ISO 1090 für Schneidanwendungen

Teil eines Stahldaches mit Glasabdeckung
ISO 1090 umfasst die Vorschriften für die Erstellung von Bauwerken, Stahlkonstruktionen etc.

Die Norm DIN EN ISO 1090 ist vielen Metallbauern unter dem Namen DIN 18800 "Ausführung und Herstellung von Stahlbauten" bekannt. Die Norm 1090 verlangt von den betroffenen Unternehmen, dass sie alle erforderlichen Prozesse in der Fertigungskette beherrscht und durch geeignete Produktionskontrolle den Nachweis erbringt, alle Teile fach- und normgerecht erzeugt und zusammengebaut zu haben, so dass Korrosionsschutz und Verschweißbarkeit der Bauelemente sicher gewährleistet sind. Soweit die theoretischen Forderungen, doch was genau bedeutet dies für Schneidbetriebe?

 

Anforderungen an das Schneiden

  • Es muss sichergestellt sein, dass der benutzte thermische Schneidprozess auch für die Aufgabe geeignet ist. Hierzu müssen die thermischen Schneidprozesse regelmäßig auf ihre Eignung hin überprüft werden.
  • Das einzusetzende Prüfverfahren hierzu, es handelt sich um die Vickers-Härteprüfung, ist von der Norm durch Schneiden und Überprüfen eines bestimmten Probekörpers vorgegeben. Ein dokumentiertes Prüfverfahren samt Anordnung der Prüfumgebung sowie dem Messverfahren hat das Ergebnis zu belegen.
  • Die zulässigen Härtewerte, der durch das thermische Schneiden erzeugten Schneidflanken sind in Tabelle 1 für unterschiedliche Werkstoffgruppen angegeben und müssen nachweislich eingehalten werden. 
  • Im Zuschnitt von Metallen entstehen Grate. Grate, die zu einer Gefahr werden können und Verletzungen verursachen können, müssen entfernt werden, verlangt die Norm. 

 

Produktnormen Stahlsorten Härtewerte
EN 10025-2 bis -5 S235 bis S460 380
EN 10210-1, EN 10219-1 S235 bis S460 380
EN 10149-2 und EN 10149-3 S260 bis S700 450
EN 10025-6 S640 bis S690 450

Tabelle 1: Zulässige maximale Härtewerte (HV 10)

Anmerkung: Diese Werte entsprechen EN ISO 1514-1 für Stahlsorten nach ISO/TR 20172

 

Weitere Stellen der ISO 1090 beschreiben die Anforderungen an das Schweißen, das Bohren, das Biegen, Kanten, Flammrichten, Montieren etc. der Bauelemente, auf die wir hier aber nicht weiter eingehen. 

 

Prüfverfahren ISO 1090

Die Überprüfung der Härte gemäß ISO EN 1090 erfolgt nach dem Vickers-Verfahren. Die Einheit wird mit HV angegeben. Die Härteprüfung erfolgt ausschließlich über die ISO 6507, diese beschreibt die Prüfung mit Hilfe eines stationären Vickers-Prüfgeräts. Andere Härtemessverfahren (Rockwell, Brinell, Martens ...) sind bei der Messung, die für die EN ISO1090 erforderlich sind, nicht zulässig.

Da ein stationäres Vickers-Messgerät gleich im mehrstelligen Zehntausender Eurobereich angesiedelt ist, dürfte sich für die meisten Betriebe ein solches Messgerät nicht rechnen.

Für den betrieblichen Alltag wurden inzwischen mobile Vickers-Handmessgeräte entwickelt, die man zu einem vernünftigen Preis unter 5.000 Euro erwerben kann. 

Bevor gemessen werden darf, muss die Schnittflancke in einem bestimmten Winkel angeschliffen werden. Dabei wird jedoch durch den Schleifprozess eine Störgrösse eingebracht, nämlich zusätzliche thermische Energie durch den mechanischen Abtrag, welche die echten Werte negativ beeinflussen kann und die Messwerte verfälscht.

Experten, wie Dr. Hassel von der Leipniz Universität Hannover hegen daher Bedenken gegen diese Messmethode und werfen ihr vor, dass sie selber zur Verfälschung des echten Wertes in einem nicht unerheblichen Umfang beitragen kann.

Eine Überarbeitung der Norm wäre daher wünschenswert. Doch bis es soweit ist, gilt zunächst einmal die ISO 1090 in der jetzigen Fassung:  380 HV beträgt der maximale zulässige Grenzwert für S235 bis S355.

 

ISO 1090 und das Schneiden von Stahl

Anforderungen an die Rechtwinkligkeitstoleranz und die Rauheit Rz5

Klassen Rechtwinkligkeits- und
Neigungstoleranz
gemittelte Rauheit Rz5
EXC 1 Bereich 5 Schnittkanten sind akzeptabel, ohne
wesentliche Unregelmäßigkeiten und alle Schlackereste wurden entfernt
EXC 2 Bereich 4 Bereich 4
EXC 3 Bereich 4 Bereich 4
EXC 4 Bereich 3 Bereich 3

Aufhärtung im Abhängigkeit des Schneidprozesses:

Zertifizierungsstellen, welche die Härte der Teile überprüfen stellen fest, dass die Aufhärtung grob wie folgt eingeteilt werden kann:

  1. Laserzuschnitte besitzen oft die größte Aufhärtung.
  2. Plasmazuschnitte liegen im mittleren Bereich.
  3. Autogenzuschnitte weissen oftmals die geringste Härte auf.
  4. Wasserstrahlschnitte sind unproblematisch, da am Schnittrand keine Aufhärtung erfolgt.

 

Wie ist das Ergebnis zu erklären?

Der Grund liegt in der langsameren Abkühlungsgeschwindigkeit des Materials, da beim Autogenschneiden die größte Hitze eingebracht wird, dauert der Abkühlprozess auch am längsten, die Aufhärtung fällt hier geringer aus.

 

Doch wie verhält sich die Wärmeeinflusszone des Schneidmaterials?

Sie erahnen es bereits, hier ist es genau umgekehrt. Die große Wärmeenergie, die durch Autogen- und Plasmaschneiden in das Material eingebracht wird, erzeugt eine Gefügeveränderung im Material, die je nach Wärmeabfuhr einige Millimeter bis zu etlichen Zentimetern groß sein kann. Bei hochfesten Legierungen kann es zu kritischen Situationen kommen, wenn die Schweißnähte nahe der Schnittzonen liegen und das Material die geforderte Festigkeit in diesem Bereich verloren hat.    

  1. Autogenzuschnitte besitzen die größte Wäremeinflusszone
  2. Plasmazuschnitte liegen im Mittelfeld
  3. Laserteile weisen die geringste Wäremeinflusszone auf
  4. Wasserstrahlteile besitzen in der Regel überhaupt keine Wärmeeinflusszone, wer hätte das gedacht?

 

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