Schweißnaht Auslegen + Festigkeitsberechnung

1. offizieller Beitrag

    Hallo zusammen,

    um die angehängte Skizze kurz zu erläutern: Ein Rundstab (Rundstahl) Durchmesser 55mm soll an eine Platte/Scheibe Dicke 20mm geschweißt werden. An dem Stab, also an der Schweißnaht, werden 1500kg = 14715N befestigt sein, und somit die Schweißverbindung auf Zug/Druck beanspruchen. Zusätzlich kann es (zurzeit) noch passieren, dass die Verbindung einen höheren Energieeinfluss durch Schwingung aushalten muss (bedingt durch: Gewicht loslassen, freier Fall 3000mm, Bremsen). Die Werkstoffe von Stange und Platte sind noch nicht gewählt. Im Moment handelt es sich um Baustahl, zB E360. Wichtig ist für mich zB zu wissen wie die Größen Dimension von dieser Schweißnaht aussieht, da ich demensprechend die Fase dimensionieren muss, damit die Platte richtig aufliegt.

    Ich blätter mich schon seit ein paar Stunden durch diverse Literatur. Benötige ich eine DHV-(K-) Naht??
    Welches Schweißverfahren eignet sich am besten? MAG?
    Wie sind die Dimensionen so einer Schweißnaht? a=8

    So jetzt wird es kompliziert: Wie geht der Festigkeitsnachweis? Hab wärend meines Studiums, leider keine Schweißverbindungen berechnen müssen?

    Danke schonmal

    Anhang: http://www.pic-upload.de/view-25139915/schwei--naht.gif.html

    Ich würde das anders konstruieren.
    Mache in die Platte ein Bohrung mit 55 mm und stecke den Rundstab 15 mm rein.
    Dann von "hinten" und von "vorne" verschweissen. So hast Du 2 Kehlnähte die den Stab halten und gleichzeitig hebt der Wärmeeinfluss den Verzug nahezu auf.
    Also zuerst von hinten schweissen, dann von vorne. Somit bleibt die Platte fast gerade.

    Grundwerkstoffe 42CrMo4 1.7225
    Schweißzusatzwerkstoff CrMo1Si 1.7339 ggf. vorwärmen auf 250°, langsam abkühlen lassen.

    Schweißverfahren WIG (mehrlagig) oder MAG.

    So würds ich machen. Da ist nix berechnet, sondern einfach so ausm Bauch raus entschieden.

    f050.gif
    Wolfgang

    Versteh ich das richtig, dass da irgendein 1,5t schwerer Gegenstand mit einer Kette/Seil/wasauchimmer dran herumbaumeln soll und eventuell auch mal 3m Platz bekommt um Schwung zu holen und dann einen ordentlichen Impuls auf dein Bauteil auszuüben? Wenn dem so ist, würde ich noch ein bisschen stärkeres Material verwenden, besonders bei der Platte, und eventuell noch ein paar Knotenbleche anbringen.

    Kippt der Bauer Milch in den Tank, wird der Trecker sterbenskrank.

    Zitat von argonierer

    Hallo
    Hat mir schon ein paar mal geholfen.vlt. findest Du da was Du suchst.
    http://www.schweizer-fn.de/maschineneleme…bindung.php#ec3

    Jau schonmal ganz nett. Was ist denn der Unterschied zwischen richtungsbezogenem Verfahren und vereinfachten Verfahren?
    Hab ich denn Kehlnähte?
    Sieht das so ganz gut aus? http://www.pic-upload.de/view-25150347/…chnung.gif.html
    Hab dann jetzt S235 gewählt. Finde E360 auch in keinerlei Tabellen bezogen aufs schweißen.

    Zitat von Jens64

    Ich würde das anders konstruieren.
    Mache in die Platte ein Bohrung mit 55 mm und stecke den Rundstab 15 mm rein.
    Dann von "hinten" und von "vorne" verschweissen. So hast Du 2 Kehlnähte die den Stab halten und gleichzeitig hebt der Wärmeeinfluss den Verzug nahezu auf.
    Also zuerst von hinten schweissen, dann von vorne. Somit bleibt die Platte fast gerade.

    Grundwerkstoffe 42CrMo4 1.7225
    Schweißzusatzwerkstoff CrMo1Si 1.7339 ggf. vorwärmen auf 250°, langsam abkühlen lassen.

    Schweißverfahren WIG (mehrlagig) oder MAG.

    So würds ich machen. Da ist nix berechnet, sondern einfach so ausm Bauch raus entschieden.

    f050.gif
    Wolfgang

    Das bedeutet dass ich auf der Oberseite eine 5mm Vertiefung habe, richtig? Das ist unschön. Auf der Platte soll auch eine Befestigung montiert werden.
    zB http://www.eversgmbh.de/Startseite/Heb…sbar-VRBSS.aspx
    oder
    zB http://www.eversgmbh.de/Startseite/Heb…N-580-C15E.aspx
    und diese Normteile groß wählen wollte, sind sie leider größer als der Stab. Ich weiß alles irgendwie ein bisschen ungünstig. Man könnte auch die Stange an das Gewicht direkt schweißen, ich wollte allerdings eine Möglichkeit schaffen, Stange und Befestigung und Gewicht nicht dauerhaft miteinander zu verbinden.

    Zitat von Obijan

    Versteh ich das richtig, dass da irgendein 1,5t schwerer Gegenstand mit einer Kette/Seil/wasauchimmer dran herumbaumeln soll und eventuell auch mal 3m Platz bekommt um Schwung zu holen und dann einen ordentlichen Impuls auf dein Bauteil auszuüben? Wenn dem so ist, würde ich noch ein bisschen stärkeres Material verwenden, besonders bei der Platte, und eventuell noch ein paar Knotenbleche anbringen.

    Ja oben kommt ein Seil dran. Das Gewicht kommt an die Stange/Platte. Und ich lege alles so aus, dass falls das Seil rutscht oder reißt, ansonsten nichts kaputt geht, bzw die Sicherheit für Menschen usw bla, alles gegeben ist.
    Erstmal musste ich googlen was Knotenbleche sind^^. Hmm ja sieht gut aus, aber wo soll ich die anbringen?

    Das kann ich dir nicht sagen. Ich meine, den Vorschlag von Wolfgang kannst du ja auch noch erweitern, wenn du zB die Welle nicht 15mm versenkst, sondern 50 und dann oben noch abstützt. Aber du schreibst ja, dass da noch was drüber soll - also könntest du Knotenbleche nur unten anfügen. Da müssten dann eben Aussparungen in den Sockel, wo die Platte drauf soll. Oder du nimmst eine dickere Platte und sparst dir die Bleche.

    Nur nach wie vor denke ich, dass das ziemlich kritisch wird, wenn dein Gewicht anfängt zu pendeln oder mit Schwung in Halterung fällt. Du schreibst 14xxx N Belastung maximal - ich vermute, du hast einfach 1500kg*9,81m/s^2 gerechnet? Das ist nur statisch! Für die Kraft gibt es noch eine weitere Definition, mit der du rechnen kannst: Kraft ist gleich Impulsänderung (also erste Ableitung von p=m*v). Wenn du jetzt ausrechnest, dass dein Gewicht bei 3m Fallhöhe v=9,81m/s^2 * t erreicht, (t kannst du rausschmeisen, indem du s=0,5*g*t^2 zu t=wurzel(2*s/g) umformst), wird es ganz schön böse. Das sind dann nämlich 7,7 m/s oder fast 30 km/h, ein Impuls von 11500 kg*m/s. Um jetzt wieder irgendwohin zu kommen, wo du dir was drunter vorstellen kannst: Wenn du diesen Fall mit einer Kette abbremst, dauert das sicherlich weniger als eine Zehntelsekunde. Das wäre dann eine Kraft von 115000 N (skaliert linear - bei einer Sekunde kommst du auf 11500 N, wenn du noch schneller bremst entsprechend mehr).

    Auch seitliche Kräfte solltest du im Hinterkopf behalten, weil du praktisch einen zweiarmigen Hebel konstruierst (langer Arm = Wellenlänge, kurzer Arm = Wellendurchmesser).
    Vielleicht kannst du noch irgendwelche Gummipuffer zwischen Sockel und der Platte anbringen, damit die Konstruktion etwas nachgeben kann?

    Kippt der Bauer Milch in den Tank, wird der Trecker sterbenskrank.

    • Offizieller Beitrag
    Zitat von sKelet0n

    Hab dann jetzt S235 gewählt. Finde E360 auch in keinerlei Tabellen bezogen aufs schweißen.


    Der E360 ist ja auch ein Maschinenbaustahl dort gelten die FKM-Richtlinien (Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile).
    Auf jeden Fall würde ich, unabhängig von der Auswahl der Streckgrenze, ein Werkstoff der Z-Güte nehmen, da die Platte in Dickenrichtung beansprucht wird.
    Im allgemeinen reicht eine Kehlnaht aus und der Schweißprozess (MAG,WIG, Lichtbogenhandschweissen) ist frei wählbar.
    Im übrigen muß ein Werkstoff mit hoher Festigkeit, wie der E360, nicht unbedingt notwendig sein, da ein Werkstoff mit geringerer Festigkeit kerbunempfindlicher ist und sich somit der alpha-wert (Sicherheitswert) kaum oder nicht auswirkt.
    Was kommt eigentlich an den Seiten der Grundplatte für Gewichte?

    Also das ganze soll so aussehen: http://www.pic-upload.de/view-25160405/…-alles.gif.html

    Ich hab ja oben erwähnt das "Zusätzlich kann es (zurzeit) noch passieren" dass das Gewicht so runter fällt. Es gibt aber keine Puffer die diesen Freien Fall abfedern können, deswegen plane ich eine Bremse/Fangvorrichtung links und rechts von der Grundlast. Deswegen würde ein freier Fall von 3m nicht zustande kommen, und somit wären die dynamischen Kräfte auch nicht so groß.

    • Offizieller Beitrag

    Nachtrag, habe gestern die Berechnung garnicht gesehen.

    1. Die Berechnung wurde auf Grundlage der Zugfestigkeit des Werkstoffes gemacht und nicht Anhand der Streckgrenze, welche beim S235 = 240N/mm² ist.
    2. Der dort genannte "Korrelationsbeiwert" soll sicherlich der Schweißnahtbeiwert (alpha-wert) sein, welcher für die etwaiger Unregelmäßigkeiten der Schweißnähte gedacht ist, dieser ist beim S235 nicht 0,8 sondern 0,95 (auch abhängig von den Bewertungsgruppen von Schweißnähten).
    3. Der Teilsicherheitsbeiwert, angegeben mit 1,25, beträgt für ständige Einwirkungen 240N/mm² x 1,35, veränderliche Einwirkungen 240N/mm² x 1,50 und außergewöhnliche Einwirkungen 240N/mm² x 1,00.
    4. Die Bedingungen (wahrscheinlich Nachweise für Grundwerkstoff und Schweißnahtspannung???) sind vermutlich falsch. Bei der Grenzschweißnahtspannung wurden die 360N/mm² nicht bereinigt und bei der Schweißnahtspannung fehlt die Umrechnung mit dem Teilsicherheitsbeiwert.

    Zitat von Gernoth

    Nachtrag, habe gestern die Berechnung garnicht gesehen.

    1. Die Berechnung wurde auf Grundlage der Zugfestigkeit des Werkstoffes gemacht und nicht Anhand der Streckgrenze, welche beim S235 = 240N/mm² ist.
    2. Der dort genannte "Korrelationsbeiwert" soll sicherlich der Schweißnahtbeiwert (alpha-wert) sein, welcher für die etwaiger Unregelmäßigkeiten der Schweißnähte gedacht ist, dieser ist beim S235 nicht 0,8 sondern 0,95 (auch abhängig von den Bewertungsgruppen von Schweißnähten).
    3. Der Teilsicherheitsbeiwert, angegeben mit 1,25, beträgt für ständige Einwirkungen 240N/mm² x 1,35, veränderliche Einwirkungen 240N/mm² x 1,50 und außergewöhnliche Einwirkungen 240N/mm² x 1,00.
    4. Die Bedingungen (wahrscheinlich Nachweise für Grundwerkstoff und Schweißnahtspannung???) sind vermutlich falsch. Bei der Grenzschweißnahtspannung wurden die 360N/mm² nicht bereinigt und bei der Schweißnahtspannung fehlt die Umrechnung mit dem Teilsicherheitsbeiwert.

    Die Berechnung sind entstanden durch den Link von argonierer. Hab ich die Formeln und Werte so falsch verstanden die da angegeben sind?

    Was sind Werkstoff mit Z-güte? S235 und S355. Sonst noch welche?

    Für mich sieht die Berechnung stimmig aus, bin in der Sache aber auch nicht wirklich fit.

    Die Z-Güte gibt die Verformbarkeit in Dickenrichtung an. Es ist ein Maß um die Terrassenbruch Sicherheit abzuschätzen. Auf Grund des Wirkmechanismus ist der Wert nur bei dicken Blechen von Intresse.

    Ich hoffe mein allererster Beitrag kann ein wenig helfen.

    • Offizieller Beitrag
    Zitat von Tadeuses

    Ich hoffe mein allererster Beitrag kann ein wenig helfen.

    Willkommen im Forum und ich hoffe das es nicht bei diesen Einen bleibt.


    Zitat von sKelet0n

    Die Berechnung sind entstanden durch den Link von argonierer. Hab ich die Formeln und Werte so falsch verstanden die da angegeben sind?

    Nein, es ist/war mein Fehler da ich von einer anderen Norm ausgegangen bin mit welcher ich die Werte verglichen habe.

    Zitat von sKelet0n

    Was sind Werkstoff mit Z-güte? S235 und S355. Sonst noch welche?

    Ein Werkstoff der Z-Güte erkennt man an den Zusatzsymbol +Z15, +Z25 und +Z35 welches an das Hauptsymbol angehängt wird z.B. S235+Z15 und auch so bestellt werden muß/sollte. Die Ziffern hinter dem "Z" geben den Wert der Mindest-Brucheinschnürung in Blechdickenrichtung an. Auf gut deutsch ist der Werkstoff dann sauber/fehlerfrei und belastbar. Welche Z-Güte man braucht kann man natürlich auch berechnen (DIN EN 1993-1-10 Punkt 3.2) aber im allgemeinen können Stähle mit mehr als 20% Brucheinschnürung in Dickenrichtung als nicht gefährdet eingestuft werden, dann wäre es ein +Z25.

    Vielen Dank schonmal für all eure Antworten.

    Ich habe mir heute nochmal Gedanken zu dem Thema gemacht. Wenn die ganze Geschichte nicht lösbar sein soll. Was wäre dann besser?

    a) Das Gewicht nicht durchbohren und die Stange unten anschweißen.
    b) Das Gewicht durchbohren und die Stange dennoch verschweißen (oben und/oder unten).

    Als Befestigung dann oben eine Öse anschweißen oder ein Ringschraube "eindrehen". Falls a) stehen mir oben ja eh alle Möglichkeiten der Befestigung offen.

    • Offizieller Beitrag
    Zitat von sKelet0n

    Wenn die ganze Geschichte nicht lösbar sein soll.


    Dann entfällt auch a + b, denn auch bzgl. etwaiger Nachweispflichten sollten Dokumentationen, wie und warum man alles "genau so" angefertigt/konstruiert hat, vorhanden sein. Wenn es im eigenen Haus nicht möglich ist, und/oder um Risiken auszulagern, könnte man damit auch "Dritte" beauftragen.

    Zitat von sKelet0n

    Was wäre dann besser?


    Besser ist a), sicherer ist wohl b) wobei man "Jens" seine Ausführungen etwas abändern könnte, in dem das Rundprofilende mit einer Phase versieht, so daß es bündig mit der Platte abschließen kann = halbe V-Naht + Überhöhung planschleifen.

    • Offizieller Beitrag

    Also nach 6 Monaten wird sich keiner mehr großartig mit dem Stoff auseinandersetzen/einarbeiten.

    1. a Maß Bezeichnung

    Die Bemaßung hinter dem Dreieck (Nahtsymbol für eine Kehlnaht) würde für den Schweißer eine Nahtlänge von 4mm bzw. 10mm bedeuten. Das heißt die Bezeichnung des aMaßes kommt vor dem Nahtsymbol (also links). Desweiteren sollte der Pfeilknick (Punkt zwischen Pfeillinie und Bezugslinie) mit einem runden Kreis versehen werden welcher symbolisiert, daß die Naht ringsherum geschweiß wird.

    amaß.png

    2. Öse

    Diesbezüglich sollte auch noch eine Schweißnahtberechnung + Schweißnahtkennzeichnung stattfinden, es ist eine ziehmlich kleine Schweißfläche.

    3. zusätzliche "Rundplatte" für die Öse

    Warum wird die Öse nicht gleich an die "Viereckplatte" angeschweißt?

    4. "Viereckplatte" ggf. auch die "Rundplatte"

    Dort würde ich auf jedenfall einen Werkstoff der Z-Güte verwenden, auf jeden Fall sollte der Werkstoff auf Dopplungen überprüft werden.

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