Beschreibung

Bahnanwendungen - Schweißen von Schienenfahrzeugen und -fahrzeugteilen
EN 15085 Teil 3: Konstruktionsvorgaben

Alles was nun folgt, hat auch erheblichen Einfluss auf die Fertigungskosten des Lieferauftrages!

Anwendungsbereich

Diese Norm legt keine Parameter für die Dimensionierung (z.B. Ermüdungsversuch) fest

Statische Festigkeit

Maßgebender Querschnitt ist der effektive Nahtquerschnitt α_RDie Auslegung muss so erfolgen, dass der effektive Nahtquerschnitt der Schweißnaht eine ausreichende
Festigkeit aufweist.

Ermüdungsfestigkeit

Auslegung entsprechend der vorhandenen Spannungen und des Sicherheitsbedürfnisses. Zulässige
Kennwerte (Dauerfestigkeitsdiagramme) müssen durch die vereinbarte Stelle oder die zuständige nationale
Sicherheitsbehörde akzeptiert werden.

Beanspruchungszustand und Ausnutzung der Beanspruchbarkeit

Die Ausnutzung der Beanspruchbarkeit ist das Verhältnis der vorhandenen zur zulässigen Spannung unter
Berücksichtigung des maßgebenden Sicherheitsfaktors.
Vorhandene Normen (EN 122663 "Wagenkästen" und EN 13749 "Radsätze und Drehgestelle" sind zu
berücksichtigen.
Alternativ: Zulässige Ermüdungsfestigkeitswerte aus Schwingversuchen
("Click" ruft Tabelle auf).

Beanspruchungszustand

Ausnutzung der Beanspruchbarkeit (S) Ermüdungsfestigkeitswerte aus Norm

Hoch

≥ 0,9

Mittel

0,75 ≤ S < 0,9

Niedrig

< 0,75

Ermüdungsfestigkeitswerte aus Schwingversuch von repräsentativen Proben (Option 1 und Option 2) siehe Tabelle 1 in EN 15085-3

Sicherheitsbedürfnis

Definiert die Auswirkungen eines Versagens einer einzelnen Schweißnaht im Hinblick auf die Folgen für
Personen, Einrichtungen und die Umwelt

Niedrig

Das Versagen der Schweißnaht führt zu keiner direkten Beeinträchtigung der Gesamtfunktion. Sich daraus
ergebende Ereignisse mit Personenschägen sind unwahrscheinlich.
("Click" ruft Tabelle auf).

Mittel

Das Versagen der Schweißnaht führt zu einer Beeinträchtigung der Gesamtfunktion oder kann zu sich
daraus ergebenden Ereignissen mit Personenschäden führen.

Hoch

Das Versagen der Schweißnaht führt zu sich daraus ergebenden Ereignissen mit Personenschäden und
zu einem Versagen der Gesamtfunktion.

Schweißnahtgüteklassen

Die Schweißnahtgüteklassen werden in der Konstruktionsphase, abhängig vom Sicherheitsbedürfnis und
dem Beanspruchungszustand festgelegte Schweißverbindungen sind in sechs Güteklassen eingeteilt.
("Click ruft Tabelle auf).

Schweißnahtgüteklasse CP A

CP A ist eine besondere Schweißnahtgüteklasse, die nur für voll durchschweißte und für die Überprüfung voll
zugänglicher Schweißnähte während der Fertigung und Instandhaltung gilt.

Schweißnahtgüteklasse CP B

CP B für das Sicherheitsbedürfnis "Hoch" ist nur für voll durchgeschweißte und für die Überprüfung voll
zugängliche Schweißnähte während der Fertigung und Instandhaltung gültig.

Schweißnahtgüteklasse CP B

CP B für das Sicherheitsbedürfnis "Mittel" ist ebenfalls zulässig für Schweißnähte ohne die Möglichkeit
einer volumetrischen Prüfung; in diesem Fall muss ein spezieller Hinweis "Mittleres Sicherheitsbedürfnis/
erweiterte Oberflächenprüfung notwendig" auf der Zeichnung vermerkt und die Prüfungen nach EN 15085
Teil 5, Tabelle 1 müssen durchgeführt werden.

Schweißnahtgüteklasse CP C1

CP C1 ist ebenfalls zulässig für Schweißnähte ohne die Möglichkeit einer volumetrischen Prüfung. In
diesem Fall muss ein spezieller Hinweis "Oberffächenprüfung notwendig" auf der Zeichnung vermerkt und
die Prüfungen nach EN 15085 Teil 5, Tabelle müssen durchgeführt werden.

Schweißnahtgüteklasse CP A, CP B und CP C1

die nur während der Fertigung geprüft, aber nicht während der Instandsetzung geprüft und repariert werden
können, müssen der nächst höheren Schweißnahtprüfklasse (EN 15085-3, Tabelle 3) zugeordnet oder
der Beanspruchungszustand muss reduziert werden.

Nachträgliche Bearbeitung der Schweißnähte

ist eine Möglichkeit zur Erhöhung der Ermüdungsspannung, dies kann zur Herabstufung der Schweiß-
nahtgüteklasse führen.

Schweißnahtprüfklassen

Die Schweißnahtprüfklasse ergibt sich aus der zuvor festgelegten Schweißnahtgüteklasse. Sie geben
an, welche verschiedene Prüfungen mindestens an einer Schweißnaht durchzuführen sind. Es gibt die
Schweißnahtprüfklasse CT 1 bis CT 4. ("Click" ruft Tabelle auf).

Zusammenfassung

Beziehung zwischen Beanspruchung, Sicherheitsbedürfnis, Schweißnahtgüteklasse, Unregelmäßig-
keiten, Schweißnahtprüfklasse und Prüfung. ("Click" ruft Tabelle auf).

Bewertungsgruppen für Unregelmäßigkeiten

Bewertet wir nach EN ISO 5817 (Stahl) und EN ISO 10042 (Aluminium), In Tabelle 5 und 6 wird diese
Bewertung nach Prüfpunkten (1.1…) und Anforderungstufe (B, C, D) näher festgelegt.

Auswahl der Grundwerkstoffe

Die Schweißeignung wird als nachgewiesen betrachtet, wenn die Grundwerkstoffe mit den entsprechenden
EN- Normen übereinstimmen und in diesen als schweißgeeignet bezeichnet werden. Andernfalls Nachweis
über Qualifizierung des Schweißverfahrens (WPQR).
Für Bauteile mit dem Sicherheitsbedürfnis "Hoch" oder "Mittel" dürfen nur Grundwerkstoffe verwendet
werden, für die ertragbare Spannungen bei dynamischer Beanspruchung vorliegen oder vereinbart wurden.

Auswahl des Schweißzusatzwerkstoffes

Wenn es Zweifel an den Eigenschaften des ausgewählten Schweißzusatz gibt, muss der Hersteller mit
dem Bericht über die Qualifizierung des Schweißverfahrens (WPQR) dem Kunden oder Anwender
nachweisen.

Anordnung/ Form der Schweißnähte

Scharfe Ecken und schroffe Querschnittsänderungen vermeiden, Schwerelinien sollen zusammen laufen,
Bereich hoher Spannungen vermeiden, Belastung in Dickenrichtung (EN 1011-2 "Empfehlungen zum Schweißen) Brucheinschnürung beachten, nicht voll durchschweißte und/oder unterbrochene Nähte
Korrosionsschutz, Nähte zur Mittelachse oder symmetrisch zur Mittelachse anordnen, Zugänglichkeit
zum Schweißen und Prüfen gewährleisten, Anhäufung von Nähten vermeiden, Festigkeitsabfall in Wärme-
einflußzone berücksichtigen, Gemischte Verbindungsarten vermeiden.

Schweißen in kaltgeformten Bereichen

In kaltgeformten Bereichen (5 x t) bei Werkstoffgruppen 1.1; 1.2 und 1.4 nur für Zertifizierungsstufe CL 3.
CL 1 und CL 2 nur wenn nach Biegen und vor Schweißen Wärmebehandlung (Normalglühen) durchgeführt
wurde oder
Verhältnis des Biegeradius zur Dicke des Bleches nach Tabelle 9 beachtet werden.
r/ t = 10 max t =50; r/ t = 3 max. t= 24; r/ t = 2 max.t =12; r/ t = 1,5 max. t= 8; r/ t = 1 max. t = 4.

Abstand zwischen zwei Schweißnähten
(Stumpfnähte)

Wärmeeinflußzonen sollen sich nicht überlappen, weniger als 20 mm, Mindestabstand von 50 mm

Versteifungen rechtwinklig zu einer Längsnaht

Bei Nahtkreuzungen (Stumpf- und Kehlnähte) zu vermeiden. Nahtüberhöhung abschleifen

Freischnitte

Vermeiden, wenn erforderlich r nach EN 1708-2 (Verbindungselemente), aber mindestens 30 mm,
d (Abstand zur Stumpfnaht) ≥ 20 mm

Enden von Konsolen und Versteifungsbleche

Umschweißungen durchführen, Kantenabstand ≥ a * √2 + 5, r nach EN 1708-2 (Verbindungselemente)
aber mindestens 30 mm

Konsolenform

Schlechter Spannungsverlauf vermeiden (Spannungsspitzen), Knotenblech statt 45° Abschrägung
mit angeglichenem Radius versehen.

Umschweißen

Blechenden umschweißen. Zumindest Länge = 2 * t, l_min= 10 mm. Korrosion am Blechende vermeiden,
hoch beanspruchte Stellen entlasten, bei CP C3 und CP D ist Umschweißen nicht zwingend erforderlich.

Kehlnähte

gleichschenklig, gegebenenfalls ist Kehlnahtschenkellänge z zur Kehlnahtdicke a anzugeben,
Randabstand ѵ ≥ 1,5 * a + t.
Geschmolzene Bereiche (insbesondere für Aluminium und hochfeste Stähle) mindestens 50 mm
auseinanderhalten: t₂ ≤ t₁; l_min = 3 * t₂ (min.50 mm für 5 ≤ t₂ ≤.20 mm, a max = t/ √2 - t/10).

Stumpfnähte

Für CP A und CP B An- und Auslaufbleche erforderlich (gleiche Nahtvorbereitung wie Originalteil).

Schweißnähte mit Eigenspannungen

Freies Schrumpfen der Teile (runde Stäbe, dickwandige Rohre an dicken Blechen).

Gemischte Verbindungsarten

Diese Bauteilverbindung sollte vermieden werden (Schrauben und Schweißen).

Vorbeugung Korrosionsprobleme

Wenn nötig, Umschweißen und/ oder Gegenlage oder Gebrauch von Dichtmitteln.

Schweißnahtübergang- Verbesserung der
Schweißnahtform

Nach dem Schweißen durchgeführte Arbeiten dienen der Verbesserung des Ermüdungsverhaltens
der Schweißverbindung (Verlängerung der Lebensdauer oder Anheben der Ermüdungsgrenze).
Der größte Effekt wird am Schweißnahtübergang erzielt. Verfahrensanweisung erforderlich.
k (Tiefe der Kerbrundung k ≤ 0,3 mm und Radius r ≤ 3mm, Richtung der Schleifkerben muss Verlauf
der Hauptspannung entsprechen.

Arbeiten zur Verringerung der Eigenspannungen

Zum Beispiel Kugelstrahlen (Angabe Größe der Stahlkugeln, Erfassung der Schweißnaht und Wärme-
einflußzone, Spannungsminderung durch Wärmebehandlung (Normalglühen oder Spannungsarm-
glühen). Das Verhalten der Werkstoff muss berücksichtig werden.

Unterbrochene Schweißnähte

Mindestlänge für unterbrochene Schweißnähte:
t_max < 10 mm = l_min > 5 * t_max, min. 20 mm (Stahl), 30 mm Aluminiumlegierungen.
t_max > 10 mm = l_min > 3 * t_max, min. 50 mm

Angaben auf der Zeichnung

Schweißnahtvorbereitung entsprechend EN ISO 9692-1, 9692-2 und 9692-3
(Schweißen- Schweißnahtvorbereitung)
Angaben nach EN 22553 (Schweiß- und Lötnähte- Symbolische Darstellung in Zeichnungen)
+
Schweißnahtgüteklasse CP A- CP D (bei verschiedenen, Zuordnung nahe der Schweißnaht)
Zertifizierungsstufen CL 1 bis CL 3 für jedes Bauteil (in Zeichnung oder in Stückliste)
Schweißnahtform, Schweißnahtdicke, Schweißnahtlänge
Schweißzusätze in Zeichnungen, Stücklisten oder anderen Dokumenten.
Alle Schweißnähte müssen mit Positionsnummer in den Zeichnungen, Stücklisten und anderen
Dokumenten gekennzeichnet werden.
Wenn keine zulässigen Toleranzen angegeben sind, gilt EN ISO 13920: B für Längen- und Winkel-
maße, F für Geradheit, Ebenheit und Parallelität.

Anhang A (informativ)

Schweißnahtliste

Anhang B (informativ)
Tabelle B.1

Nahtvorbereitung von Schweißnähten

Anhang C (informativ)
Tabelle C.1

Schweißnahtvorbereitung für Lochnähte

Anhang D (informativ)

Verbindungsformen in Bezug auf Beanspruchungszusatnd und Schweißnahtprüfklassen

Anhang E (informativ)

Flußdiagramm zur Überprüfung von Schweißverbindungen

Anhang F (normativ)

Widerstandspunktschweißen