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Maschinenelemente 1 - Grundlagen des Festigkeitsnachweises einer Schweißverbindung

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Maschinenelemente 1

Grundlagen des Festigkeitsnachweises einer Schweißverbindung

Ziel einer Schweißverbindung ist, dass durch das Fügeverfahren Schweißen unter Nutzung von Wärme die Teile derart verbunden werden, dass sie in Bezug auf Beanspruchungen als ein Bauteil gelten.

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Daher gilt es, den Tragfähigkeitsnachweis sowohl für den Konstruktionsquerschnitt als auch für den Schweißnahtquerschnitt stets einzeln zu führen. 

Wir werden uns hier nur mit dem Schweißnahtquerschnitt beschäftigen, die Festigkeitsberechnung der Grundkonstruktion müsste bereits bekannt sein.

In nächsten Bild ist das Schema einer Schweißverbindung abgebildet.

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Wie man sieht, liegen zwei Schweißnähte vor, die zwei Teile zu einem Bauteil verbinden. Ferner wird das Bauteil durch zwei Zugkräfte belastet. 

 

Konstruktionsquerschnitt

In den unterschiedlichen Schnitten sieht man, dass die beiden Schnitte A-A und C-C Schnitte durch die Anfangsbauteile sind und keinerlei Naht enthalten. Diese sind die Konstruktionsquerschnitte und müssen bei Bedarf unabhängig von der Naht berechnet werden.

Hier sieht man ebenfalls, dass der relevante Konstruktionsquerschnitt A-A ist und der Konstruktionsquerschnitt C-C von der Schweißnaht unbeeinflusst bleibt. Daher muss bei der Festigkeitsberechnung Bauteil A berücksichtigt werden:

Methode

Hier klicken zum Ausklappen$\sigma = \frac{F}{A}$

Schweißnahtquerschnitt

Der Schweißnahtquerschnitt umfasst den Bereich, in dem die Schweißnaht vorliegt, im Bild also Schnitt B-B.

Die Berechnung der Schweißnahtspannungen, also der Spannungen, die im Bereich der Schweißnaht auftreten, soll im folgenden näher erläutert werden. Zuerst gilt festzuhalten, dass die Tragfähigkeit einer Schweißnahtverbindung bezüglich ihrer Grenzwerte unter folgenden Einflüssen steht:

  • Werkstoffkennwerte der Naht
  • Qualität der Ausführung
  • Kerbwirkung der Naht

Hinweis

Hier klicken zum AusklappenDiese Einflussfaktoren werden im kommenden Kurstext näher erläutert.