Geschweißte Verbindungen - Verbindungen im Stahl-und Verbundbau - page 334

5.6 Verformungen und Schweißeigenspannungen

5.6.1 Ungleichförmige Erwärmung und Abkühlung

Beim Schmelzschweißen werden die angrenzenden Bleche durch eine kontinuierlich
in Nahtlängsrichtung geführte Wärmequelle erwärmt. Es entsteht ein instationäres
Temperaturfeld, das im Bereich der Wärmequelle Temperaturen von ca. 1500 °C
(Schmelzpunkt des Stahls) und im Bereich der angrenzenden Bauteile Temperaturen
von ca. 20 °C (Raumtemperatur) aufweist. Die Verteilung der Wärmefelder in Längs-,
Quer- und Dickenrichtung ist von den gewählten Schweißparametern, den Bauteilab-
messungen und der Nahtausführung abhängig. Dabei dehnen sich die genannten Be-
reiche in Abhängigkeit vom Erwärmungsgrad unterschiedlich aus.

Bei der Abkühlung des gesamten Bauteils haben die gedehnten Bereiche das Bestre-
ben sich wieder zu verkürzen ( Schrumpfen ). Da sich die gedehnten Bereiche aufgrund
unterschiedlicher Temperaturen gegenseitig behindern, entstehen beim Abkühlen
Zwängungsspannungen, sogenannte Schweißeigenspannungen . Sie können beträcht-
liche Werte erreichen, weil in einigen Bereichen die Fließdehnung überschritten wird,
in anderen dagegen nicht (siehe Abschn. 5.6.3).

Bild 5.31 Temperaturen in der Wärmeeinflusszone (WEZ)
Wie in Bild 5.31 dargestellt, kommt es im Bereich der Schweißnaht und der Über-
gangszone zu metallurgischen Veränderungen. Bei schneller Abkühlung entsteht in
der Wärmeeinflusszone (WEZ) Hartgefüge (Martensit), das die Verformungsfähigkeit
der WEZ stark vermindern kann. Diese unerwünschte Eigenschaft kann durch gezielte
Wärmeführung, z. B. Vorwärmen gemäß Abschn. 5.8.6, gemildert werden.