DIN EN ISO 13919: Bewertungsgruppen für Laserschweißnähte erklärt

Was regelt die DIN EN ISO 13919 — und was nicht?

Die DIN EN ISO 13919 spezifiziert die Bewertungsgruppen von Unregelmäßigkeiten in Elektronenstrahl- und Laserstrahl-Schweißverbindungen. Sie grenzt sich von der ISO 5817 ab, die sich mit Lichtbogenschweißen befasst. Die Norm ist in zwei Teile unterteilt: Teil 1 behandelt Stahl, Nickel und Titan und Teil 2 Aluminium und Kupfer.

Normensystematik und Anwendungsbereich

Die DIN EN ISO 13919 dient als Richtlinie zur Bewertung von Schweißnahtunregelmäßigkeiten und deren Einfluss auf die Funktionalität der Schweißverbindung. Die Norm unterteilt sich in die Bewertungsgruppen B, C und D, die jeweils unterschiedliche Toleranzen für Unregelmäßigkeiten definieren. Diese Klassifizierung unterstützt Ingenieure bei der Qualitätssicherung und der Einhaltung von Industriestandards. Typische Toleranzen für die Bewertungsgruppe B sind beispielsweise strenger als für Gruppe D, was für kritische Anwendungen wie in der Luft- und Raumfahrt von Bedeutung ist.

Vergleich zu anderen Schweißverfahren

Im Vergleich zum WIG-Schweißen, welches bei Lichtbogenverfahren Anwendung findet, bietet das Laserstrahlschweißen eine präzisere Kontrolle der Wärmeeinflusszone (WEZ) und Einschweißtiefe. Dies ist entscheidend für Anwendungen, die hohe Präzision erfordern, wie in der Medizintechnik oder Luft- und Raumfahrt. Typische Einschweißtiefen beim Laserstrahlschweißen liegen in der Regel im Bereich von bis zu 5 mm für Präzisionsanwendungen, während die Wärmeeinflusszone aufgrund der hohen Energiedichte des Lasers oft sehr schmal ausfällt.

Ein weiterer Vorteil des Laserstrahlschweißens ist die Möglichkeit, eine Vielzahl von Werkstoffen wie hochlegierte Stähle (z. B. 1.4301, 1.2343) und Aluminiumlegierungen effizient zu bearbeiten. Dies ermöglicht eine breite Anwendbarkeit in verschiedenen Industrien.

Wichtiger Hinweis zur Normauslegung

Es ist wichtig zu beachten, dass die Normenwerte der DIN EN ISO 13919 nicht ohne Weiteres auf alle Anwendungen übertragbar sind. Für verbindliche Werte und detaillierte Spezifikationen sollte stets die Originalnorm herangezogen werden. Die Norm bietet jedoch eine wertvolle Grundlage für die Entwicklung von Qualitätsrichtlinien und die Durchführung von Schweißverfahrensprüfungen gemäß EN ISO 15614, welche die Qualifizierung von Schweißverfahren abdeckt.

Teil 1 und Teil 2: Werkstoffe und Geltungsbereiche

Teil 1: Stahl, Nickel, Titan

Im industriellen Laserschweißen sind Stahl, Nickel und Titan zentrale Werkstoffe, die häufig in verschiedenen Branchen eingesetzt werden. Typische Werkstoffnummern wie 1.4301 und 1.4404 stehen für austenitische Edelstähle, die sich durch ihre Korrosionsbeständigkeit auszeichnen. Diese Werkstoffe sind besonders relevant für Anwendungen im Maschinenbau und der Automobilindustrie, wo hohe mechanische Belastbarkeit und lange Lebensdauer gefordert sind.

Die DIN EN ISO 13919 Bewertungsgruppen bieten eine systematische Klassifizierung der Schweißnahtqualität, die für die Qualitätssicherung unerlässlich ist. Bei der Verarbeitung dieser Werkstoffe mit Verfahren wie dem Laserstrahlschweißen oder dem Elektronenstrahlschweißen ist die Berücksichtigung der Bewertungsgruppen B und C entscheidend, um die Einhaltung der Normen zu gewährleisten. DIN EN ISO 13919-1:2019-06

Typische Parameter für das Laserschweißen von Stahl umfassen eine Laserleistung von bis zu 500 W für Präzisionsanwendungen, wobei die Einschweißtiefe in der Regel bis zu einigen Millimetern beträgt. Die Wärmeeinflusszone (WEZ) ist dabei minimal, was die Materialverzugsfreiheit unterstützt.

Teil 2: Aluminium, Magnesium, Kupfer und ihre Legierungen

Aluminium, Magnesium und Kupfer sowie deren Legierungen sind ebenfalls bedeutende Werkstoffe im Laserschweißen. Diese Materialien kommen häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Elektrotechnik zum Einsatz, wo Gewichtseinsparung und elektrische Leitfähigkeit von hoher Bedeutung sind. Die spezifischen Eigenschaften dieser Werkstoffe erfordern eine genaue Beachtung der Wärmeeinflusszone (WEZ), um unerwünschte Schweißnahtunregelmäßigkeiten zu vermeiden.

Die Anwendung der DIN EN ISO 13919 Bewertungsgruppen auf diese Werkstoffe hilft, die Schweißnahtqualität in anspruchsvollen Fertigungsumgebungen zu sichern. Es ist wichtig, die Normen genau zu interpretieren und die Originalquellen zu konsultieren, um die vollständige Konformität mit den geltenden Industriestandards zu gewährleisten. DIN EN ISO 13919-2:2020-12

• Aluminiumlegierungen (z. B. 3.3206) für Leichtbauanwendungen
• Magnesiumlegierungen in der Automobilindustrie zur Gewichtsreduktion
• Kupferlegierungen für Anwendungen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit

Für eine detaillierte Auslegung der Normen und ihre spezifischen Anforderungen sollte stets auf die Originaldokumente verwiesen werden. Diese bieten die verbindlichen Grenzwerte, die in der industriellen Praxis Anwendung finden.

Beim Laserschweißen von Aluminium und seinen Legierungen ist die Kontrolle der Wärmeeinflusszone (WEZ) entscheidend, um Rissbildung zu vermeiden. Typische Schweißgeschwindigkeiten können bis zu mehreren Metern pro Minute betragen, abhängig von der Materialdicke und der spezifischen Legierung.

Bewertungsgruppen B, C und D im Überblick

Die DIN EN ISO 13919 Bewertungsgruppen spielen eine zentrale Rolle in der Qualitätssicherung beim Laserstrahl- und Elektronenstrahlschweißen. Sie ermöglichen die Klassifizierung von Schweißnahtunregelmäßigkeiten und helfen, die entsprechenden Qualitätsanforderungen für verschiedene industrielle Anwendungen zu erfüllen. Schweißingenieure und QS-Leiter können mithilfe dieser Bewertungsgruppen die Toleranzen für Unregelmäßigkeiten wie Poren, Risse und Bindefehler festlegen.

Systematik der Bewertungsgruppen

Die Systematik der Bewertungsgruppen in der Norm DIN EN ISO 13919 ist darauf ausgelegt, Unregelmäßigkeiten in Schweißnähten einheitlich zu bewerten. Jede Gruppe definiert spezifische Grenzwerte für verschiedene Arten von Schweißfehlern, um die Qualität der Schweißverbindung sicherzustellen. Für verbindliche Zahlenangaben sollte direkt auf die Originalnorm verwiesen werden.

Klassifikation und Grenzwerte

Die Klassifikation der Bewertungsgruppen B, C und D orientiert sich an den spezifischen Anwendungen und Anforderungen der jeweiligen Industrie. Besonders in der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrt sind die Vorgaben der Bewertungsgruppe B oft erforderlich, um höchste Sicherheitsstandards zu gewährleisten. Für genaue Grenzwerte und Details wird empfohlen, die Originalnorm zu konsultieren.

Die Einhaltung dieser Bewertungsgruppen ist ein wesentlicher Bestandteil der Qualitätssicherung im modernen Fertigungsprozess. Unternehmen, die Anlagen wie die Sidanus Light oder Sineo Fibre von Sigma Laser einsetzen, können diese Normen optimal umsetzen und so die Effizienz und Sicherheit ihrer Prozesse verbessern.

Typischerweise werden beim Laserschweißen mit Nd:YAG- oder Faserlasern Leistungen im Bereich von 60 bis 600 W eingesetzt, wobei die Wellenlängen im Bereich von 1064 bis 1070 nm liegen. Die Einschweißtiefe kann je nach Material und Prozessparametern bis zu einigen Millimetern betragen, während die Wärmeeinflusszone (WEZ) minimiert wird, um die Materialeigenschaften nicht zu beeinträchtigen. Diese Präzision ist besonders bei der Verarbeitung von Werkstoffen wie 1.4301 (Edelstahl) oder 1.2343 (Werkzeugstahl) entscheidend.

Die DIN EN ISO 13919-1:2019-06 DIN EN ISO 13919-1:2019-06 und DIN EN ISO 13919-2:2020-12 DIN EN ISO 13919-2:2020-12 bieten umfassende Richtlinien zur Bewertung und Qualifizierung von Schweißnähten, die für die Einhaltung der geforderten Qualitätsstandards unerlässlich sind.

Welche Bewertungsgruppe ist für welches Bauteil richtig?

Die Wahl der geeigneten Bewertungsgruppe gemäß DIN EN ISO 13919 ist eine entscheidende Maßnahme in der Qualitätssicherung von Schweißnähten, insbesondere bei Technologien wie dem Laserstrahlschweißen und Elektronenstrahlschweißen. Diese Entscheidung hat erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Bauteilen.

Entscheidungskriterien für die Auswahl

Für die Auswahl der passenden Bewertungsgruppe sind mehrere Faktoren maßgeblich:

• Beanspruchung: Statische und dynamische Belastungen erfordern unterschiedliche Toleranzen für Schweißnahtunregelmäßigkeiten.
• Sicherheitsrelevanz: In sicherheitskritischen Anwendungen sind strengere Bewertungsgruppen erforderlich.
• Branchenanforderungen: In der Medizintechnik ist häufig die Bewertungsgruppe B gefordert.
• Prüfkosten: Die Kosten für Prüfmethoden und deren Häufigkeit müssen im Verhältnis zur gewählten Bewertungsgruppe stehen.

In der Automobilindustrie, wo Materialien wie der Werkstoff 1.4301 (Edelstahl) oder Aluminiumlegierungen häufig zum Einsatz kommen, ist die Wahl der Bewertungsgruppe entscheidend für die Einhaltung von Sicherheits- und Qualitätsstandards.

Integration in Zeichnungen und Verträge

Die Festlegung der Bewertungsgruppe sollte bereits in der Konstruktionszeichnung und den Vertragsdokumenten festgehalten werden, um Missverständnisse und Qualitätsmängel zu vermeiden. Dabei ist es wichtig, sich auf die aktuelle Normenlage zu beziehen und die Neufassung von 2020 zu berücksichtigen.

Eine präzise Dokumentation der Schweißparameter, wie z. B. die Pulsdauer und die Strahlleistung, ist ebenfalls von Bedeutung, um die Einhaltung der festgelegten Bewertungsgruppen zu gewährleisten.

Normen und deren Anwendung

Die Systematik der Bewertungsgruppen in der DIN EN ISO 13919 ist klar strukturiert, um die Qualität von Schweißnähten zu klassifizieren. Für verbindliche Grenzwerte ist es unerlässlich, auf die Originalnorm zu verweisen, da Tabellen und Werte urheberrechtlich geschützt sind. Eine umfassende Normauslegung kann als hilfreiche Orientierung dienen, ersetzt jedoch nicht die Konsultation der Originalquellen.

Die Anwendung der Norm DIN EN ISO 13919-1:2019-06 für Laserstrahlschweißverbindungen ist insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie von Bedeutung, wo höchste Anforderungen an die Schweißnahtqualität gestellt werden DIN EN ISO 13919-1:2019-06.

Welche Unregelmäßigkeiten sind beim Laserschweißen besonders kritisch?

Beim Laserschweißen, einem hochpräzisen Verfahren zur Verbindung von Metallen, können spezifische Unregelmäßigkeiten auftreten, die die Qualität der Schweißnaht erheblich beeinflussen. In der industriellen Anwendung, insbesondere in der Automobilindustrie und der Medizintechnik, sind diese Unregelmäßigkeiten entscheidend für die Produktqualität und Sicherheit.

Schmale tiefe Nähte

Ein charakteristisches Merkmal des Laserstrahlschweißens ist die schmale, tief eindringende Naht. Probleme können entstehen, wenn die Wärmeeinflusszone (WEZ) zu groß oder die Einschweißtiefe nicht ausreichend kontrolliert wird. Typischerweise liegt die Einschweißtiefe beim Laserschweißen im Bereich von wenigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern, abhängig von der Materialdicke und den verwendeten Prozessparametern. Die DIN EN ISO 13919 definiert Bewertungsgruppen für die Qualität solcher Nähte, die für die Bewertung der Schweißnahtqualität maßgeblich sind. Diese Norm unterscheidet zwischen verschiedenen Bewertungsgruppen, die je nach Anforderung an die Schweißnahtqualität in der Praxis angewendet werden DIN EN ISO 13919-1:2019-06.

Humping

Das sogenannte “Humping” beschreibt eine unregelmäßige Erhebung entlang der Schweißnaht, die häufig bei hohen Schweißgeschwindigkeiten oder falscher Leistungsdosierung auftritt. Es ist unerlässlich, die Prozessparameter präzise zu steuern, um dieses Phänomen zu vermeiden. Typische Schweißgeschwindigkeiten beim Laserschweißen liegen im Bereich von 1 bis 10 m/min, wobei die genaue Geschwindigkeit von der Materialart und -dicke abhängt.

Endkraterrisse

Endkraterrisse entstehen am Ende der Schweißnaht, besonders wenn der Schweißprozess abrupt unterbrochen wird. Diese Risse können die mechanische Festigkeit der Naht erheblich beeinträchtigen, weshalb eine genaue Prozesssteuerung erforderlich ist. Eine Möglichkeit, Endkraterrisse zu vermeiden, ist die Verwendung eines kontrollierten Abschaltens des Lasers, um eine gleichmäßige Abkühlung der Naht sicherzustellen.

Für eine detaillierte Analyse der Ursachen und Abhilfen dieser Unregelmäßigkeiten empfehlen wir unseren umfassenden Blogartikel.

Nachweisführung: Prüfung und Dokumentation je Bewertungsgruppe

Das Laserstrahlschweißen, insbesondere bei der Anwendung mit den Anlagen von Sigma Laser wie der Sidanus Light oder der Sirius Light, erfordert eine präzise Nachweisführung. Die Bewertungsgruppen gemäß DIN EN ISO 13919 sind zentral für die Qualitätssicherung in der Schweißtechnik.

Die Norm DIN EN ISO 13919-1:2019-06 legt die Bewertungsgruppen für Elektronen- und Laserstrahlschweißverbindungen fest, um die Qualität der Schweißnähte zu klassifizieren. Diese Gruppen berücksichtigen verschiedene Unregelmäßigkeiten, wie Porosität oder Einbrandkerben, die in der Schweißnaht auftreten können.

Zusammenhang zwischen Bewertungsgruppe und Prüfschärfe

Die Bewertungen werden in verschiedene Gruppen unterteilt, die den Grad der Schweißnahtunregelmäßigkeiten klassifizieren. Dabei werden die Bewertungsgruppen B, C und D unterschieden, die jeweils unterschiedliche Anforderungen an die Prüfschärfe und Toleranzen stellen. Eine detaillierte Einbettung dieser Bewertungsgruppen in die Schweißanweisung (WPS) und das QS-System erfolgt nach ISO 3834.

Die Bewertungsgruppe B stellt die höchsten Anforderungen an die Schweißnahtqualität und wird häufig in sicherheitskritischen Anwendungen, wie in der Luft- und Raumfahrt, gefordert. Die Gruppe C ist für allgemeine industrielle Anwendungen geeignet, während die Gruppe D eher für weniger kritische Anwendungen genutzt wird.

Prüfmethoden und Dokumentation

Für die verschiedenen Bewertungsgruppen kommen spezifische Prüfmethoden zum Einsatz. Diese umfassen zerstörungsfreie Prüfverfahren, die speziell auf die Charakteristika von Laser- und Elektronenstrahlschweißnähten abgestimmt sind. Innerhalb der Norm werden keine Grenzwerte reproduziert; für verbindliche Werte ist auf das Originaldokument zu verweisen.

• Zerstörungsfreie Prüfmethoden: Röntgen- und Ultraschallprüfung
• Zerstörende Prüfmethoden: Makro- und Mikroschliffuntersuchungen
• Dokumentation gemäß ISO 3834: lückenlose Aufzeichnung aller Prüfschritte

Mit diesen Verfahren wird die Einhaltung der Qualitätsstandards sichergestellt, was insbesondere für Branchen wie die Medizintechnik, Automobilindustrie und Luft- und Raumfahrt von entscheidender Bedeutung ist. Die Systematik der Norm ist essenziell, um die Qualität der Schweißnähte zu gewährleisten und die Anforderungen der DIN EN ISO 13919 zu erfüllen.

Was bedeutet die Norm für Prozess und Anlagenwahl?

Die Anwendung der DIN EN ISO 13919 Bewertungsgruppen ist entscheidend für die Einhaltung von Qualitätsstandards im Laserstrahlschweißen. Diese Normen definieren die Kriterien für Schweißnahtunregelmäßigkeiten, die in den Bewertungsgruppen B, C und D klassifiziert werden. In der Praxis bedeutet dies, dass die Wahl der geeigneten Laserschweißanlage von Sigma Laser, wie z.B. die Sidanus Light oder die Sirius Light, entscheidend ist, um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.

Reproduzierbare Pulsparameter und feine Fokussierung

Für die Erfüllung der Bewertungsgruppe B sind präzise reproduzierbare Pulsparameter und eine feine Fokussierung unerlässlich. Diese Anforderungen werden durch den Einsatz fortschrittlicher 5-Achs-CNC-Systeme mit Programmspeicher erfüllt. Solche Systeme ermöglichen eine exakte Steuerung der Wärmeeinflusszone (WEZ) und gewährleisten eine hohe Einschweißtiefe, die den Anforderungen der DIN EN ISO 13919 gerecht wird. Typische industrielle Parameter für Laserschweißprozesse beinhalten eine Einschweißtiefe von bis zu 2 mm bei feinen Anwendungen und eine Wärmeeinflusszone, die je nach Material und Prozessführung variiert.

Qualitätssicherung und industrielle Anwendungen

Die Einhaltung der DIN EN ISO 13919 ist besonders in Branchen wie der Medizintechnik, der Elektronik und der Automobilindustrie von Bedeutung, wo die Qualitätssicherung höchste Priorität hat. Anlagen wie die Siega Fibre bieten die notwendige Flexibilität und Präzision, um auch komplexe Schweißnähte gemäß den Normanforderungen zu bearbeiten. Die Verwendung von Technologien wie der Super Pulse Technology (SPT) verbessert zusätzlich die Kontrolle über den Schweißprozess. Diese Technologie ermöglicht eine präzise Anpassung der Energieeinbringung, was besonders bei der Bearbeitung von Materialien wie 1.4301 (Edelstahl) oder 1.2343 (Werkzeugstahl) von Vorteil ist.

Diese Normen bieten eine Systematik zur Bewertung von Schweißnähten, jedoch sollten für verbindliche Werte die Originalquellen konsultiert werden. Die richtige Auslegung und Anwendung der Normen erfordern technisches Fachwissen und die passende Auswahl der Laserschweißanlage, um die geforderten Qualitätsstandards zuverlässig zu erreichen. Die DIN EN ISO 13919-1 und DIN EN ISO 13919-2 bieten umfassende Richtlinien für die Bewertung und Klassifizierung von Schweißnähten.