbarkeit geprüft, die geeigneten Schweißverfahren ausgewählt, die Schweißanweisungen erstellt und die Fertigungsreihenfolge festgelegt. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Identifikation kritischer Maße und Toleranzen, die durch den Schweißprozess beeinflusst werden könnten. Im Anschluss erfolgt die Einzelteilfertigung, die je nach Bauteilgeometrie Laserschneiden, Stanzen, Abkanten, Walzen und spanende Bearbeitung umfassen kann. Die Genauigkeit dieser vorgelagerten Prozesse bestimmt maßgeblich die Qualität der späteren Schweißverbindung, da ungenaue Einzelteile zu ungleichmäßigen Spalten und damit zu Schweißfehlern führen.
Nach der Einzelteilfertigung folgen das Heften und Zusammenbauen der Baugruppe in der Schweißvorrichtung, das eigentliche Schweißen gemäß Schweißanweisung und Schweißfolgeplan, die Sichtprüfung und gegebenenfalls weitere zerstörungsfreie Prüfungen, das Richten und Nacharbeiten bei Bedarf, die Oberflächenbehandlung wie Schleifen, Strahlen oder Beizen und abschließend die Endkontrolle mit Maßprüfung und Dokumentation. Bei der FUTRONIKA AG als erfahrenem Betriebsmittelbauer durchlaufen viele Schweißprojekte – je nach Kundenvorgabe – diesen standardisierten Prozess , um eine gleichbleibend hohe Qualität sicherzustellen. Die Integration aller Fertigungsschritte unter einem Dach vermeidet Schnittstellenprobleme und verkürzt die Durchlaufzeiten.
Werkstoffe für Schweißbaugruppen aus Blech
Die Werkstoffauswahl ist ein entscheidender Faktor für die Funktion, Haltbarkeit und Wirtschaftlichkeit einer Schweißbaugruppe. Jeder Werkstoff stellt spezifische Anforderungen an den Schweißprozess und erfordert angepasste Parameter und Zusatzwerkstoffe.
Unlegierte Baustähle wie S235JR und S355J2 nach DIN EN 10025-2 zählen zu den häufig verwendeten Werkstoffen für Schweißbaugruppen im Maschinen- und Stahlbau. Sie bieten ein günstiges Verhältnis aus Festigkeit, Schweißeignung und Kosten.
Ob eine Vorwärmung erforderlich ist, hängt nicht allein von der Blechdicke ab. Maßgeblich sind unter anderem Kohlenstoffäquivalent, kombinierte Blechdicke, Wasserstoffgehalt des Schweißzusatzes, Wärmeeintrag, Bauteiltemperatur und Zwangsbeanspruchung. Die Ermittlung kann nach DIN EN 1011-2 erfolgen. Ein niedriger CEV-Wert begünstigt die Schweißeignung, erlaubt jedoch für sich allein keine allgemeine Aussage, dass auf eine Vorwärmung verzichtet werden kann.
Nichtrostende Edelstähle wie 1.4301, 1.4404 und 1.4571 werden eingesetzt, wenn erhöhte Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit bestehen. Beim Schweißen sind Wärmeeintrag und Zwischenlagentemperatur entsprechend Werkstoff und Schweißanweisung zu begrenzen; häufig wird eine maximale Zwischenlagentemperatur von etwa 150 °C angesetzt. Zur Vermeidung von Fremdeisenkontamination sind separate Werkzeuge, Bürsten sowie Trenn- und Schleifmittel zu verwenden.
Aluminiumlegierungen wie EN AW-5754 und EN AW-6082 bieten Vorteile im Leichtbau, stellen aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit und Oxidschicht jedoch besondere Anforderungen an Vorbereitung und Schweißprozess. Bei aushärtbaren Legierungen der 6000er-Reihe kann die Festigkeit in der Wärmeeinflusszone deutlich abnehmen. Diese Entfestigung ist abhängig von Legierung, Werkstoffzustand und Wärmeeintrag und muss konstruktiv berücksichtigt werden.
Häufig gestellte Fragen
Was ist eine Schweißbaugruppe aus Blech?
Eine Schweißbaugruppe aus Blech ist ein zusammengesetztes Bauteil, das aus mehreren einzeln gefertigten Blechteilen durch Schweißen stoffschlüssig und dauerhaft verbunden wird. Typische Blechstärken liegen zwischen 0,5 mm und 25 mm. Die Baugruppen werden aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium gefertigt und kommen im Maschinenbau, Stahlbau, in der Fahrzeugtechnik und in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz. Sie bieten gegenüber Guss- oder Schmiedeteilen eine höhere konstruktive Flexibilität bei geringeren Werkzeugkosten, was sie besonders für kleine und mittlere Stückzahlen wirtschaftlich macht.
Welches Schweißverfahren eignet sich am besten für Blechbaugruppen?
Die Wahl des geeigneten Schweißverfahrens hängt unter anderem von Werkstoff, Blechstärke, Nahtgeometrie, Qualitätsanforderungen, Zugänglichkeit und Stückzahl ab. MIG/MAG-Schweißen ist für Stahl häufig besonders wirtschaftlich und eignet sich – abhängig von Anlagentechnik und Nahtausführung – bereits für dünne Bleche. WIG-Schweißen ermöglicht eine sehr gute Kontrolle und hochwertige Nahtoptik, weshalb es häufig bei Edelstahl, dünnen Blechen und sichtbaren Nähten eingesetzt wird. Punktschweißen eignet sich besonders für überlappende Blechverbindungen in der Serienfertigung. Laserstrahlschweißen ermöglicht hohe Geschwindigkeiten und geringen Verzug, stellt jedoch hohe Anforderungen an Bauteilgenauigkeit, Positionierung und Spaltmaß.
Was bedeutet DIN EN 1090 für Schweißbaugruppen?
Die Normenreihe DIN EN 1090 regelt die Ausführung und den Konformitätsnachweis von Stahl- und Aluminiumtragwerken. DIN EN 1090-2 und DIN EN 1090-3 unterscheiden die Ausführungsklassen EXC1 bis EXC4 mit steigenden Anforderungen an Fertigung, Schweißqualität, Prüfung und Dokumentation. Die Auswahl der Ausführungsklasse erfolgt projektspezifisch anhand der Sicherheitsrelevanz, Beanspruchung und Herstellungsbedingungen; eine pauschale Zuordnung zu bestimmten Bauwerksarten ist nicht möglich.
Für tragende Bauprodukte im Anwendungsbereich der DIN EN 1090-1 sind grundsätzlich eine zertifizierte werkseigene Produktionskontrolle, eine Leistungserklärung und die CE-Kennzeichnung erforderlich – unabhängig davon, ob sie in EXC1, EXC2, EXC3 oder EXC4 ausgeführt werden.
Wie wird der Verzug bei Schweißbaugruppen aus Blech minimiert?
Der thermische Verzug wird durch aufeinander abgestimmte konstruktive und fertigungstechnische Maßnahmen begrenzt. Dazu zählen eine möglichst symmetrische Nahtanordnung, kleine Nahtquerschnitte, geeignete Schweißvorrichtungen, optimierte Schweißfolgen wie das Pilgerschrittverfahren, gezielte Vorverformungen und ein kontrollierter Wärmeeintrag. Zu beachten ist, dass eine sehr starre Einspannung höhere Eigenspannungen verursachen kann.
Nach dem Schweißen lassen sich Formabweichungen beispielsweise durch Flammrichten oder mechanisches Richten korrigieren. Ein werkstoffabhängiges Spannungsarmglühen, bei unlegierten Stählen häufig im Bereich von 550 bis 650 °C, dient dagegen vor allem dem Abbau von Eigenspannungen. DIN EN ISO 13920 definiert die Toleranzklassen A bis D für Längen- und Winkelmaße sowie E bis H für Geradheit, Ebenheit und Parallelität.
Welche Prüfverfahren werden bei Schweißbaugruppen eingesetzt?
Die zerstörungsfreie Prüfung umfasst als Basis die Sichtprüfung (VT). Bei Stahltragwerken nach DIN EN 1090-2 werden grundsätzlich alle Schweißnähte über ihre gesamte Länge visuell geprüft. Ergänzend können die Eindringprüfung (PT) beziehungsweise Magnetpulverprüfung (MT) zum Nachweis oberflächenoffener Unregelmäßigkeiten sowie die Durchstrahlungsprüfung (RT) oder Ultraschallprüfung (UT) zur Erkennung innerer Unregelmäßigkeiten eingesetzt werden.
Art und Umfang der ergänzenden Prüfungen richten sich nach Ausführungsklasse, Nahtart, Werkstoff, Bauteilgeometrie und Prüfplan. Pauschale Mindestanteile für PT und RT lassen sich für EXC3 und EXC4 nicht angeben.
Welche Dokumentation ist für Schweißbaugruppen erforderlich?
Die Dokumentation einer Schweißbaugruppe richtet sich nach dem jeweils anwendbaren Regelwerk und den vertraglichen Anforderungen. Sie kann unter anderem Schweißanweisungen (WPS) nach DIN EN ISO 15609-1, die zugehörigen Qualifizierungsnachweise, gültige Schweißer- beziehungsweise Bedienerprüfungen, Werkstoffzeugnisse nach DIN EN 10204 sowie Prüf- und Maßprotokolle umfassen.
Für tragende Bauprodukte im Anwendungsbereich der DIN EN 1090-1 sind zusätzlich eine Leistungserklärung und die CE-Kennzeichnung erforderlich. Die Rückverfolgbarkeit der eingesetzten Werkstoffe und Chargen ist entsprechend Ausführungsklasse und Projektspezifikation sicherzustellen.
Schweißbaugruppen aus Blech von FUTRONIKA AG
Die FUTRONIKA AG ist Ihr kompetenter Partner für die Fertigung anspruchsvoller Schweißbaugruppen aus Blech. Als auf das Schweißen spezialisierter Betrieb im Großraum München vereinen wir modernste Fertigungstechnologie mit jahrelanger Erfahrung in der Blechbearbeitung und im Maschinenbau. Von der Konstruktionsberatung über die Einzelteilfertigung bis zur komplett geschweißten und dokumentierten Baugruppe erhalten Sie bei uns alles aus einer Hand. Unsere erfahrenen Schweißfachkräfte fertigen Schweißbaugruppen in allen gängigen Werkstoffen und Ausführungsklassen. Durch die Integration von Vorrichtungsbau, Schweißfertigung und Qualitätsprüfung unter einem Dach gewährleisten wir kurze Durchlaufzeiten, höchste Qualität und wirtschaftliche Fertigung.
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