Schweißen Rechner

Der Schweißen-Rechner hilft dir bei der Bestimmung der Festigkeit von Schweißverbindungen. Schweißen ist eines der am häufigsten verwendeten Verbindungs- und Fertigungsverfahren, wenn es schwierig ist, Guss-, Schmiede- oder Schraubverbindungen zu verwenden oder Materialteile dauerhaft miteinander zu verbinden. Unser Lochkreis Rechner 🇺🇸 und Anzugsmoment Rechner 🇺🇸 liefern weitere Informationen zu Schraubverbindungen.

Neben dem Schweißen können, je nach Anwendungsbedarf, auch Schraub-, Niet-, Befestigungs-, Lötverfahren und viele mehr verwendet werden. Die Verbindungen werden auf der Grundlage der mechanischen oder thermischen Belastung ausgewählt, denen ein Objekt unter Betriebsbedingungen standhalten soll.

Dieser Rechner behandelt die Berechnung der Schweißfestigkeit für verschiedene Arten von Schweißverbindungen. Lies weiter, um zu verstehen, was eine Kehlnaht oder eine Stumpfnaht ist und wie ihre Festigkeit berechnet wird.

Schweißen ist der Prozess des Verbindens von zwei Materialstücken unter Verwendung von Hitze und Zusatzmaterial. Bei einigen Schweißverfahren wird kein Schweißzusatzstoff verwendet. Einige Arten des Schweißens sind:

• Lichtbogenschweißen;
• Schmiedeschweißen;
• Schutzgasschweißen (MIG, MAG);
• Rührreibschweißen;
• Elektronenstrahlschweißen;
• Laserschweißen; und
• Punkt-/Nahtschweißen.

Die größte Gemeinsamkeit aller oben genannten Arten ist die Verwendung von Wärme, um die Materialien dauerhaft zu verschmelzen. Die Energiequelle der Wärme ist oft ein wichtiger Faktor bei der Kategorisierung moderner Schweißverfahren. Diese Werkstoffe werden in unterschiedlichen Anordnungen miteinander verbunden. Die 5 grundlegenden Schweißverbindungen, basierend auf der Anordnung, sind:

• Überlappschweißen (Lap joint);
• Stumpfschweißen (Butt joint);
• T-Stoß Schweißen (T joint);
• Eckenschweißen (Corner joint); und
• Kantenschweißen (Edge joint).

Die grundlegenden Schweißverbindungen werden für den Bau von Rahmen und tragenden Strukturen verwendet. Je nach Ausrichtung der Teile ist die Verbindung entweder eine Kehlnaht, eine Stumpfnaht oder eine Stecknaht. Wenn die Teile rechtwinklig zueinander liegen, spricht man von einer Kehlnaht, während die Teile bei einer Stumpfnaht aneinander gelegt werden, um sie miteinander zu verbinden. Dieser Rechner behandelt Überlapp- und Stumpfnähte.

Die Überlappnähte können entweder einfach quer, d. h. eine einfache Schweißnaht, doppelt quer, parallel oder eine Kombination dieser Schweißnähte sein. Ebenso sind die Stumpfnähte entweder einfach oder beidseitig. Die Festigkeit der Schweißverbindung hängt entweder von der Zug- oder Scherspannung oder einer Kombination aus beidem ab. Die Richtung der Schweißnähte entscheidet über die auf sie wirkende Bemessungsspannung (siehe Mechanische Spannung Rechner). Betrachten wir zunächst das Überlappschweißen. Beim Überlappschweißen werden die Teile nach der Überlappung zusammengefügt und entlang der Kante geschweißt.

Kehlnaht: Eine einzelne, quer verlaufende Kehlnaht berücksichtigt die höchste zulässige Zugspannung des Materials. Die folgende Abbildung zeigt die verschiedenen Teile einer Kehlnaht. Für zwei Werkstücke der Länge l, die durch eine einzelne Kehlnaht miteinander verbunden sind, ist die Festigkeit der Schweißverbindung P gegeben durch:

Die Kehlnahtfläche A ist das Produkt aus der Kehlnahtdicke t und der Länge der Schweißnaht l. Die Kehlnahtdicke t ist eine Funktion der Größe der Kehlnaht, die gleich der Blechdicke ist. Die Formel für die Festigkeit der Schweißnaht für eine einzelne Kehlnaht lautet also:

wobei $\sigma_\mathrm{t}$ die maximal zulässige Spannung und s die Größe der Kehlnaht ist. Ähnlich ist die Schweißnahtfestigkeit für eine doppelte Kehlnahtverbindung:

Wenn die Schweißnahtlinie parallel zur Belastungsrichtung verläuft, wird die Verbindung auf der Grundlage der maximal zulässigen Scherspannung, τ, ausgelegt. Die Festigkeit einer doppelt parallelen Schweißnaht ist also:

Mithilfe der Kombination aus Quer- und Parallelschweißnähten kann man die Festigkeit einer U-förmigen Verbindung bestimmen. Es gibt zwei parallele Schweißnähte mit der Länge $l_2$ und eine Quernaht $l_1$. Die Festigkeit der Verbindung ist die Summe der Festigkeit der drei Verbindungen.

Hier wird die Gesamtlänge der Schweißnaht angepasst, indem 12,5 mm dazu addiert werden. Die Gesamtlänge der Verbindung beträgt also:

Stumpfschweißen:
Wir verwenden Stumpfschweißen, um zwei Teile in einer aneinanderstoßenden Ausrichtung zu verbinden. Diese Verbindungen sind für Zug- oder Druckbelastungen ausgelegt. Eine Stumpfnaht kann entweder von einer Seite vollständig durchgeschweißt werden, d. h. gleich der Dicke der Bleche, oder doppelseitig, wobei jede Seite die Dicken $t_1$ und $t_2$ hat. Die Formel für die Schweißnahtfestigkeit beim einfachen Stumpfschweißen lautet:

wobei l die Länge der Schweißnaht ist. Auf ähnliche Weise beträgt die Festigkeit einer doppelten Stumpfnahtschweißung:

Der Schweißen-Rechner verwendet die oben genannten Formeln zur Bestimmung der Schweißnahtfestigkeit.

Zur Berechnung der Schweißnahtfestigkeit:

1. Wähle die Art der Verbindung aus der Liste der Schweißtypen, z. B. Querschweißung (doppelt) oder doppelte Kehlnaht.
2. Gib die Länge der Schweißnaht ein, l.
3. Gib die Größe der Schweißnaht ein, s.
4. Gib die maximal zulässige Zugspannung $\sigma_\mathrm{t}$ ein.
5. Der Rechner bestimmt sofort die Schweißnahtfestigkeit, P, der Verbindung.

Berechne die Festigkeit einer einfachen, quer verlaufenden Kehlnaht, die aus zwei Platten mit einer Dicke von 5 mm und einer Länge von 100 mm besteht. Nimm eine Zugspannung von 70 MPa an.

1. Wähle die Verbindungsart aus der Liste der Schweißarten als Querschweißung (einfach) aus.
2. Gib die Länge der Schweißnaht ein, l = 100 mm.
3. Gib die Größe der Schweißnaht ein, s = 5 mm.
4. Gib die höchstzulässige Zugspannung $\sigma_\mathrm{t} = 70$ MPa ein.
5. Verwende die Formel zur Berechnung der Kehlnahtgröße: