Auszug aus dem Fachbuch „Vermeidung von Schadensfällen beim Schweißen“.
An einem Bagger, der im Umschlagbetrieb eingesetzt wurde, entstand nach relativ kurzer Zeit ein Bruch des Auslegers.
Zur besseren Krafteinleitung wurde der Ausleger im hoch beanspruchten Bereich mit Versteifungsblechen verstärkt. Die folgende Abbildung zeigt den Dauerbruch auf der gegenüberliegenden Bruchseite. Sehr schön sind die entstandenen Rastlinien des Dauerbruchs zu erkennen.
Wie in der folgenden Abbildung sehr gut zu sehen ist, beginnt der Dauerbruch genau am Ende des Versteifungsblechs an der Querschweißnaht. Der Bruch beginnt exakt an dem Schweißnahtübergang zum Grundblech.
Die Ursachen liegen einerseits in den sehr hohen Zugeigenspannungen im Nahtübergang und andererseits in der Kerbwirkung der Schweißnaht.
Die hohen Zugeigenspannungen entstehen durch die Schrumpfwirkung (Schrumpfungsbehinderung) beim Schweißen. Durch wissenschaftliche Messungen der Zugeigenspannungen weiß man sehr genau, dass diese bis zur Höhe der Streckgrenze reichen können. Bei dünnen Blechen äußern sie sich durch den Verzug, der bei dicken Blechen nicht stattfindet.
Die Kerbwirkung wird durch die Form der Bauteile und die Nahtform beeinflusst. Durch geeignete Schweißnaht-Nachbehandlungen lassen sich sowohl die Zugeigenspannungen als auch die Kerbwirkung verbessern.
Durch Verstärkungs- und Versteifungsbleche entstehen bei ungünstiger Gestaltung sogenannte Steifigkeitssprünge, an denen sehr hohe Spannungsspitzen entstehen. Zusammen mit den hohen Zugeigenspannungen wird die zulässige Spannung sehr schnell überschritten und der Ermüdungsriss kann beginnen. Dies wird umso gravierender, je näher die Quernähte in die höchste Zugzone kommen.
In diesem Schadensfall wäre es besser gewesen, die Längsschweißnaht in das Stegblech auslaufen zu lassen und keine Quernaht zu schweißen.
Die Schadensursachen
Es findet sich ein großer Steifigkeitssprung am Ende des Verstärkungsblechs.
Die Quernaht befindet sich in der höchstbeanspruchten Zugzone.
Es wurde keine Schweißnaht-Nachbehandlung durchgeführt.
Auszug aus dem Fachbuch „Vermeidung von Schadensfällen beim Schweißen“.
Autor: Peter Gerster
Bilder: Peter Gerster
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