Schenkellänge
Zwei T-Stöße wurden mit ein und derselben Schenkellänge von 5 mm geschweißt: einer von Hand mit Lichtbogen, der andere mit dem Unterpulver-Automaten. Die Lehre zeigt an beiden 5. Unter Last schert der erste über den engsten Nahtquerschnitt ab — die Höhe des eingeschriebenen Dreiecks, 3,5 mm. Der zweite trägt anderthalbmal so viel: Der Automat brennt die Wurzel tiefer ein, und in die Rechnung geht 1,1k statt 0,7k ein.
Die Schenkellänge einer Kehlnaht ist eine Seite des größten gleichschenklig-rechtwinkligen Dreiecks, das in den Nahtquerschnitt eingeschrieben ist. Sie ist von außen sichtbar, sie wird in der Zeichnung angegeben und mit einer Lehre geprüft. Reißen tut die Naht über die Höhe dieses Dreiecks, gefällt von der Wurzel auf die Hypotenuse. Deshalb rechnet man die Scherung über den Querschnitt a × L, wobei a = βf · k, und βf hängt davon ab, wie tief der Lichtbogen die Wurzel eingebrannt hat.
| Zeichen | k — Schenkellänge, mm, in der Zeichnung ⊿k · a — rechnerische Nahtdicke |
| Definition | Seite des gleichschenklig-rechtwinkligen Dreiecks, das in den Querschnitt einer Kehlnaht eingeschrieben ist |
| Nachweis auf Abscheren | τ = F / (βf · k · Lw) ≤ Rwf · γc; für Elektroden E42 Rwf = 180 MPa |
| Beiwert βf | Lichtbogenhand 0,7 · Halbautomat 0,8 · Unterpulver-Automat 1,1 (SP 16.13330, Tab. 39) |
| Grenzen | kf,min — nach der Dicke des dickeren Teils; kf,max = 1,2 t des dünneren, an der Schenkelkante eines Winkels — 0,9 t |
| Typische Werte | 3 mm — dünnes Blech; 5–8 — T-Stöße und Knotenbleche; 8 — Grenze einer Lage von Hand; 10–20 — Mehrlagennähte |
01 · Definition
Seite des Dreiecks — tragen tut die Höhe
Eine Kehlnaht füllt die Ecke zwischen zwei Teilen. In ihren Querschnitt schreibt man das größte gleichschenklig-rechtwinklige Dreieck ein; seine Seite ist die Schenkellänge k. Die Überhöhung einer gewölbten Naht zählt nicht zur Schenkellänge, und bei einer hohlen Naht ist das eingeschriebene Dreieck kleiner als die Nahtbreite an den Rändern — ihre Schenkellänge ist kleiner, als sie aussieht.
Eine längs oder quer belastete Naht versagt über den kleinsten Querschnitt — die Höhe des Dreiecks von der Wurzel zur Hypotenuse: 0,707k. Die Normen setzen a = βf · k an. Beim Lichtbogenhandschweißen ist die Wurzel flach eingebrannt, βf = 0,7. Der Halbautomat ergibt 0,8, der Unterpulver-Automat brennt die Wurzel um einige Millimeter ein, und βf = 1,1 — die rechnerische Nahtdicke ist größer als die Schenkellänge selbst.
5 kN pro Zentimeter Naht
Die Zeilen sind Schenkellängen der Reihe. Der Balken ist die Scherspannung τ in einer Naht, die auf jedem Zentimeter Länge 5 kN trägt. Der Strich ist Rwf = 180 MPa. Blaue Nähte halten, rote scheren über den Querschnitt a ab.
Fünf Stöße, drei Verfahren, eine Schenkellänge
Die Hauptaktion ist die Taste «Schweißen starten». Der Brenner fährt die Naht ab: Lichtbogen, Funken, glühendes Schmelzbad, Abkühlen bis zu den Anlauffarben. Dann wird die Naht geschnitten und geätzt — im Querschnitt sieht man Schenkellänge, Wurzeleinbrand und rechnerische Nahtdicke a. Die Lehre prüft die Schenkellänge, und die Zugprüfmaschine zieht am Teil, bis die Naht über den Querschnitt a abschert oder die Bemessungslast aushält. Unter der Szene wählt man den Stoß — T-Stoß, Überlappstoß, Winkel am Knotenblech, Rohr an Flansch oder Konsolrippe —, die Soll-Schenkellänge, das Schweißverfahren und das Nahtprofil. Der Schieberegler spult den Versuch.
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02 · Umrechnung
Schnell gerechnet beim Lichtbogenhandschweißen: Ein Zentimeter Naht mit Schenkellänge k trägt etwa 1,26k kN bei Rwf = 180 MPa. ⊿5 — 6,3 kN/cm, ⊿8 — 10 kN/cm.
Die Nahtlänge geht 1 cm kürzer als die tatsächliche in die Rechnung ein: An den Enden ist die Naht nicht durchgeschweißt. Eine Naht kürzer als 4k oder 40 mm wird nicht angerechnet.
| k | a = 0,7k | q, kN/cm | wo |
| {k} | {v} | {h} | {n} |
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05 · Schreibregeln
Reihe · Zeichnen und CAD
Tipps für den Arbeitsplatz zu jedem Blatt06 · Benachbarte Einheiten
07 · Historischer Teil
Die Schenkellänge misst man von außen auf etwa einen halben Millimeter genau: Lehre mit Teilungswert 1 mm, Plättchensatz im Millimeterabstand. Bei ⊿3 sind das 15 % des Maßes, bei ⊿10 — 5 %. Deshalb gibt man kleine Schenkellängen mit Reserve an, und die Toleranz der Schenkellänge nach GOST 5264 ist plus 1–2 mm, minus ist nicht zulässig.
Die rechnerische Nahtdicke lässt sich von außen überhaupt nicht messen: Sie hängt vom Wurzeleinbrand ab, den man nur im Schnitt sieht. Die Normen legen ihn im Beiwert βf für das Schweißverfahren fest, und am Erzeugnis prüft man Schenkellänge und Nahtform. Eine hohle Naht mit Rändern bei 5 mm kann eine Schenkellänge von 4,3 haben — und wird mit der Lehre ausgesondert.
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