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> DIN EN 10 025 „Warmgewalzte Erzeugnisse aus Baustählen (Ausgabe Februar 2005)

Verarbeitungsrichtlinie für thermomechanisch gewalzte Bleche mit besonderen Kaltumformeigenschaften.

insbesondere für den Stahl S355MC, S460MC,….(< 500N/mm2) .

Diese Verarbeitungsrichtlinie ergänzt die Informationen der Werkstoffhersteller (Blechlieferant) und der
Hersteller der Schweißzusätze. Sie dient als Ergänzung und Empfehlung und soll, unverbindlich,
in der Verarbeitung des Werkstoffes weiterhelfen.

Sie soll auch für den Schweißer vor Ort dienen und ist daher allgemein verständlich gehalten!

Als Beispiel wurde der S355MC und das MAG Schweißverfahren gewählt.

Bezeichnung (Beispiel)_

S 355 MC ---- M = thermomechanisch gewalzt; C = besondere Kaltumformeigenschaften

Eigenschaften:

Dieser Stahl zeichnet sich dadurch aus, dass er in seiner chemischen Zusammensetzung sehr günstige Werte hat:
Kohlenstoff C in % <= 0,1%, also sehr niedrig = gut schweißbar

Silizium     Si in % <= 0,15% bewirkt u. a. gute Schneidbarkeit

Mangan      Mn in %<=1,5%, also gute Festigkeit

Phosphor + Schwefel sehr gering, also Grundlage für ein hervorragendes Gefüge

Geringe bis geringste sonstige Zulegierungen sorgen für  eine Verbesserung und sind untereinander abgestimmt.

Der Stahl erhält seine guten Eigenschaften durch die besondere Art, wie er gewalzt wird.

Dabei wird das Gefüge so vorteilhaft verändert, dass er ein besonders feines Gefüge (Mikrogefüge) erhält und
dies beim Erkalten nach dem Walzen auch beibehält.

Kurzes Erwärmen, wie Schweißen und Schneiden, wirkt sich nicht negativ (oder nur geringfügig) auf
die guten Eigenschaften des Stahles ein.

Unmittelbar neben der Schweißnaht, in der Wärmeeinflußzone WEZ liegt meist der kritische Teil der Verbindung zweier Bauteile!

(Siehe hierzu 6.0 Schweißen)

Nachträgliches Erwärmen (außer Schweißen und Schneiden) macht die guten Eigenschaften
des Stahles wieder rückgängig und er kann nicht wieder in seinen alten, guten Zustand gebracht werden.

Umformen:

Wie oben beschrieben, darf ein Umformen nicht bei erhöhten Temperaturen erfolgen.

Auch „kleine“ Richtarbeiten mit der Flamme sind nicht erlaubt.

(Erwärmung möglich, aber nur in Absprache eines Werkstoff-Fachmannes!)

Für die Stähle sind Mindestradien vorgeschrieben. Alle Radien  sind so zu wählen, dass diese Radien ohne Schwierigkeiten geformt werden können.

Diagramme und Tabellen der Blechhersteller helfen hier.

Die Qualität der vorher hergestellten Schnittkanten ist wichtig.

Sie müssen fehlerfrei sein. Gegebenenfalls ist ein Überschleifen der Kanten in der Biegezone vorzunehmen.

Sind die gewählten Biegeradien  groß genug, kann auf Maßnahmen gegen Verformungsbehinderung,
z.B. durch Schmieren, verzichtet werden kann.

Grundsätzlich gilt: Es muss sichergestellt sein, dass das Material „gut fließen“ kann.

Scheren und Spanen:

Die Alternative zum Scheren ist das Laserschneiden (Siehe 5.0) und/oder Plasmaschneiden.

Der Stahl lässt sich scheren und spanen.
Da beim mechanischen Schneiden (negative) Verformung im Bereich der Schnittkanten erfolgt (geringeres Dehnungsvermögen) ist dies für das nachfolgende Umformen zu beachten.

Die Einstellung eines waagrechten Schnittspaltes in Abhängigkeit zu den Blechdicken kann aus
den Diagrammen der Blechhersteller entnommen werden.

Grundsätzlich gilt:
Je kleiner der Schnittspalt, umso geringer die Gratbildung und umso genauer die Breitentoleranz. Dies ist wichtig für das Umformverhalten gescherter Kanten.

Mikrolegierte Stähle- also z.B. der S3555MC, weisen höhere Glattschnittanteile auf als konventionelle Stähle.
Sie nehmen mit der Festigkeit des Bleches  zu. Ziel: Klein halten.

Spanende Bearbeitung:

Entspricht dem Verhalten konventionell legierte Kaltumformstähle. Parameter müssen nur bei höherfesten Qualitäten
(> 500N/mm2) angepasst werden.

Thermisches Schneiden_

Hier kommen Plasmaschneiden,  Laserschneiden, aber auch Autogenschneiden in Anwendung.

Wichtig ist, dass die angelieferte Blechqualität kontrolliert wird.

Gute Oberflächenqualität, gute Ebenheit und niedrige Eigenspannungen des Bleches sind die Voraussetzung eines guten Brennschnittes.

Beim thermischen Schneiden kommt es an den Schnittkanten kurzzeitig zu sehr hohen Temperaturen und mit der nachfolgend schnellen Abkühlung zu erhöhten Härtewerten.

Dies lässt sich grob abschätzen mit: HV=930*C+283

Auch hier geben die Diagramme der Blechhersteller Auskunft über den Zusammenhang:

Blechdicke, Schneidgeschwindigkeit (Laser KW Leistung, Plasmaschneiden und der zu erwartenden Härte).

Ein Vorwärmen ist für den S355MC nicht erforderlich, vorausgesetzt die Einstellparameter beim Laserschneiden stimmen!

Schweißen:

Der S355MC zeichnet sich durch seinen äußerst niedrigen Kohlenstoffgehalt und damit auch durch einen niedrigen
CET Wert (Kohlenstoffäquivalent) aus.

Der Zeit/ Temperaturverlauf kann, insbesondere in der WEZ = Wärmeeinflußzone,
eine Veränderung der Stahleigenschaften hervorrufen.

Richtgröße ist hier die t 8/5 Zeit= Abkühlgeschwindigkeit, abhängig von der
chemischen Zusammensetzung des Stahles und der Wärmeeinbringung beim Schweißen.
Es ist die Zeit, die die Temperatur von 800°C herunter auf 500°C braucht.

Also das Gebiet bei dem hauptsächlich Gefügeveränderungen ablaufen.

Zu schnelle Abkühlzeit = zu hohe Härten =Ungünstiges Verformungsverhalten+ größere Kaltrissgefahr!

Zu langsames Abkühlen = Festigkeit entspricht nicht mehr dem Grundwerkstoff + ungenügende Zähigkeit in der kritischen WEZ!

Auch hier sind vom Blechlieferant Empfehlungen vorhanden, die zu beachten und einzuhalten sind.

Die t 8/5 Zeit ist abhängig von der chemischen Zusammensetzung
(auf die haben wir bei angelieferten Material keinen Einfluss)
und
auf die Wärmeeinbringung (auf die haben wir einen großen Einfluss)

Wärmeeinbringung = Streckenenergie = Schweißstrom * Schweißspannung/ Schweißgeschwindigkeit.

Näheres dazu findet sich in der SEW 088
Der Hersteller der Bleche gibt hierzu auch Empfehlungen. Diese Empfehlungen sind vom Blechhersteller einzuholen

Eine grobe Faustregel: t 8/5 ~ 5 bis 15 sec. Diagramme geben Hilfe, wie diese Zeit bei der entsprechende Wärmeeinbringung erreicht werden kann.

Der Schweißzusatz ist nach Empfehlung der Blechlieferanten in Zusammenarbeit mit dem Schweißelektrodenhersteller zu wählen.

Grundsätzlich gilt:

Nur zugelassene Zusatzwerkstoffe nach DIN 6700-Teil 6, neu nach EN 15085 Teil 5

Literaturnachweise/ Hinweis

Vorhandene Unterlagen im Archiv Schaumann:

Dillinger Hütte:

1. DI-MC 355,DI-MC 460 – Werkstoffblätter

2. Erweiterte Nutzungsmöglichkeiten der thermomechanischen Behandlung von Grobblechen (Steißelberger, Hanus, Schütz u. Hubo; Eisenhüttentag 14.11.1996,Düsseldorf)

3. MAG- Schweißverbindungen des Stahles StE 885 bei statischer, dynamischer und zyklischer Beanspruchung (Hübner, Fischer, Stark- Seuken, Ring, Dahl; Stahl-Eisen 115 (1995) Nr.7

4. Grobblechherstellung aus verfahrenstechnischer Sicht (Steißelberger, Schwinn; Dillinger Sonderdruck)

5. Beurteilung der Schweißeignung in kaltumgeformten Bereichen hochfester Feinkornbaustähle (Halbritter, Makosch - Mitteilung der Fa. Faun, Lauf/Pegnitz)

6. Härte in der WEZ-Wirkung der chemischen Zusammensetzung des Stahls, der Schweißbedingungen und des Spannungsarmglühens (Frank, Dillingen- Sonderdruck Dillinger Hütte)

7. Kundeninformation: Zulassung der Dillinger Hütte als Q1-Lieferant der Deutschen Bahn AG, Revision 3, Juli 2004,2 Seiten)

8. Stähle für den Stahlbau „DI-MC“ Technische Information ~25 Seiten mit Text und Diagrammen

9. Einfluss der Begleitelemente Schwefel und Phosphor auf die Eigenschaften  der chemischen Zusammensetzung und die Schweißeignung von Baustählen (Hanus- DVS Jahrbuch)

10. Härte in der Wärmeeinflußzone- Wirkung der chemischen Zusammensetzung des Stahles, der Schweißbedingungen und des Spannungsarmglühens (Hanus; Jahrbuch  DVS 2002)

11. Konstruktive Lösungen mit Feinkornbaustählen im schweren Stahlbau (Schröter-Sonderdruck Dillinger Hütte)

SSAB

1. DOMEX Werkstoffblätter 3555MC bis 700MC

2. DOMEX „Schweißen von Kaltumformstahl“ (Sonderdruck)

3. DOMEX Properties of the material (Seite 10 Impact Strength)

ThyssenKrupp Stahl

1. PAS 315 bis PAS 700 Werkstoffblätter

2. Sonderbaustähle- Special structural steels included ProWeld and ProWear.

Ausführlichste Informationen aller ThyssenKrupp Sonderstähle, auch PAS. Hervorragendes Berechnungsprogramm Software Kohlenstoffäquivalent,t 8/5 Berechnung, Härtevorausschau, Berechnung der Wärmeeinbringung,  ausdruckbare Ergebnisse, ausdruckbare Diagramme (Programme ohne Kosten erhältlich!).

Berechnungsprogramm für verschleissgeeignete Sonderstähle

3. Alle Softwareprogramme enthalten ausführliche Textbausteine, die einen hervorragenden Überblick geben.

Sonstige Fachartikel/ Veröffentlichungen:

1. Metallische Werkstoffe und ihr Verhalten beim Schweißen (Jahrbuch Schweißtechnik 87)

2. Bedeutung des Kohlenstoffäquivalentes (Jahrbuch Schweißtechnik 91)

3. Werkstoff Stahl- Rückblick auf ein Jahrhundert (Jahrbuch Schweißtechnik 97)

4. Schweißen hochfester Feinkornbaustähle- neueste Entwicklungen, Schweißprozesse und Fertigungshinweise ( Gerster, Halbritter- Jahrbuch Schweißtechnik 99)

5. Zusätze und Hilfsstoffe für hochfeste Feinkornbaustähle- ein Überblick (Nies, Eisenberg Fa. Oerlikon- heute ist Dr. Nies Leiter der SLV Saarbrücken)

6. Entwicklung der Qualitätssicherung in der Normung- Fertigungstechnische Einflußgrößen (Jahrbuch Schweißtechnik 2003)

Stahlinformations- Zentrum Düsseldorf

1. Vom Erz zum Stahl

2. Schweißen unlegierter und niedrig legierter Baustähle- Merkblatt 381

3. Grobblech- Herstellung und Anwendung- Dokumentation 570

Sonstige Unterlagen:

• Flammrichten thermomechanisch gewalzter Baustähle (DVS Bericht 1994)
  
  
• Werkstoffnachweise nach DIN 10024 (DIN 50049) Arten- Auswahl- Erfahrungen (DVS Bericht 1995) Hier entsteht derzeit ein radikal überarbeitete neue DIN EN 10024
  
  
• Schweißen niedriglegierter Stähle – Softwaredemo von Prof. Hermann Thiers = Schweißpapst in Deutschland mit detaillierte Textinfos in der DEMO Version.
  
  
• Optimiertes Bestimmen der Vorwärmtemperaturen (Höhne, Oberhausen- DVS Bericht 95)
  
  
• Eigenschaften und Schweißeignung der thermomechanisch behandelten Stähle (Schönherr, Erding- Wehrwirtschaftliches Institut für Materialuntersuchungen, Erding- DVS Bericht 1992)
  
  
• Gesichtspunkte für den Einsatz hochfester schweißgeeigneter Stähle im Bauwesen (Degenkolbe, Uwer, Duisburg – Thyssen Stahl- DVS Bericht 1992)
  
  
• Entwicklungstendenzen bei schweißgeeigneten Feinkornbaustählen….Bedeutung für die schweißtechnische Praxis (D. Uwer, Duisburg- Thyssen Stahl- DVS Bericht 1986)
  
  
• Schweißzusätze für das Lichtbogenschweißen von Feinkornbaustählen (F. Weyland, Eisenberg- Fa. Oerlikon)
  
  
• Schweißen hochfester Stähle (D. Uwer, Duisburg- Thyssen- DVS Bericht 1992)
  
  
• Stand der Kaltrißforschung und ihre Ergebnisse (Meyer, Nolde, Seyffarth, Rostock- Uni Rostock- DVS Bericht 1992)

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