Schweißkonstruktionen mechanisch bearbeiten: warum die Reihenfolge entscheidet

Warum wird erst geschweißt und dann gefräst?

Weil die Wärme des Schweißens jede vorher erzeugte Präzision zerstört. Die Naht schrumpft beim Abkühlen, zieht am Bauteil und hinterlässt Eigenspannungen; Details dazu im Beitrag über Verzug beim Schweißen. Eine vor dem Schweißen gefräste Auflagefläche wäre danach weder eben noch in Position. Die bewährte Prozesskette lautet deshalb: Zuschnitt und Kanten, Schweißen, bei Präzisionsteilen Spannungsarmglühen bei 550 bis 620 °C, dann die mechanische Bearbeitung aller Funktionsflächen in einer möglichst geringen Zahl von Aufspannungen.

Wie viel Bearbeitungszugabe braucht eine Schweißkonstruktion?

Als Faustwert 3 bis 5 mm an allen Flächen, die später bearbeitet werden; bei sehr großen oder verzugsfreudigen Konstruktionen auch mehr. Die Zugabe muss zwei Dinge abdecken: den Verzug aus dem Schweißen und die Unsicherheit der Schweißbaugruppe selbst, die nach ISO 13920 deutlich gröber toleriert ist als ein Frästeil. Zu wenig Aufmaß ist teuer, denn wenn die Fläche nach dem Verzug nicht mehr „sauber kommt“, ist die Baugruppe Ausschuss oder braucht Schweißreparatur. Zu viel Aufmaß kostet dagegen nur Zerspanungszeit. Im Zweifel gilt: lieber einen Millimeter mehr.

Welche Toleranzen sind an geschweißten Baugruppen erreichbar?

Die konkreten Werte hängen an Bauteilgröße, Glühzustand und Aufspannkonzept; bei mehreren Metern Länge kommen die Effekte aus dem Beitrag über Großbauteile dazu, allen voran Temperatur und Eigengewicht.

Worauf kommt es bei Bezugssystem und Aufspannung an?

Auf Konsistenz zwischen Zeichnung, Fertigung und Einbau. Das Bezugssystem der Zeichnung sollte Flächen verwenden, die tatsächlich zuerst bearbeitet werden und auf denen das Bauteil später steht oder anliegt. Gespannt wird die Baugruppe so, wie sie eingebaut wird, damit sich das Eigengewicht in der Bearbeitung genauso auswirkt wie im Betrieb. Und wo immer möglich werden zusammengehörige Funktionsflächen in einer Aufspannung gefertigt, denn jedes Umspannen addiert Ausrichtfehler.

Warum ist die Vergabe an einen Komplettanbieter hier besonders sinnvoll?

Weil die Schnittstelle zwischen Schweißbetrieb und Zerspaner genau dort liegt, wo die Maßhaltigkeit entsteht. Wandert die Baugruppe zwischen zwei Lieferanten, streiten sich im Fehlerfall zwei Parteien darüber, ob das Aufmaß zu klein, der Verzug zu groß oder die Aufspannung falsch war; dazu kommen Transport, Terminketten und doppelte Ansprechpartner. Kommt beides aus einem Haus, plant die Arbeitsvorbereitung Schweißfolge, Glühen, Aufmaß und Bearbeitung als einen Prozess, und die Verantwortung für das Endmaß liegt an einer Stelle.

Ein Praxis-Tipp: Kennzeichnen Sie in der Zeichnung der Schweißbaugruppe alle zu bearbeitenden Flächen eindeutig (Bearbeitungssymbol) und bemaßen Sie die Fertigmaße vom Bezugssystem aus. Die häufigste Fehlerquelle in der Praxis sind Zeichnungen, bei denen unklar bleibt, welche Maße für die Schweißbaugruppe und welche für den bearbeiteten Endzustand gelten.