DVS_Bericht_379LP

2022
DVS-BERICHTE
Schweißen im Anlagenund
Behälterbau

Schweißen im Anlagenund
Behälterbau
Vorträge der gleichnamigen Sondertagung
in München vom 03. bis 06. Mai 2022
Gemeinschaftsveranstaltung des DVS –
Deutscher Verband für Schweißen und
verwandte Verfahren e. V., Landesverband
Bayern und Bezirksverband München, der
GSI – Gesellschaft für Schweißtechnik
International mbH, Niederlassung SLV München,
und der TÜV SÜD Industrie Service GmbH

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;
detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar.
DVS-Berichte Band 379
ISBN 978-3-96144-178-5 (Print)
ISBN 978-3-96144-179-2 (E-Book)
Die Vorträge wurden als Manuskript gedruckt.
Alle Rechte, einschließlich Übersetzungsrecht, vorbehalten. Nachdruck und Vervielfältigung dieses
Bandes oder von Teilen desselben nur mit Genehmigung der DVS Media GmbH, Düsseldorf.
© DVS Media GmbH, Düsseldorf ⋅ 2022
Druck: Print Media Group GmbH & Co. KG, Hamm

Vorwort
Die Veranstalter, die GSI mbH, Niederlassung SLV München, die TÜV SÜD Industrie Service GmbH, der
Landesverband Bayern und der Bezirksverband München des DVS e.V. laden zum 50. Mal zur schweißtechnischen
Fachtagung „Schweißen im Anlagen- und Behälterbau“ in die Räumlichkeiten des Künstlerhauses am Lenbachplatz
im Herzen Münchens ein.
Auch bei dieser Jubiläumstagung sind die Veranstalter darauf bedacht, durch die Vorträge aktuelle Entwicklungen in
der Schweiß- und Prüftechnik, Neuerungen auf dem Gebiet der Regelwerke und Qualitätssicherung, Informationen
über Werkstoffentwicklungen sowie Schweißverfahren und deren besondere Anwendungen vorzustellen und zu
diskutieren. Vorträge mit Anwendungsbeispielen aus dem Bereich der Fertigung und Anwendung runden das
Programm ab.
Die Arbeitsgruppen an den Nachmittagen bieten den Teilnehmerinnen und Teilnehmern nicht nur eine Plattform für
Diskussionen, sondern auch die Möglichkeit, eigene Fragestellungen einzubringen.
Nicht zuletzt bietet die Sondertagung weitere Möglichkeiten des Austausches von Fachinformationen und
persönlichen Erfahrungen und ist für das Knüpfen neuer Kontakte, der Vertiefung bestehender Kontakte sowie der
Netzwerkbildung von erheblichem Nutzen.
Der vorliegende Berichtsband enthält die Manuskripte der Vorträge, die auch auf der beigefügten USB-Card als PDF-
Datei enthalten sind.
Die Veranstalter dieser Sondertagung danken den Vortragenden und Fachreferenten, den Diskussions- und
Arbeitsgruppenleitern sowie allen, die zum Gelingen der Veranstaltung beigetragen haben. Dank gilt auch der DVS
Media GmbH für die Veröffentlichung des Berichtsbands.
München, im Mai 2022
Dipl.-Ing. Michael Dey Dipl.-Ing. F. Neuwieser Prof. Dr.-Ing. Prof. h. c. D. Böhme
GSI mbH, NL SLV München TÜV SÜD Industrie Service GmbH DVS e. V, LV Bayern, BV München

Inhaltsverzeichnis
Vorwort
Basis-Information: Vorwärmen, Flammrichten, Tiefeninduktion
Vorwärmen wozu? .................................................................................................................................. 1
G. Wackerbauer, München
Tiefeninduktion und ihre schweißtechnischen Anwendungen ................................................................. 4
T. Vauderwange, Offenburg
Flammrichten – altbewährt und immer noch relevant ............................................................................ 13
T. Ammann, München
Flammrichten von hochfesten, vergüteten Baustählen der Güten S960 QL und S1100 QL, was ist
möglich und wie gut ist der Richterfolg ................................................................................................. 19
J. Vogelsang, Duisburg
Eröffnungsvortrag
30 Jahre Behälterbau – Erfahrungsbericht eines Herstellers ................................................................ 27
G. Wimmer, Tacherting
Regelwerke und Qualitätssicherung
Anforderungen an den neuen britischen Markt, UKCA (Pendant zu CE-Kennzeichnung)
hier Druckgeräte und einfache Druckbehälter ....................................................................................... 31
E. Springborn und A. Stäblein, München
100 Jahre Schweißerprüfung, 10 Jahre ISO 9606-1 – Ein Erfahrungsbericht ………………. ................. 33
J. Mußmann, Meerbusch
EN 13480 Rohrleitungen für Wasserstoff– Wo geht die Reise hin? ...................................................... 44
A. Kittel, R. Hermann, Pullach
Vergleich von Rohrleitungen nach ASME B31.3 und EN 13480 ........................................................... 52
D. Kölbl, Essen

Werkstoffe, Prüfung und Verfahren
Baseline RBI – Mehr Wert an der Schnittstelle zwischen Baugruppen Hersteller und
Anlagenbetreiber ................................................................................................................................... 57
R. Kauer und R. Vogel, München
Optimierungspotenziale bei der Auswahl von Draht/Schutzgas-Kombinationen beim MAG-Schweißen
unlegierter Stähle im Hinblick auf anwendungsspezifische Anforderungen in der Praxis ...................... 61
R. Paschold und L. Riehl, Langenfeld
Besonderheiten bei der schweißtechnischen Verarbeitung von Nichtrostenden Stählen – von
austenitischen CrNi-Stählen bis zu Super-Duplexstählen ..................................................................... 71
G. Weilnhammer, Forstern
Remote Inspection – ein Erfahrungsbericht aus Betreibersicht ............................................................. 77
P. Sabatino und T. Spancken, Ludwigshafen
Leistungssteigerung im UP-Verfahren bei Erfüllung der Qualitätsanforderungen an Beispielen aus der
Praxis ................................................................................................................................................... 84
E. Engindeniz, Freimersheim; N. Akkus und A. Karaaslan, Istanbul/TR
Fertigung und Anwendung
MSG-Schweißen: Innovation in einem konservativen Umfeld ‒ Wie können Anwender unter
Berücksichtigung enger Normen und Richtlinien wirtschaftliche Vorteile generieren? ........................... 92
D. Kocab, Buseck
Über Schweißdrahtoberflächen und ihre Wirkung auf das MSG- und WIG-Verfahren ........................ 100
R. Fichtner, Bad Neustadt; P. Terliesner, Ahaus; A. Borner, Duisburg; K. Niepold, Mülheim an der Ruhr
Schadensfall an einer Fernwärmeleitung durch fehlerhafte HFI-Schweißung der Längsnähte ............ 110
P. Gerster, Ehingen
Modifikation von Aluminium Gussbauteilen per Wire Arc Additive Manufacturing ............................... 116
M. Schnall, T. Klein, C. Schneider, M. Silmbroth, S. Ucsnik; Ranshofen/AT
Herausforderung bei der Schweißreparatur eines Dampfturbinenrotors vor Ort in Australien ............. 121
S. Keller, Birr/CH
Verfasserverzeichnis ........................................................................................................................ 132

Vorwärmen wozu?
G. Wackerbauer, München
In der Schweißtechnik wird häufig das Vorwärmen von Bauteilen angewendet. Die Gründe für das Vorwärmen sind
jedoch unterschiedlicher Art und sollen in diesem Vortrag grob dargestellt werden.
1 Vorwärmen umwandlungsfähiger Stähle
Als umwandlungsfähige Stähle werden im Allgemeinen Stähle bezeichnet, die bei erhöhter Abkühlgeschwindigkeit
die Umwandlung von Austenit zu Martensit vollziehen. Der Anteil des gebildeten Martensits hängt beim Schweißen
hauptsächlich von folgenden Faktoren ab:
• Chemische Zusammensetzung des Stahls
• Abkühlgeschwindigkeit
• Bauteilgeometrie und Wärmeableitung
• Wärmeeibringung des Schweißprozesses
Da der Anteil des Martensits die Kaltrissempfindlichkeit maßgeblich bestimmt, muss in Abhängigkeit der oben genannten
Faktoren gegebenenfalls das zu verschweißende Bauteil vorgewärmt werden. Empfehlungen zur Wahl der
geeigneten Wärmeführung gibt die Normenreihe DIN EN 1011 in ihren Teilen 1 bis 8. DIN EN 1011-2 behandelt das
Schweißen ferritischer Stähle, mit Ausnahme der rostfreien ferritischen Stähle. Zur Bestimmung der geeigneten Wärmeführung
sieht die Norm die Methoden A und B zur Bestimmung der Vorwärmtemperatur für unlegierte Stähle,
Feinkornbaustähle und niedriglegierte Stähle vor.
Bei der vereinfachten Methode A können Standardwerte aus Tabellen für die Wärmeeinbringung und den diffusiblen
Wasserstoffgehalt mit dem zu betrachtenden CEV und Materialdicke bzw. Stoßform zur Bestimmung der Vorwärmtemperatur
herangezogen werden. Die Bestimmung der Vorwärmtemperatur erfolgt mit Hilfe von graphischen Darstellungen.
Die Methode B sieht die Berechnung der Abkühlzeit t8/5 und der Vorwärmtemperatur durch unterschiedliche Formeln,
unter Beachtung unterschiedlicher Einflussfaktoren und deren Kombination, vor.
In der Norm DIN EN 1011-2 ist ein Beispiel zur Bestimmung der Vorwärmtemperatur nach Methode A enthalten.
Bild 1. Abkühlung und Gefügeausbildung
Bild 2. ZTU-Diagramm
2 Vorwärmen von Duplexstählen
Hochlegierte austenitisch-ferritische- (Duplex-) Stähle zählen nach Festlegung im Punkt 1 nicht zu den umwandlungsfähigen
Stählen, da – im Normalfall – die Umwandlung von Austenit in Martensit nicht abläuft. Trotzdem führt
der Duplexstahl während der Abkühlung eine Umwandlung durch. Duplexstähle erstarren aus der Schmelze vollständig
in der δ-ferritischen Struktur und wandeln im Temperaturbereich zwischen 1200 °C und 800 °C im Idealfall
ca. 50 % davon in γ-Fe um (vgl. Bild 3). Die Menge des sich bildenden Austenits ist neben der chemischen Zusammensetzung
des Werkstoffs auch maßgeblich von der Abkühlgeschwindigkeit abhängig. Um Phasenbildungen und
Heißrisse zu vermeiden, müssen Duplexstähle mit begrenzter Wärmeeinbringung in der Stichraupentechnik geschweißt
werden. Damit sich trotz der erhöhten Abkühlgeschwindigkeit, bedingt durch die begrenzte Wärmeeinbringung,
ausreichend Austenit bilden kann, müssen Duplexstähle in der Regel ab 10 mm Wanddicke vorgewärmt werden.
Ein Ferritsaum in der WEZ neben der Schmelzlinie ist aber kaum vermeidbar (vgl. Bild 4).
DVS 379 1

Bild 3. Austenitisch-ferritischer (Duplex-) Stahl |
Bild 4. δ- und γ- Fe in der WEZ
3 Vorwärmen von Aluminium
Trotz des deutlich niedrigeren Schmelzpunktes besitzt Aluminium gegenüber Stahl eine höhere Schmelzwärme qs.
In Verbindung mit der, gegenüber Stahl auch deutlich höheren Wärmeleitfähigkeit λ muss durch den Schweißprozess
sichergestellt werden, dass eine ausreichend hohe Wärmemenge zur Verfügung steht, um den Grundwerkstoff aufzuschmelzen.
Ist die Höhe der möglichen einzubringenden Wärmeenergie, wie z. B. beim WIG-Schweißen durch die Belastbarkeit
der Wolframelektrode beschränkt, so können insbesondere bei höheren Wanddicken sowohl ein ausreichender Einbrand
als auch ein wirtschaftliches Schweißen nicht mehr gewährleistet werden. Beim MIG-Schweißen mit abschmelzender
Elektrode reicht bei höheren Wanddicken am Nahtanfang die zur Verfügung stehende Wärmemenge nicht
aus, um vor dem Ablösen des Schweißguttropfens den Grundwerkstoff aufzuschmelzen.
Der Werkstoff Aluminium muss zur Verbesserung des Einbrandes und zur Reduzierung / Vermeidung von Bindefehlern
vorgewärmt werden. Da je nach Werkstoffzustand (Hx, Tx) bereits ab einer Temperatur von ca. 120 °C eine
Wärmebehandlung durchgeführt wird, welche die mechanischen Eigenschaften des ursprünglichen Werkstoffzustandes
negativ beeinflusst, sind die Vorwärmtemperatur und die Vorwärmdauer gegenseitig abzustimmen und zu begrenzen.
4 Vorwärmen
Nach DIN EN ISO 13916 ist die Vorwärmtemperatur Tp die „Temperatur im Schweißbereich des Werkstückes
unmittelbar vor jedem Schweißvorgang“. Sie wird üblicherweise als Mindesttemperatur für alle Schweißarbeiten an
einem Werkstoff / Bauteil angegeben (Tp = Ti,min). Unter Zwischenlagentemperatur Ti versteht die oben genannte
Norm die „Temperatur in einer Mehrlagenschweißung und im angrenzenden Grundwerkstoff unmittelbar vor dem
Schweißen der nächsten Raupe“, die üblicherweise als Maximaltemperatur angegeben wird. Die Zwischenlagentemperatur
ist demnach immer ein Temperaturintervall zwischen Tp und Ti.
Bild 5: Messung der Vorwärmtemperatur (BW)
Bild 6: Messung der Vorwärmtemperatur (FW)
Um eine möglichst gleichmäßige Vorwärmung zu gewährleisten, ist die Vorwärmtemperatur im Abstand A von der
anzufertigenden Schweißnaht zu messen. Dabei gilt für Wanddicken ≤ 50 mm, A = 4 x t, ≤ 50 mm und für Wanddicken
> 50 mm, A ≥ 75 mm. Die Zwischenlagentemperatur muss auf dem Schweißgut oder auf dem direkt
angrenzenden Grundwerkstoff im Schweißbereich unmittelbar vor dem Schweißen der nächsten Lage (oder
ggf. auch Raupe) gemessen werden.
2 DVS 379

Zur Temperaturmessung können temperaturempfindliche Mittel (z. B. Stifte oder Farben) (TS), Kontaktthermometer
(CT), Thermoelement (TE) oder berührungslos messende optische oder elektrische Geräte (TB) eingesetzt werden.
5 Zusammenfassung
Unterschiedliche Werkstoffe müssen, wie beschrieben, aus den unterschiedlichsten Gründen vorgewärmt werden.
Bei der Festlegung der Vorwärmtemperatur und zum Teil der Vorwärmdauer sind die Auswirkungen auf die Gefügeveränderungen
und die damit verbundenen Änderungen der mechanisch technologischen Werte bis hin zur chemischen
Beständigkeit zu berücksichtigen. Die Vorwärmtemperatur muss auch immer unter Berücksichtigung der Wärmeeinbringung
gewählt werden.
DVS 379 3

Tiefeninduktion und ihre schweißtechnischen Anwendungen
T. Vauderwange, Offenburg
Induktion? Tiefeninduktion! In Summe geht es um eine spezielle Invertertechnologie mit Festfrequenztechnik, bei
der durch außergewöhnlich hohe Feldkonzentration die Vorgaben den Arbeitsschutz betreffend auch in der manuellen
Anwendung problemlos eingehalten werden können. Gleichzeitig gelingt bei richtiger Kombination aus Induktor,
Geräteabstimmung und Handhabung eine Erzeugungswirktiefe, die deutlich über das hinausgeht, was man bei reinem
Skineffekt erwartet. Damit ergeben sich interessante Anwendungen rings um die Schweißtechnik.
1 Grundlagen
1.1 Die Aufgabe
Im direkten Vergleich mit anderen Wärmeverfahren geht es darum, wie schnell man eine gewisse Temperatur in eine
gewisse Tiefe des Metalls hineinbringt – aber auch um in einer gewissen Tiefe erreichbare Temperaturänderungsgeschwindigkeiten.
Bei den ansonsten üblichen Wärmeverfahren wie (Autogen-)Flamme, Heißluft / Ofen oder die
Art Induktion, die aufgrund ihres Aufbaus für manuelle Anwendung geeignet ist, wird die Wärmeenergie oberflächlich
oder zumindest sehr oberflächennah eingebracht. Damit ist die Wärmeleitung der entscheidende Faktor. Diese wiederum
ist bekanntlich abhängig von drei Faktoren:
• Temperaturdifferenz – je heißer die Oberfläche, desto schneller kommt man in die Tiefe. Nachteil: Je höher
die Oberflächentemperatur, desto höher die Gefahr, etwas zu beschädigen. Sei es chemisch (Oxidation)
oder metallurgisch (Aufhärtung, Versprödung, Anschmelzen).
• Wärmeleitfähigkeit – was bei Silber am schnellsten geht, ist bei Aluminium und Kupfer noch schnell, bei
ferritischem Stahl so lala und bei Chromnickelstahl eher schlecht. Nur: Man hat nicht die Wahl, der Werkstoff
liegt fest.
• Zeit – je länger man sich Zeit lässt, desto tiefer ist eine gewisse Temperaturhöhe erreicht. Was bei Anwendungen
wie dem Vorwärmen aber einfach nur ein teurer Bremsklotz ist, führt beispielsweise beim thermischen
Richten dazu, dass sich ein Richteffekt gar nicht erst einstellt.
Bild 1. Rein oberflächlich wirksame Wärmeverfahren
haben sekundäre Wirktiefe durch Wärmeleitung
Bild 2. Mit Tiefeninduktion, hier vereinfacht am Beispiel
des thermischen Richtens gezeugt, nutzt man
die primäre Wirktiefe – wenn man es richtig macht!
Bei der Tiefeninduktion gelingt es nun bei richtiger Anwendung, die Wärmeentstehung ein Stück weit ins Material zu
verlagern. Wie weit? Das ist tatsächlich abhängig von Material, Materialstärke und vor allem der Induktorposition
und/oder deren Bewegungsgeschwindigkeit. Ist aber in jedem Fall erfreulich reproduzierbar.
1.2 Die zwei Erwärmungsmechanismen der Induktion
Grundsätzlich geht es bei Induktion immer darum, ein elektromagnetisches Wechselfeld in das Werkstück einzukoppeln.
Dies geschieht üblicherweise dadurch, dass ein elektrischer Leiter von einem Strom mit einer gewissen Frequenz
(also kein Gleichstrom) durchflossen wird. Die einfachste Anwendung dabei ist die Innenfelderwärmung, bei
der der Leiter ein- oder mehrmals um die zu erwärmende Zone gewickelt ist (Bild 3).
4 DVS 379

Dies ist mit die effizienteste Methode, die aber nur dann Sinn macht, wenn ein Bauteil wirklich auf dem kompletten
Umfang relativ gleichmäßig erwärmt werden soll; rund oder eckig spielt dabei keine Rolle.
Nicht nur beim thermischen Richten, sondern tatsächlich auch bei Vorwärmaufgaben stellt sich ein Ansatz mit Nutzung
von sogenannten Feldverstärkerkernen am Induktor (Bild 4) als vorteilhaft heraus. Es geht dabei darum, die
Feldlinien auf eine begrenzte Fläche außerhalb der eigentlichen Leiterschleife zu konzentrieren.
Bild 3. Innenfelderwärmung beim Hartlöten
Chromnickel-Kupfer an Wärmetauscher
Bild 4. Induktor mit Feldverstärker
beim Richten eines Längsträgers
Bild 5. Außenfelderwärmung zum
Ausschrumpfen von Buchsen
Die dritte grundlegende Methode ist die sogenannte Außenfelderwärmung, (Bild 5), bei der ein Ringinduktor kein
Werkstück im Innern der Wicklung vorfindet und stattdessen das Feld beispielsweise in ein Rohr einkoppelt, in das
der Induktor gesteckt ist.
Nun zur Erklärung des ersten der beiden Wirkmechanismen, der sogenannten Wirbelströme. Stellen wir uns einen
Transformator vor. Er besteht aus einer Primärwicklung, die von einem Wechselstrom durchflossen wird.
Bild 6. Transformator als Verständnisbildner, wie es zu Wirbelströmen im Werkstück und damit zur Erwärmung kommt
Der resultierende magnetische Fluss Φ breitet sich entlang der Kerngeometrie aus. Sobald nun in Bezug auf diesen
Magnetfluss ein elektrisch leitfähiger Querschnitt mit einer nennenswerten Fläche durchströmt wird, erzeugt der
magnetische Fluss in dieser Fläche Induktionsspannungen, hier bei einer Sekundärwicklung eines Transformators
sichtbar gemacht durch ein Voltmeter.
Hinweis zur Leitfähigkeit des Kernmaterials: Eine hohe Permeabilitätszahl µr wird durch eine hohe Zahl an Eisenatomen
im Kern erreicht. Diese dürfen jedoch möglichst nicht in einem Metallgitter verbunden sein, denn die damit
einhergehende Leitfähigkeit führt zu unbeabsichtigten Wirbelströmen und damit zu Verlusten – der Kern würde heiß.
Die Primär- und die Sekundärwicklung sind elektrisch vollkommen voneinander isoliert.
DVS 379 5

Schließt man die zwei Enden einer Sekundärwicklung kurz, läuft sich
die komplette, erzeugte Induktionsspannung tot und der resultierende
Strom setzt die Energie am ohmschen Widerstand des Leiters in Wärmeleistung
um.
Ausgehend von diesem Modell betrachten wir nun einen Transformator,
bei dem nur die Primärwicklung und der halbe Transformatorkern
vorhanden ist. In diesem Fall werden die Feldlinien des Magnetflusses
im Trafokernstück auf die gewohnte Weise konzentriert. Sobald die
durch den primärseitigen Stromfluss erzeugten Feldlinien auf ihrer
Kreisbahn den Kern verlassen, suchen sie sich einen Weg zur Wiedereintrittstelle.
Sobald nun in die Zone der ‚freien Feldlinien‘ ein elektrisch leitfähiges
Objekt nennenswerten Querschnitts gelangt, agiert dies quasi gleichzeitig
als Sekundärwicklung und dazugehöriger Kurzschluss.
Bild 7. Die „Primärwicklung“ ist auf eine einzige Windung
zusammengeschrumpf!
Zusammen mit der Information, dass der ‚halbe Transformatorkern‘ bei der verwendeten Technologie eine Breite
von 20 mm hat und je nach Geräteleistung zwischen 20 mm und 120 mm lang ist, versteht man nun, wie es gelingt,
örtlich begrenzt in das Material hinein zu wirken.
In der Umsetzung stellt man fest, dass die ‚Primärwicklung‘ quasi auf eine Windung degeneriert (Bild 7) ist – der
Kupfer-Hohlleiter wird genau einmal durch den U-förmigen Feldverstärker geführt. Durch den Hohlleiter fließen übrigens
Ströme bis ca. 1000 A, deswegen ist der überwachte Durchfluss mit einer Kühlflüssigkeit unerlässlich.
Bei welchen Werkstoffen funktioniert dieser Effekt? Bei allen, die elektrisch leitfähig sind. Also beispielsweise alle
Metalle, aber auch Silizium.
Der zweite, grundlegende Erwärmungseffekt funktioniert nur bei ferromagnetischen Werkstoffen, also beispielsweise
bei einem Baustahl unterhalb des „Curie-Punktes“ (769°C, A2-Linie im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm).
Hierbei richten sich die Elementarmagnete im Metall jeweils nach der Polung des angelegten Magnetfelds. Da dessen
Richtung bei der Tiefeninduktion mit einem Frequenzbereich um die 15 kHz je Sekunde 15.000 mal wechselt,
entsteht bei dieser Umpolung eine Art Reibungswärme, die sogenannten Hystereseverluste.
Damit ergibt sich die Situation, dass beispielsweise bei einem Baustahl beide Effekte wirken, bei Chromnickelstahl
aber nur die Wirbelströme. Schon an dieser Stelle sei verraten, damit ist noch lange nicht gesagt, dass die Wirkung
gerade an Chromnickelstahl so viel schlechter wäre!
2 Richten mit Tiefeninduktion
2.1 Richt-Grundlagen
Die Grundüberlegung ist folgende: Bei einer zu beseitigenden Deformation soll so materialschonend wie möglich
Abhilfe geschaffen werden. Mit mechanischer Kraft bei Raumtemperatur zu richten, scheidet damit als erstes aus,
da man damit das Material lokal über seine maximale Streckgrenze bringen muss und erhebliche Eigenspannungen
verbleiben, die sowohl mit Wärme als auch durch Vibration freigesetzt werden und zum Effekt des „Zurückkehrenden
Verzugs“ führen.
Die resultierende lokale Kaltverfestigung – speziell, wenn man wie in der Praxis durchaus erst in die eine Richtung
und dann korrigierend in die andere Richtung biegt – geht mit einer Versprödung einher, die je nach Material und
Belastungsart durchaus zum Problem werden kann. Schlimmer noch: Wird dem gerichteten Werkstück später Energie
zugeführt, kommt es durch Relaxierung von Eigenspannungen durchaus dazu, dass der Verzug wiederkommt.
Beispiele gefällig? Warum wird ein perfekt gerichtetes Bauteil wieder krumm, wenn man es ins Feuerverzinkungsbad
taucht? Und wieso führt ein LKW-Transport mit Vibrationen über ein paar Stunden dazu, dass das auf der Palette
festgeschnallte Bauteil wieder deformiert?
6 DVS 379

Das großflächige Herabsetzen der Streckgrenze, um danach mit weniger
mechanischer Kraft die für plastische Verformung erforderliche
Biegespannung von außen aufzubringen (wärmeunterstütztes Biegen),
dürfte aus energetischen und aus Zeitgründen nur im Ausnahmefall
eine Option sein.
Mit der alten Handwerkskunst des Flammrichtens ist ein Zwischenweg
gefunden, bei dem das Bauteil (1) lokal gewärmt wird und dadurch im
Material eine Zone reduzierter Streckgrenze (2) geschaffen ist. Das
umliegende Material (3) wird so wenig wie möglich erwärmt. Wenn
dann noch in geeigneter Weise die notwendige thermische Ausdehnung
dieser Zone verhindert – oder zumindest behindert – wird, kommt
es dort zu einem Staucheffekt. Diesen an die richtige Stelle im Metall
platziert, erreicht man eine Verformung des Bauteils. Ganz ohne externe
Kräfte und Momente.
Bild 8. Thermischer Richtmechanismus auf
Basis der verhinderten Ausdehnung
Die so gestauchte Zone hat nun im erwärmten Zustand dieselben Ausmaße
wie im kalten Ausgangszustand. Nach erfolgter Abkühlung ist
die Zone also kleiner als vorher (5), sie ist geschrumpft. Das Bauteil
(4) hat nach diesem Vorgang durch die unterschiedliche Formänderung
in der Stauchungszone (5) und dem umliegenden Material (6) die
gewünschte Formänderung.
Da das nicht erwärmte Material seine volle Streckgrenze behält, hat dieses ein relativ großes Vermögen, die erwärmte
Zone an der Ausdehnung zu hindern. Ob diese Eigendehnbehinderung ausreicht oder nicht, lässt sich daran
ablesen, ob das Bauteil 'mitgeht', sich bei der Erwärmung also entgegen der gewünschten Formänderung verformt.
Wenn das geschieht, ist das ein Zeichen dafür, dass die thermisch bedingte Ausdehnung der Erwärmungszone nicht
oder nicht hinreichend verhindert wird. „Energieverschwendung“ ist die passende Vokabel dafür.
In so einem Fall ist es sinnvoll und erforderlich, durch externe Maßnahmen (Verspannen, Auflegen von Gewichten
etc.) die Ausdehnung zu behindern. In der Realität trifft man leider immer wieder den Fall an, dass der Werker den
mangelnden Richteffekt durch Steigerung der Temperatur (jenseits der Gefügeumwandlung und mit der Gefahr der
lokalen Versprödung) auszugleichen versucht.
Damit ist das thermische Richten mit verhinderter Ausdehnung in der Theorie beschrieben. Zwei Zonen unterschiedlicher
Temperatur und die thermische Ausdehnung der heißeren Zone wird verhindert, was zu einer Stauchung führt.
Die Realität weicht von der Theorie in einem wichtigen Punkt ab: Die Temperatur der erhitzten Zone ist nicht gleichmäßig,
da die Wärme mittels einer Autogenflamme nur kraft einer Übertemperatur an der Oberfläche eingebracht
und über den Mechanismus der Wärmeleitung mit entsprechendem Zeitverzug in die Tiefe des Materials gebracht
werden kann.
Außerdem ist bei der Erwärmung mit der Flamme eine Erwärmung eines großen Bereichs um die gewünschte Zone
herum durch die abgeleiteten Flammgase unvermeidlich.
Wichtiger Hinweis: Aufgrund der vorhandenen Eigenspannungssituation ist die benötigte Wärme für das Richten
eines verzogenen Bauteils wesentlich geringer als beim Versuch, ein gerades Bauteil im selben Umfang krumm zu
machen!
2.2 Richten mit Tiefeninduktion
Der Gedanke, die nötige Wärme für den Richtvorgang nicht mit der Flamme von außen, sondern mit einem induktiven
Effekt im Metall entstehen zu lassen, war naheliegend und ist nicht neu. An dieser Stelle ist aber ein Blick auf die
entscheidenden Unterschiede der verschiedenen Induktionsverfahren erforderlich.
Entscheidend sind zwei Kriterien:
• Die PRIMÄRE WIRKTIEFE. Hochfrequenz- Induktionsverfahren lassen die Wärme grundsätzlich nur an der
Oberfläche entstehen. Die ebenfalls verbreiteten Resonanz-Induktionsverfahren fangen zwar mit etwas
Wirktiefe an, mit steigender Temperatur wird die Arbeitsfrequenz aber immer weiter angehoben, sodass es
bei nennenswerter Temperatur wiederum nur zu einer Heizwirkung an der Oberfläche, dem sogenannten
DVS 379 7

'Skin Effekt' kommt. Die beiden genannten Verfahren sind übrigens das Mittel der Wahl, wenn es um das
Oberflächenhärten geht.
• Die FELDKONZENTRATION. Hier spielt sowohl der Induktoraufbau in Bezug auf die Wärmeaufgabe eine
Rolle, aber vor allem das Feldverstärkermaterial in Kombination mit der richtigen, elektrischen Anregung.
Aufgrund mangelnder Feldkonzentration hat man einerseits einen bescheidenen Koppelungsgrad, also wenig Wirkung
bei viel Stromverbrauch. Andererseits wird der freundliche Herr von der Berufsgenossenschaft mit seinen Feldstärkemessgeräten
festlegen, dass man entsprechend der Grenzwerte der DGUV Vorschrift 15 (früher BGV B11,
Arbeitsschutzvorschrift für Gefährdung durch elektromagnetische Felder) metergroße Gefährdungsbereiche hat.
Etwas besser wird es, wenn zumindest einfache Feldkonzentratoren aus einem mehr oder weniger fortgeschrittenen
Kernmaterial hoher Permeabilität (µr) und geringer elektrischer Leitfähigkeit verwendet werden.
Bei der Masse der seit den letzten 20 Jahren in der Praxis eingesetzten Induktionsrichtverfahren handelt es sich um
Wärmeerzeugung im oberen halben Millimeter des Materials.
Die Besonderheit der vorgestellten Tiefeninduktion besteht in der Kombination einer extremen Feldkonzentration
durch einen Feldverstärker aus einem speziellen, amorphen Material, mit einer Anregung, die die Frequenz nicht
verändert und die durch eine Hypermagnetisierung einen unerwartet hohen Wirkungsgrad kombiniert mit einer großen
Wirktiefe.
Damit lassen sich die vom Flammrichten prinzipiell bekannten Richtfiguren schnell und gezielt wärmen. Ein besonders
ausgeprägter Temperaturunterschied zwischen der erwärmten und der nicht erwärmten Zone ist das wichtigste
Charakteristikum.
Mit der vorgestellten Technologie erzielt man gegenüber der Erwärmung mit der sauerstoffverstärkten Flamme einen
enormen Energiekostenvorteil. Bei Nutzung der Wärm- und Bewegungsmuster der Tiefeninduktion sind die Energiekosten
typischerweise weniger als ein Fünftel dessen, was der Prozess mit der Flamme kostet. Im Gegenzug dazu
ist die Investition in die benötigte Technologie höher als das, was man für die Anschaffung von Brenner und Gasversorgungs-/
Lagerungstechnologie veranschlagen muss. Voraussetzung ist in jedem Fall, die richtige Handhabung
gezeigt zu bekommen und nicht einfach die Flamme nachzumachen.
2.3 Richten mit optimierter Dehn-/Eigendehnbehinderung
Da gibt es einen einfachen Geheimtipp: Nachmessen, wenn
es am heißesten ist. Am Beispiel eines Trägers, der überhöht
werden soll, sei das erklärt:
Der Träger liegt an seinen äußeren Enden auf. An einer Stelle
nahe der Mitte macht man eine Markierung und misst den Abstand
zum Boden. Dann bringt man das Wärmemuster so ein,
wie man es für richtig hält. Nachmessen, wenn es am heißesten
ist. Ist der Abstand GRÖSSER geworden, ist das Bauteil
„mitgegangen“. Also wurde die Ausdehnung der erwärmten
Zone nicht hinreichend verhindert und wir sind wieder bei der
oben erwähnten ENERGIEVERSCHWENDUNG. Das Schöne
dabei: Nun kann man die Art der Wärmeeinbringung am (wieder
abgekühlten) Bauteil variieren. Je weniger dieses beim Erwärmen
mitgeht, desto besser wird der Richteffekt sein.
Bild 9. Thermischer Richtmechanismus auf Basis
der verhinderten Ausdehnung
2.4 'Minimalinvasives Richten'
Die bisherigen Ausführungen gingen davon aus, dass das, was man beim Flammrichten mit der Autogenflamme
macht, mit dem Induktor mehr oder weniger nachempfunden wird.
Die erste prinzipielle Abweichung resultierte aus der Feststellung, dass man bei der Tiefeninduktion die überhöhten
Temperaturen an der Oberfläche zur Beschleunigung der Wärmeleitung in die Tiefe bei dickem Material nicht mehr
braucht. Hinzu kamen aber schon in den ersten Jahren der Nutzung in Einzelfällen wahrgenommene Fälle großer
Richtwirkung bei erstaunlich niedrigen Temperaturen, die zunächst nicht reproduzierbar und nicht erklärbar waren.
8 DVS 379

Dass die STRECKGRENZE (Rp0.2) eines Metalls mit der Temperatur abnimmt, ist altbekannt – wahrscheinlich hat
jeder schon mal einen Stahlstab über Rotglut erwärmt und dann mit wenig Kraft bleibend verformt.
Andererseits muss aber in der zusammengepressten, an der Ausdehnung gehinderten Zone erst einmal genügend
Druckspannung entstehen, um die (wenn auch abgesenkte) Streckgrenze zu überschreiten. Denn externe Biegespannung
ist beim Richten im Gegensatz zum Wärmeunterstützten Biegen nicht vorgesehen.
Bild 10. Die Hyperplastizitätszone (HPZ)
Also braucht es ein genügend hohes Elastizitätsmodul, das bei einem
Metall quasi die Aufgabe einer Federkonstante übernimmt.
Zu weit abgefallener E-Modul bedeutet zu wenig aufgebaute
Druckspannung – bedeutet einen rein elastischen Effekt ohne bleibende
Richtwirkung. Ein Blick auf den typischen Verlauf von
Streckgrenze und E-Modul über der Temperatur erklärt, warum
beispielsweise bei einem Baustahl ein Richteffektmaximum bei ca.
550 °C entsteht.
Daraus resultiert nun die Definition einer 'Hyperplastizitätszone'
(HPZ), innerhalb derer man die Streckgrenze schon reduziert, den
Elastizitätsmodul aber noch so hoch wie möglich vorfindet.
3 Vorwärmen
3.1 Risikofreie Wärmeprozesse
Mit Hilfe der Tiefeninduktion gelingt es, in sehr kurzer Zeit und mit nur geringer Übertemperatur an der Werkstückoberfläche
eine Durchwärmung im Bereich von z. B. 80...150 °C zu erzielen. Die Wärmeanweisung legt dazu eine
einzustellende Leistung fest und beispielsweise die Anweisung an den Werker, das Material nach leichten Anlauffarben
zu beobachten (diese können normalerweise sogar vermieden werden). Gemessen wird die Temperatur auf
der Gegenseite.
Auf diese Weise sind in der Praxis hoch reproduzierbare Vorwärmprozesse entstanden, die auch an Feinkornstählen
bis ultrahochfest, an Vergütungsstählen und Panzerstählen zur Anwendung kommen. Diese sind vor allem schnell
und energieeffizient, lassen sich teilweise sogar direkt vorlaufend realisieren.
Dieser Vorgang wird zwischenzeitlich auch automatisiert ausgeführt. Teilweise führt ein Schweißroboter den Induktor,
bei radialsymmetrischen Bauteilen findet man auch den fixierten oder an einer Linearführung befestigten Induktor,
an dem das Werkstück vorbei gedreht wird.
Nur am Rande sei erwähnt, dass das Laserschweißen mit dieser Technologie ergänzt den Weg in viele Materialpaarungen
findet, die bislang als unschweißbar galten.
3.2 Verzugsvermeidungsstrategie – das 'freiwillige Vorwärmen'
Man könnte annehmen, dass es darum geht, in möglichst vielen Fällen das Vorwärmen zu vermeiden. Zugegebenermaßen
handelt es sich mit den gängigen Methoden um einen Arbeitsschritt, der
- zeitaufwendig ist,
- hohe Energiekosten verursacht,
- je nach Material mit dem Risiko der Materialschädigung durch zuviel Wärme einhergeht.
Betrachtet man den Vorwärmvorgang aber mit Tiefeninduktion, stellt man fest, dass durch die Anwendung der Tiefenwirkung
bei reduzierter Leistung ein sehr schnelles, risikofreies Vorwärmen mit nicht nennenswerten Energiekosten
möglich ist. Es sind gegenüber dem nicht vorgewärmten Fall natürlich deutlich reduzierte Schweißparameter zu
verwenden.
Unter der Voraussetzung eines praktikablen Vorwärmverfahrens ohne die üblichen Nachteile wird man dann viele
Schweißprozesse noch einmal überdenken müssen. Mit einer sinnvollen Vorwärmmethode entsteht der Verzug oft
genug erst gar nicht. Es muss in jedem Fall klar sein, dass der Zeit- und Energieaufwand für das Vorwärmen einer
Schweißnaht mit der neuen Technologie wesentlich geringer ist, als ein eventueller Richtaufwand in der Nachbehandlung.
DVS 379 9

3.3 Energieumlagerung im Schweißprozess
Auch das hört sich absurd an: „Freiwilliges“ Vorwärmen und danach Energie aus dem eigentlichen Schweißprozess
nehmen. Warum? Weil dadurch optimale Nahtqualität mit GERINGERER Gesamt-Streckenenergie erreicht wird und
man beispielsweise noch einmal deutlich schneller schweißen kann.
Wie nimmt man Energie aus dem Schweißprozess? Bei WIG, E-Hand und den Strahlverfahren einfach den Strom /
die Leistung zurückdrehen. Bei MAG und den verwandten Prozessen muss man hingegen den Stickout vergrößern
(Gasdüse entsprechend vorschieben) und danach die Lichtbogenspannung wieder auf den Originalwert ohne Energieumlagerung
korrigieren. Faustformel: 5mm mehr Stickout reduziert bei gleichem Lichtbogen die Streckenenergie
um etwa 20 %.
3.4 Unterwasser-Vorwärmen
Das beschriebene Verfahren ist betriebssicher auch unter Wasser zu nutzen. Hierbei bleibt das eigentliche Gerät an
Land und nur der Induktor mit Schlauchpaket taucht unter. In dieser Anwendung wird die Oberflächentemperatur –
bedingt durch die ständige Wasserkühlung – zwar kaum über 80 °C steigen. Der positiven Wirkung auf den Schweißprozess
tut das aufgrund der darunterliegenden, großen Wärmezone aber keinen Abbruch.
4 Sonderanwendungen
4.1 Demontage verrosteter Komponenten
Das Erhitzen einer verrosteten Mutter mit einer Flamme gilt als alteingesessene
Handwerkskunst. Und wenn nicht gerade Einschränkungen aufgrund umliegender,
hitzeempfindlicher Bauteile bestehen, bekommt man die Verbindung normalerweise
gelöst. Jedoch muss man schnell sein – sobald die Mutter abgekühlt ist,
geht nichts mehr. Wer sich ungeschickt anstellt und mehrere Wärmephasen
braucht, dem droht die Katastrophe: Festgefressen.
In Wirklichkeit handelt es sich sehr oft gar nicht um 'Fressen', also das Einbringen
von Schmutz oder Fremdkörpern ins Gewinde. Man muss sich darüber im Klaren
sein, dass jeder Glühvorgang die Mutter SCHRUMPFEN lässt. Die Erklärung findet
sich weiter vorn im Dokument, wo einem die verhinderte Ausdehnung erklärt
wird.
Bild 11. Rost zerstören ohne Glühen
Die Alternative: Mit Tiefeninduktion und genügend Leistung wird die Mutter großflächig und gleichmäßig sehr schnell
auf maximal 200 °C erhitzt – es glüht nicht. Dies geschieht so schnell, dass es zu einer Ausdehnung der Mutter
kommt, während die Schraube noch wesentlich kühler ist. Die Folge: Der Rost ist weg und bleibt es. Selbst nach
kompletter Abkühlung läuft die Mutter noch ganz leicht. Undenkbar mit rein oberflächlich wirkenden Wärmeverfahren,
da dann die Temperaturänderungsgeschwindigkeit im Gewinde so langsam ist, dass dem Rost nichts passiert.
Dass dabei eine eventuelle Vergütung des Schraubenmaterials noch nicht einmal angelassen, geschweige denn
aufgehärtet wird, sei nur der Vollständigkeit halber angemerkt.
Unter Verwendung der beschriebenen Technologie gelingt
auch ein handwerklich noch nicht sehr bekannter Kniff: Das
Lösen von festgebackenen Schrauben und Bolzen durch
Wärme 'vom Kopf her'. Hierbei wird dafür gesorgt, dass die
Schraube ihrer kompletten Länge entlang jeweils für eine
kurze Zeit um mindestens 100 K heißer ist als das umliegende
Material. Erfolg dieser ungewöhnlichen Methode, die mit einer
Flamme nicht (und mit Induktion ohne Tiefenwirkung nur ganz
eingeschränkt) nachvollziehbar ist: Die Schraube drückt sich
im Rost frei – nach Abkühlen lässt sie sich leicht entfernen.
Bild 12. Bolzen und Schrauben durch schnelle Erwärmung
im Rost freidrücken
10 DVS 379

4.2 Lösen von Gewindekleber
Bei dynamisch beanspruchten Konstruktionen ist die Herausforderung
bei geschraubten Verbindungen klar: Ein Losvibrieren
muss verhindert werden.
Neben diversen Sicherungselementen ist die Verwendung
von Gewindesicherung ('Loctite') ein probates Mittel in der
Fertigung. Wann immer aber zu Service-Zwecken die Verbindung
wieder gelöst werden muss, geht die Sache nach hinten
los. Nicht selten werden Schraubenköpfe rundgedreht oder
reißen gar ab.
Bild 13. Schnelles und fachgerechtes Lösen von Gewindekleber
mit Tiefeninduktion
Die Abhilfe: Bei erhöhten Temperaturen zersetzt sich der Kleber.
Normalfeste Gewindesicherung braucht dazu etwa 90 °C,
bei der hochfesten Variante sind es aber an die 200 °C, die in
der kompletten Tiefe der Schraube gebraucht werden. Eine
ideale Anwendung der Tiefeninduktion.
4.3 Enthärten thermischer Schnittkanten
Achtung, Missverständnis! Auf keinen Fall geht es darum, auf Biegen
und Brechen die Härte einer Laser-/Brenschnitt-/ Plasmaschnittkante
abzusenken, nur weil derlei in der DIN EN 1090 gefordert
war.
Es muss klar sein, dass diese Härte an einer Kante, die im Zuge
einer Schweißnaht ohnehin aufgeschmolzen wird, keine Rolle
spielt.
Da bleiben aber zwei wichtige Fälle übrig, in denen diese Härte
von großer Bedeutung ist und nicht zu hoch sein darf.
Erstens – wenn die Kante in irgendeiner Weise bearbeitet wird –
und wenn nur ein Loch hinein zu bohren ist. Aufgrund der erhöhten
Härte hat man extremen Werkzeugverschleiß.
Bild 14. Das Enthärten von thermischen Schnittkanten
geht mit Tiefeninduktion schnell und einfach,
sogar mechanisierbar
Zweitens – mal angenommen, die Kante soll ohne weitere Bearbeitung
so bleiben und muss nur noch beschichtet werden.
In diesen Fällen zahlt sich der geringe Aufwand aus, einmal mit
ca. 60 cm/min mit dem Induktor samt Teflonkappe über die Kante
zu fahren und diese damit „blau anzumalen“.
4.4 Nachbearbeitung beim Feuerverzinken
Bauteile, die aus dem Zinkbad kommen, haben immer diverse Fehlstellen,
die es nach zu bearbeiten gilt. Seien es nun Ansammlungen von Zink,
Tropfnasen (die auch spitz und messerscharf sein können!) oder gar teilweise
verschlossene Bohrlöcher. Auch hier kann man mit Tiefeninduktion
schnell und nachhaltig Abhilfe schaffen.
Die Teflonkappe und eine passende Leistungseinstellung geht dabei mit
leichter Bewegung des Induktors einher. Nach 10 Minuten Üben ist das
leicht beherrschbar.
Bild 15. Das „Zinkbügeleisen“
Der Vorteil im Vergleich zum üblichen Wegschleifen mit dem Winkelschleifer:
Weniger Krach, weniger toxischer Staub und vor allem liegt der Restzink
in relativ großen Flecken auf dem Boden und kann mit wenig Aufwand
sogar recycelt werden.
DVS 379 11

5 Zusammenfassung
Tiefeninduktion ist nun seit 2011 im Industrieeinsatz. Anfänglich schon einfach nur in der Substitution der Flamme
erfolgreich, ergaben sich im Lauf der Zeit immer wieder grundlegend neue Einsatzmöglichkeiten für die industrielle
(schweißtechnische) Fertigung, die große Potenziale zur Kosten- und Energie-/CO2-Ersparnis und zum Ergonomiegewinn
bieten und zum großen Teil mit anderen Wärmequellen gar nicht realisierbar wären.
Zwar kann man mit Tiefeninduktion beispielsweise auch Grobkorn erzeugen, wenn man alles falsch macht! Bei aber
auch nur halbwegs richtiger Anwendung ist die Sicherheitsmarge aber wesentlich höher als man das mit der Flamme
oder herkömmlicher Induktion kennt.
Literatur
[1] Der Praktiker 1/2-2022 S.22-28
[2] Der Praktiker 9-2021 S.421-426
[3] Der Praktiker 5-2021 S. 210-216
[4] SCHWEISSEN+SCHNEIDEN 10/2014 S. 606-609
[5] GSI: Schweißfachingenieurlehrgang Teil 3 HG 3 Kap. 3.02-2
[6] GSI: Schweißfachingenieurlehrgang Teil 3 HG 4 Kap. 4.03
[7] www.vauquadrat.com
12 DVS 379

Flammrichten – altbewährt und immer noch relevant
T. Ammann, München
Nahezu jeder Vorgang in der Metallbearbeitung, bei dem große Wärmemengen in das Bauteil eingebracht werden,
erzeugt bei der nachfolgenden Abkühlung Eigenspannungen im Werkstück, die sich sehr oft als Verzug bemerkbar
machen. Das Schmelzschweißen ist davon besonders betroffen. Eine Möglichkeit, den Verzug zu korrigieren und
aus einem unbrauchbaren ein brauchbares Bauteil zu machen, bietet das Flammrichten. Dabei werden ausgewählte
Werkstückbereiche mittels einer Acetylen-Sauerstoff-Flamme gezielt und eng begrenzt auf die Flammrichttemperatur
erwärmt und gleichzeitig in ihrer Ausdehnung behindert. Die erwärmten Werkstückbereiche stauchen sich auf und
schrumpfen bei der Abkühlung. Dies führt, richtig angewendet, zum gewünschten Richteffekt. Grundsätzlich kann
jeder Werkstoff, der schweißgeeignet ist, auch flammgerichtet werden. Die Wahl der passenden Ausrüstung und
Gasversorgung hängt in erster Linie vom Werkstoff und der Materialdicke ab.
1 Einleitung
Fast immer erzeugt das Schmelzschweißen unerwünschten Verzug. In vielen Fällen lässt sich der Verzug bereits im
Voraus abschätzen, so dass er durch entsprechende Gegenmaßnahmen (z. B. mit dem sog. Pilgerschrittschweißen
oder angepasste Schweißfolgen) auf ein vertretbares Maß gemindert werden kann. In anderen Fällen ist es notwendig,
den entstandenen Verzug an der fertigen Konstruktion im Nachhinein zu korrigieren. Das kann dann mit rein
mechanisch wirkenden Verfahren geschehen („Zurechtbiegen“) oder mittels thermisch wirkender Verfahren.
Eine Möglichkeit zu solch einer Korrektur durch gezielte Wärmeeinbringung bietet das Flammrichten. Beim Flammrichten
werden vorher ausgesuchte Werkstückbereiche gezielt und örtlich begrenzt mit einer Acetylen-Sauerstoff-
Flamme erwärmt und gleichzeitig die entstehende Ausdehnung behindert. Dadurch kommt es zu einer leichten Aufstauchung
des Materials, was bei der nachfolgenden Abkühlung zu Schrumpfspannungen führt. Diese Spannungen
erzeugen den Richteffekt.
Die Acetylen-Sauerstoff-Flamme ist die ideale Wärmequelle für das Flammrichten. Kein anderes Brenngas erzeugt
eine so hohe Flammentemperatur und Flammenleistung wie Acetylen. Daher ist das Richten, z. B. mit Propan oder
einem anderen langsam verbrennenden Brenngas, selten erfolgreich, weil zu lange gewärmt werden muss und die
Wärme währenddessen ins Material „wegfließt“. Der Aufstaucheffekt bleibt dann aus.
Das Flammrichten ist kein neues Verfahren. Allerdings erfordert es ein großes Maß an Erfahrung und Fachwissen,
um es richtig und erfolgreich einzusetzen. Häufig geht das Wissen um die richtige Handhabung und Ausrüstung beim
Flammrichten in einem Betrieb verloren, etwa wenn die letzten verfahrenskundigen Mitarbeitenden in Rente gehen.
Das ist besonders bedauerlich, nachdem das Flammrichten nicht selten den Unterschied zwischen einem verschrottungswürdigen
und einem verwendbaren Bauteil ausmachen kann.
2 Verfahrensprinzip
Das grundlegende Prinzip beim Flammrichten lautet
„schnelles, örtlich begrenztes Wärmen bei gleichzeitiger Ausdehnungsbehinderung“.
Das Werkstück wird sehr gezielt an bestimmten ausgewählten Stellen so weit erwärmt, dass es plastisch verformbar
wird, also über die Streck- bzw. Dehngrenzentemperatur hinaus (Bild 1). Ist dabei gleichzeitig die Ausdehnung behindert,
wird sich das Material an dieser Stelle bleibend aufstauchen. Bei der nachfolgenden Abkühlung zieht sich
das Material dann wieder zusammen, wird dabei aber kürzer als zuvor. Das bewirkt die Entstehung von Schrumpfspannungen,
die, die richtige Wahl der Wärmeeinbringung vorausgesetzt, dann zum gewünschten Richteffekt führen.
Wichtig ist dabei: Mit dem Flammrichten ist nur ein Verkürzen möglich, niemals ein Verlängern!
Flammrichten kann mit oder ohne äußere Hilfsmittel durchgeführt werden (siehe Abschnitt 6). Der Zweck solcher
Hilfsmittel besteht in der Verstärkung des Richteffektes durch das Fixieren der kalten Bereiche des Werkstückes,
damit sich diese beim Erwärmen der zu richtenden Stelle nicht bewegen können. Ziel ist also nicht, das Werkstück
aktiv in eine Richtung zu verformen, sondern nur, das Werkstück möglichst rigide in seiner Ausdehnung zu behindern.
Das Ergebnis des Flammrichtens wird erst nach Abkühlen des Bauteils auf Umgebungstemperatur vollständig
sichtbar.
DVS 379 13