Was versteht man unter einer Kehlnaht?
Eine Kehlnaht ist ein Schweißnahttyp, bei dem zwei Metallteile so miteinander verbunden werden, dass an der Schnittstelle ein dreieckiger Querschnitt entsteht. Die Kehlnaht ist eine sehr effektive Verbindung, die aufgrund ihrer strukturellen Stärke und Zuverlässigkeit in der Bau-, Fertigungs- und Automobilindustrie weit verbreitet zum Einsatz kommt. Die beiden durch eine Kehlnaht verbundenen Werkstücke stoßen in einem bestimmten Winkel aufeinander. Es handelt sich hierbei häufig um einen rechten Winkel. Auch Kehlnähte mit spitzem Winkel < 90° oder mit stumpfem Winkel > 90° sind üblich. Die dreieckige Form der Schweißnaht kann je nach Schweißtechnik eine konkave, flache oder konvexe Oberfläche aufweisen. Kehlnähte kommen beispielsweise für das Verbinden von Flanschen mit Rohren, beim Schweißen von Querschnitten der Infrastruktur und als deutlich stabilerer Ersatz für Schraubverbindungen zur Anwendung. Kehlnähte sind im Stahlhochbau die am häufigsten vorkommende Nahtform. Beispielsweise dürfen gemäß DIN EN 1993-1-8 Kehlnähte für die Verbindung von Bauteilen verwendet werden, wenn die Flanken einen Öffnungswinkel von 60° bis 120° bilden.
Die Nahtdicke a und die Einbrandtiefe sind wesentliche Qualitätsmerkmale für eine Kehlnaht. Kehlnähte sollten so wie anderen Nahtformen frei von Einbrandkerben und Endkraterlunkern sein.
Warum Kehlnaht?
Kehlnähte kommen häufig in strukturellen Anwendungen wie Gebäuden, Lagerhallen, Brücken und Maschinen zum Einsatz, um Verbindungsstellen zu verstärken. Betreffend der Verteilung von Lasten und Widerstandskräften sind Kehlnähte bewährt und bekannt für ihre Einfachheit sowie Effektivität. Dies macht Kehlnähte in vielen Branchen zu einer grundlegenden Schweißtechnik.
Im Vergleich zu anderen Nahtformen werden in der Regel Kehlnähte anderen Nähten vorgezogen, da sie einfacher herzustellen sind und weniger Qualitätsprobleme aufweisen.
Wie macht man eine Kehlnaht?
Beim Kehlnahtschweißen verbindet man miteinander zwei Werkstücke in einem T-Winkel. Je nach Verfahren unterscheidet sich die Vorgehensweise für die Herstellung einer qualitativ einwandfreien Kehlnaht. Für alle Verfahren mit Elektrode gilt, dass für das Zusammenzuschweißen zweier Rohre im T-Winkel zunächst zwei Schweißpunkte an den jeweiligen Ecken der späteren Naht gesetzt werden. Im nächsten Schritt verbindet man diese Punkte mit dem Schweißgerät. Wesentlich bei der Herstellung einer hochwertigen Kehlnaht mit Elektrode ist unter anderem der Winkel, in dem der Brenner steht. Je nach Schweißtechnik müssen weitere Besonderheiten im Schweißverfahren berücksichtigt werden. Gängige Verfahren sind beispielsweise
- Schweißen mit Elektrode
- Schweißen mit MAG (Metall-Aktiv-Gas-Schweißen)
- WIG schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen)
- Laserschweißen
Was ist der Unterschied zwischen Kehlnaht und Stumpfnaht?
Der primäre Unterschied der beiden Schweißnahtarten ist die Stoßart, also die Beschaffenheit des Bereiches der beiden miteinander verschweißten Teile. Bei Stumpfnähten sind beide Werkstücke in einer Ebene angeordnet. Bei Kehlnähten liegen diese dagegen winkelig zueinander und bilden damit eine Kehlfuge. Je nach Stoßart ist die Anwendung unterschiedlicher Nahtarten möglich. Während bei Stumpfnähten die Kraftlinien eine weitgehend gleichmäßige Spannungsverteilung bewirken, kommt es bei Kehlnähten zur Umlenkung der Kraftlinien, was zu Spannungsspitzen führt.
Die Kehlnaht ist die häufigste Nahtform bei geschweißten Stahlkonstruktionen. Falls es die Belastung und die Korrosionsbedingungen zulassen, können Kehlnähte unterbrochen ausgeführt werden. Wichtige Qualitätsmerkmale für eine Kehlnaht sind die Nahtdicke und die Einbrandtiefe. Bei der Herstellung von Kehlnähten muss darauf geachtet werden, dass sie frei von Einbrandkerben und Endkraterlunkern sind.
Für die Charakterisierung von Stumpfnähten gelten verbindliche Begriffe laut ISO 17659. Voraussetzung für eine qualitativ gute Stumpfnaht ist, dass die Nahtwurzel durchgeschweißt ist. Die Maßvorgaben müssen eingehalten werden. Offene Endkraterlunker müssen jedenfalls vermieden werden. Schädigende Einbrandkerben zwischen der Schweißnaht und den Blechoberflächen sollten nicht vorhanden sein. Die Naht sollte außerdem frei von Rissen, Wurzel- und Bindefehlern sein.
Was ist das Symbol einer Kehlnaht?
Gemäß DIN EN 22553 kommen einfache Symbole für die Darstellung von Schweißnahtformen zur Anwendung. Das Symbol für eine Kehlnaht ist ein Dreieck ⊿. Die Kennzeichnung einer Schweißnaht erfolgt durch ein aus Pfeil, Bezugslinie, Bezugsstrichlinie und Gabel gebildetes Bezugszeichen. Auf dieses Bezugszeichen wird das Nahtform-Symbol gesetzt. Eine zusätzliche Angabe vor dem Symbol, wie beispielsweise ‚a 5‘ gibt die Schweißnahtdicke an.
Wie wird die Größe einer Kehlnaht bestimmt?
Kehlnähte können zu klein, zu kurz, zu lang oder zu dick sein. Unerwünschte metallurgischer Veränderungen in Stählen können zu einem unvorhergesehenen Materialversagen führen. Relevante Parameter für die richtige Bemessung einer Kehlnaht sind die Schweißnahtdicke, die Nahtdicke in Abhängigkeit der Bauteildicke sowie die Nahtlänge.
Die Nahtdicke a der Kehlnaht ist dabei gleich der bis zum theoretischen Wurzelpunkt gemessenen Höhe des einschreibbaren gleichschenkligen Dreiecks.
Damit bei Kehlnähten ein Missverhältnis zwischen Nahtquerschnitt und den verbundenen Querschnittsteilen vermieden wird, müssen bei Bauteildicken über 3 mm bestimmte Grenzwerte der minimalen und maximalen Bauteiledicke in Abhängigkeit der Nahtdicke a eingehalten werden.
Bei der rechnerischen Länge L einer Schweißnaht handelt es sich um ihre geometrische Länge. Für die Kehlnaht wird die Länge der Wurzellinie herangezogen. Allfällige Krater sowie Nahtanfänge und Nahtenden, welche die verlangte Nahtdicke nicht erreichen, zählen dabei nicht zur Nahtlänge.
