Zeichnerische Darstellung von Schweißverbindungen

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Die technische Zeichnung ist nach wie vor das gängigste Kommunikationsmittel in der Fertigung. Insbesondere in Zeiten von globalisierten Lieferketten und häufig wechselnden Kunden-Lieferanten-Beziehungen ist eine aussagekräftige und nachvollziehbare zeichnerische Darstellung von Schweißverbindungen notwendige Voraussetzung für qualitativ hochwertige Fertigungsergebnisse. In der Praxis ist diese Einschätzung jedoch unterschiedlich weit verbreitet und es lassen sich zahlreiche technische Zeichnungen finden, die den Mindestanforderungen einer korrekten, normkonformen oder wenigstens eindeutigen Zeichnung nicht gerecht werden. Daher sollten schweißtechnische Zeichnungen und Unterlagen von speziell ausgebildetem Personal angefertigt und überprüft werden.

Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen Auszug. Den vollständigen Beitrag finden Sie im Produkt „Die Schweißaufsicht im Betrieb“.

Immer weniger voll ausgebildete Schweißer

In vielen Fällen erwecken Fertigungsunterlagen den Eindruck, dass diese nicht mit der notwendigen Sorgfalt angefertigt worden sind, die ihrer gerecht sind. Problematisch ist das im Wesentlichen aus drei Gründen. Zum einen sind die Empfänger der Zeichnungen in immer weniger Fällen voll ausgebildete Schweißer. Vor allem in Deutschland wird der Beruf des Schmelzschweißers nicht mehr explizit ausgebildet. In der schweißtechnischen Weiterbildung liegt der Schwerpunkt nachvollziehbarerweise auf der praktischen Handfertigkeit und weniger auf der Fachtheorie oder gar der Bürokratie. Diese fehlende Grundausbildung schlägt sich in der Interpretation von Zeichnungen nieder. Befeuert wird diese Tatsache dadurch, dass Schweißaufgaben in Zeiten der Globalisierung und internationalen Produktion häufig nicht im eigenen Unternehmen oder gar im gleichen Sprachraum ausgeführt werden, sodass auch sprachliche Hürden nur durch eindeutige, einheitliche Symbolik überwunden werden können. Die Vorteile kurzer Wege bei Rückfragen zu Zeichnungen gehen somit völlig verloren.

Sorgfalt bleibt auf der Strecke

Auf der anderen Seite entsteht der Eindruck, dass in Zeiten von CAD-basierter Konstruktionsweise die Sorgfalt zum Detail auf der Strecke bleibt. Die gängigen Systeme verfügen über zahlreiche Tools und vorgefertigte Hilfestellungen, die dem Konstrukteur die Arbeit sicherlich erleichtern, die ihn aber auch dazu verleiten, durch schnelle Klicks den Überblick über seine Ausführungen zu verlieren. Während in Zeiten des Tuschezeichnens der Zeichner jede Schweißnaht mit der Feder vollständig geschwärzt und somit eine maßstabsgetreue Abbildung seines Nahtquerschnitts erhalten hat, werden Schweißnähte heute in vielen Fällen nur noch angedeutet, um Rechenleistung zu sparen. Dadurch kommt es immer wieder zu ungünstigen Nahtsituationen, insbesondere, wenn die Schenkellänge nicht berücksichtigt oder das a-Maß unbedacht übernommen wird und nicht an eventuell veränderte Blechdicken angepasst wurde.

Etablierung kurzer Dienstwege

Das dritte Phänomen ist das Vorhandensein von informellem Know-how sowie die Etablierung kurzer Dienstwege. In vielen Unternehmen hat es sich eingeschlichen, dass die Verantwortung vom Konstrukteur auf den Schweißer übertragen wird. Ungenaue Zeichnungsangaben erlauben dem Schweißer, seine Aufgabe ein Stück weit frei zu interpretieren oder sogar selbst zu definieren. Vor allem bei schwer zugänglichen Stellen stellt man immer wieder Abweichungen zwischen Vorgabe und Ausführung fest. Der Schweißer „macht das dann so, wie er es immer gemacht hat“. Dies ist fatal, weil der Schweißer in der Regel weder die Belastung des Bauteils und der Naht kennt, noch ist es seine Aufgabe, die entsprechenden Nähte zu definieren. Solange Schweißer und Konstrukteur um diese Umstände wissen, mag das noch funktionieren und die informellen Lösungen mögen praktikabel sein. Verlässt der Schweißer jedoch das Unternehmen, wird sein Nachfolger zunächst Schwierigkeiten haben, dessen Arbeitsweise fortzuführen.

Und schlussendlich spielt eine korrekte Zeichnung bei der Qualitätskontrolle die wesentliche Rolle. Die Qualitätskontrolle ist immer ein Soll-Ist-Vergleich zwischen Vorgabe und Ausführung der Naht. Wenn dann die Zeichnung nicht korrekt ausgeführt ist, hat der Prüfer keine Handhabe zur Richtigstellung und Fehler können sich weit in spätere Produktionsschritte hineinziehen.

Es lassen sich also zahlreiche Begründungen finden, wieso die korrekte und nachvollziehbare Darstellung von Schweißangaben in Zeichnungen erforderlich ist. Der folgende Beitrag soll dabei helfen, die Bedeutung von schweißtechnischen Angaben in technischen Zeichnungen ins rechte Licht zu rücken.

Einleitung

Die technische Zeichnung ist nach wie vor das wohl gängigste Kommunikationsmittel in der Fertigung. Sie dient dazu, dem Werker (z.B. dem Schweißer) die Idee des Konstrukteurs zu erläutern und enthält alle dafür notwendigen Informationen. Es gibt unterschiedliche Arten von technischen Zeichnungen, die sich im Wesentlichen durch den Detailgrad oder im Hinblick auf besondere Fertigungsschritte unterscheiden. Für Schweißarbeiten werden oft separate Schweißzeichnungen angefertigt, die im Wesentlichen schweißtechnisch relevante Informationen enthalten. Ebenso können Zusammenbau- oder Montagezeichnungen die entsprechenden Angaben zu Schweißverbindungen enthalten. Jedoch kommt es nach wie vor sehr häufig vor, dass Zeichnungen – speziell Schweißzeichnungen – unvollständig, missverständlich, uneindeutig oder gar falsch sind. Die Gründe hierfür sind zahlreichen Ursprungs.

Doch nicht nur für den Schweißer ist die nachvollziehbare Verwendung von Schweißnahtsymbolen relevant. Auch in der Schweißnahtprüfung und der Qualitätssicherung ist die Kenntnis und Verwendung von korrekten Schweißnahtangaben von großer Bedeutung. Geht man z.B. davon aus, dass ein Prüfer die korrekte Ausführung einer Schweißnaht überprüfen soll, muss er sich zunächst darüber informieren, wie die Naht durch den Konstrukteur vorgegeben war. Die Prüfung einer Schweißnaht ist am Ende immer ein Soll-Ist-Vergleich zwischen der Vorgabe des Konstrukteurs und der Ausführung des Schweißers. Dazu muss dem Prüfer die Vorgabe jedoch bekannt und für ihn nachvollziehbar sein.

Definition der Schweißnaht durch den Schweißer

Nicht selten ist es jedoch gängige Praxis, dass die Definition einer Schweißnaht schlussendlich durch den Schweißer vorgenommen werden muss, weil die Angaben in den Zeichnungen nicht ausreichend vorhanden sind. Die Folgen daraus können mannigfaltig sein. Im besten Fall sind die Nähte nur überdimensioniert und zur Absicherung viel zu groß ausgeführt. Im schlechtesten Fall sind die Nähte unterdimensioniert oder unzureichend ausgeführt, sodass folgenschwere Schadensfälle die Folge sein können.

Es empfiehlt sich, von Zeit zu Zeit einen Blick in die relevanten Normen zu werfen, um stets auf dem aktuellen Stand der Verwendung von Schweißnahtsymbolen zu sein. Die Unkenntnis der Symbole kann zu Verzögerungen in der Fertigung führen, wenn sich der Schweißer erst mit der Bedeutung der Symbole vertraut machen muss. Auch beschreiben Normen immer wieder Standardisierungen von Fertigungstechnologien, die auch im Zusammenhang mit Kostenreduzierung und Steigerung der Wirtschaftlichkeit stehen.

Grundlagen der Schweißnahtsymbole

Die symbolische Darstellung in technischen Zeichnungen ist für Schweißverbindungen in der DIN EN ISO 2553 geregelt. Eng damit verknüpft ist die DIN EN ISO 9692-1, die sich mit den Arten der Schweißnahtvorbereitung befasst, sowie die DIN EN ISO 6520-1 und die DIN EN ISO 5817, in der die Schweißnahtunregelmäßigkeiten und deren Bewertungsgruppen definiert sind. Mit der Verwendung von internationalen, genormten Schweißnahtsymbolen sollen eine einheitliche Darstellung sichergestellt und möglichst viele Fälle in der Fertigung abgedeckt werden. Da dies jedoch nicht immer möglich ist, hat der Konstrukteur weitergehende Möglichkeiten, seine Vorstellungen und Vorgaben zu kommunizieren.

Darstellung von Schweißnahtsymbolen: grundlegender Aufbau – zwei Systeme

Ein Schweißsymbol besteht grundlegend aus dem Basissymbol und weiteren Symbolen. Das Basissymbol besteht aus folgenden drei Grundkomponenten (siehe Abbildung 1):

• Pfeillinie (1)
• Bezugslinie (2)
• Gabel (3)

Das Basissymbol kann durch Grund- und Zusatzzeichen ergänzt werden. Hinter der Gabel können weitere Informationen, wie z.B. der anzuwendende Schweißprozess, Verweise auf interne Normen oder sonstige Stichworte angegeben werden. Gegebenenfalls kann es sinnvoll sein, hinter der Gabel lediglich Bezüge zu weiteren Informationen zu ergänzen.

Abb. 1: Basissymbol einer Schweißangabe

In den gängigen CAD-Systemen ist die grundsätzliche zeichnerische Darstellung in Bezug auf Liniendicken oder der korrekte Winkel zwischen Pfeillinie und Bezugslinie automatisch hinterlegt, sodass diese in der Regel korrekt ausgeführt werden. Grundsätzlich sollte das Schweißnahtsymbol immer auf der Seite des Stoßes angezogen werden, auf der die Naht geschweißt werden soll, sodass der Pfeil auf die Stelle zeigt, an der der Schweißbrenner angesetzt werden soll. Allerdings gilt hier zu beachten, dass seit der Ausgabe von 2014 zwei grundlegende Systeme der Darstellung unterschieden werden.

Systeme nicht vermischen

Zum einen gibt es die Darstellung nach DIN EN ISO 2553, die durch die Kennzeichnung „A“ beschrieben wird, zum anderen gibt es die Darstellung nach AWS A.2.4, die durch die Kennzeichnung „B“ beschrieben wird. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass im System A (DIN) eine doppelte Bezugslinie verwendet werden kann. In System B wird stets eine einfache Bezugslinie verwendet. Mit den jeweiligen Darstellungen wird kenntlich gemacht, ob die zu schweißende Schweißnaht auf der Pfeil- oder der Gegenseite des Blechs geschweißt werden soll. Für den Anwender ist es an der Stelle von großer Bedeutung, zu wissen, nach welchem System die Zeichnung ausgelegt ist. Nur dann kann er am Ende die Naht an der richtigen Stelle schweißen. Vor allem dürfen die beiden Systeme nicht miteinander vermischt werden.

Abb. 2: Darstellung der Pfeil- und Gegenseite nach „A“

Abbildung 2 zeigt die Darstellung nach System „A“. Im oberen Bereich soll die Kehlnaht auf der Seite des Stegs geschweißt werden, deren Ecke der Pfeil berührt, also auf der rechten Seite. Im unteren Bereich soll die Naht ebenfalls auf der rechten Seite geschweißt werden. Hier wird jedoch im Basissymbol das Symbol für die Kehlnaht unter die gestrichelte Linie gezeichnet. Dies kennzeichnet, dass die Naht auf der Gegenseite des Blechs geschweißt werden soll, die das Pfeilende berührt. Diese Darstellung wird z.B. verwendet, wenn auf der Seite, auf der geschweißt werden soll, nicht ausreichend Platz für die zeichnerische Darstellung der Schweißnaht vorhanden ist.

Abb. 3: Zeichnerische Darstellung der Kehlnaht nach System „B“

Abbildung 3 zeigt die Darstellung der gleichen Nahtforderung nach System „B“.

Der Konstrukteur kann die Norm auch zur Inspiration heranziehen, wenn die Herstellung einer Verbindung mit den üblichen Nahtformen (Kehlnaht, Stumpfstoß, Überlappnaht etc.) nicht möglich ist und er nach alternativen Nahtvorbereitungen sucht. Gerade jungen Anwendern bietet die Norm eine gute Basis zur Einführung in die technische Darstellung von Schweißverbindungen. Sie unterstützt auch bei der Ausführung von Nahtvorbereitungen abseits des Standards.

Ein vollständiges Basissymbol besteht aus den Grundsymbolen und ggf. weiteren Zusatzsymbolen.

Autor: Jan Pitzer

Den kompletten Beitrag finden Sie im Produkt „Die Schweißaufsicht im Betrieb“.