Bei der Fertigung von Stumpfnähten treten geometrische Imperfektionen u.a. in Form von Kantenversatz und Nahteinfall auf. Als Toleranzen für diese Imperfektionen sind im Fertigungsstandard des deutschen Schiffbaus höchstzulässige Werte definiert. Wird die enge Toleranz für den Kantenversatz überschritten, müsste ein Nachweis der ausreichenden Festigkeit der betrachteten Verbindung erbracht werden. Imperfektionen können bei der Herstellung von Dünnblech-Stumpfnähten bei der Ausrichtung der Bleche sowie beim Heften und beim Schweißen entstehen. Die Überschreitung der Toleranz für den Kantenversatz entsteht zum einen beim Ausrichten bei der Montage von Dünnblechstößen durch - gemessen an der Schiffbaupraxis - zu hohe Genauigkeitsanforderungen, da die geforderte Toleranz insbesondere an Sektionsstößen schwer zu realisieren ist. Zum anderen kann es aufgrund der dünnen Bleche beim Heften und Schweißen zu Verwerfungen in der Plattenebene zwischen den Heftstellen kommen, da Schrumpfungen in der Heftstelle zu Druckspannungen in der Umgebung der Heftstelle und diese wiederum zum Ausbeulen der Plattenstreifen zwischen den Heftstellen führen. Nahteinfall entsteht in erster Linie beim Schweißen der dünnen Bleche, da hier die verringerte Steifigkeit der Bleche zu stärkeren Winkelschrumpfungen beim Abkühlen der Schweißnähte als bei dicken Blechen führt. Die aus der Seegangsbelastung resultierenden Spannungsspiele können am Nahtübergang zu Rissbildung führen. Die Auslegung der Stumpfnaht gegen diese Schädigung ist hier der relevante Dimensionierungsparameter, wobei von einer in den Toleranzgrenzen fehlerfreien, voll durchgeschweißten Naht ausgegangen wird. Als Schweißfolge hat sich das Schweißen von der Mitte nach außen an Decks bzw. das Pilgerschrittverfahren an Steignähten bewährt. Betrachtet man die Spannungserhöhungsfaktoren, die bei Ausnutzung der Maximaltoleranzen gemäß VSM-Standard auftreten, ist erkennbar, dass die Maximaltoleranz des Nahteinfalls zu einem weitaus höheren Spannungsniveau führt als die des Kantenversatzes. Aus diesem Grund ist ein besonderes Augenmerk auf die Minimierung des Nahteinfalls gegebenenfalls durch Richten zu legen.
Erfahrungen bei der Fertigung von Dünnblech-Stumpfnähten und rechnerische Berücksichtigung von Fertigungsimperfektionen
2007
12 Seiten, 11 Bilder, 6 Quellen
Conference paper
German
Dünnblech-Bruchmechanik mit Oberflächenkerben
TIBKAT | 1976
|Schrumpfspannungen bei elektrisch geschweißten Stumpfnähten
TIBKAT | 1933
|Bewertung innerer Fehler in Stumpfnähten an Schiffbaustahl
TIBKAT | 1986
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