Flammrichten – Ein Fertigungsverfahren in der Autogentechnik

Die Eignung metallischer Werkstoffe zum Flammrichten liegt in der ausreichenden Wärmeausdehnung und in der guten plastischen Formänderungseigenschaft. Die zum Flammrichtprozess nötige Wärmeausdehnung ist bei metallischen Werkstoffen zwar unterschiedlich, aber in ausreichender Größe vorhanden. Alle schweißgeeigneten Werkstoffe lassen sich ohne Probleme flammrichten. Es gilt jedoch zu beachten, dass werkstoffspezifische Eigenschaften berücksichtigt werden müssen.

Die wichtigsten wärmetechnischen Eigenschaften der Metalle sind:

• Wärmeausdehnung
• Wärmeleitfähigkeit
• Spezifische Wärmekapazität 

Geeignete Werkstoffe sind

• Baustähle, Feinkornbaustähle und TM-Stähle
• Feuerverzinkte Stähle
• Hochlegierte austenitische Stähle
• Aluminium und Aluminiumlegierungen

Die Größe der Schrumpfung und die somit zu erwartende Richtwirkung werden bestimmt durch den Wärmeausdehnungs-Koeffizienten. Werkstoffe mit hohen Ausdehnungskoeffizienten dehnen sich stark aus. Wenn die Dehnung behindert wird, ist die Stauchung entsprechend hoch. Beim Flammrichten ist das Schrumpfen somit sehr wichtig. 

Flammrichten von höherfesten Baustählen und Feinkornbaustählen

Feinkornbaustähle sind ohne Gefügeveränderung gut zum Flammrichten geeignet, allerdings sind hierbei Besonderheiten zu berücksichtigen. Das Flammrichten dieser Werkstoffe erfordert eine werkstoffspezifische Schulung.

Man unterscheidet drei Arten von Feinkornbaustählen:

• Normalgeglühte Feinkornbaustähle: Streckgrenzen-Bereich von 255 bis 500 N/mm2
• Vergütete Feinkornbaustähle: Mindest-Streckgrenze 460 N/mm2 (bis 1100 N/mm2)
• Thermomechanische gewalzte Stähle: Streckgrenzen-Bereich von 355 bis 690 N/mm2

Die Flammrichttemperatur bei diesen Werkstoffen muss „braunrot-dunkelrot“ (ca. 600 bis 700 °C) sein. Die Abkühlung soll an ruhender Luft erfolgen. Beim Flammrichten von hochfesten Feinkornbaustählen sind die einschlägigen Regelwerke zu berücksichtigen, z.B. SEW-Blätter oder VdTÜV-Werkstoffblätter.
 

Flammrichten von austenitischen CrNi Stählen

Beim Flammrichten dieser Werkstoffe wird der Gefügeaufbau  – abgesehen von der Oxidation an der Oberfläche – nicht verändert. Die Flammentemperatur muss auf „Dunkelrot“ (~ 680 °C) eingestellt werden. Die Flamme muss mit Sauerstoffüberschuss eingestellt werden, um jegliche Aufkohlungen zu vermeiden. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit und des höheren Wärmeausdehnungsvermögens wird schnell eine Aufstauchung und somit eine gute Richtwirkung erzielt. Rasches Abkühlen mit Wasser beeinflusst das Korrosions- und Festigkeitsverhalten dieser Stähle positiv. Nach dem Flammrichten müssen Oxide von der Oberfläche beseitigt werden.

Arten der Erwärmung

Anwendung	Symbol	Ausführung
Wärmestrich + Wärmepunktreihe		Zur Behebung von Winkelverzug, zum Richten einseitiger Schweißungen. Der plastische Bereich soll höchstens zu einem Drittel in die Blechtiefe reichen. Bei der Wärmepunktreihe ist der Richteffekt geringer.
Wärmekeil		Bei starkem Verzug, zum Richten von Profilen und Lamellen. Der Wärmekeil soll lang und schmal sein. Von der Keilspitze ausgehend, gleichmäßig auf Richttemperatur wärmen.
Wärmepunkt		Zum Richten von Blechfeldern, Rohren und Wellen.  Wärmepunkte sollen möglichst klein gehalten werden.
Wärmeoval		Zum Richten von Rohren mit Rohrstutzen. In Längsrichtung durchwärmen, in der Rohrmitte beginnend.

Flammrichttemperaturen und Glühfarben

Das Erwärmen auf die erforderliche Richttemperatur muss schnell erfolgen, damit sich die Richtstelle an der festen Umgebung aufstauchen kann. Kurze Anwärmzeiten verhindern Änderungen der Werkstoffeigenschaften. Die Höhe der Flammrichttemperatur ist werkstoffabhängig. Der Werkstoff muss in den plastischen Bereich erwärmt werden, bei Stählen also über 550°C.

Glühfarben
Ermittlung der Glühfarbe	Menschliches Auge Infrarotthermometer Farbkreiden, Thermochromstifte Flussmittel Fichtenholzspan (Alu)
Die Erkennung der Glühfarben ist von mehreren Einflüssen abhängig	Werkstoff Oberflächenbeschaffenheit Lichtverhältnisse, Lichteinfall, etc.
Übersicht der Glühfarben beim Flammrichten

Wärmeausdehnung und Richtwirkung

Abkühlen

Nach der Erwärmung erfolgt die kontrollierte Abkühlung. Dies erfolgt ausgehend vom Rand des Erwärmungsbereichs in das Wärmezentrum, um so die Schrumpfung einzuleiten. Es ist darauf zu achten, dass die Wärmekeile nicht von der Keilspitze her gekühlt werden – dies kann das Schrumpfen an der Gurt-Oberfläche verhindern. Der Schrumpfprozess ist wirksam, bis das Werkstück handwarm ist. So lange soll auch die Behinderung der Wärmeausdehnung belassen werden. Beschleunigtes Abkühlen kann mittels Druckluft (wasser- und ölfrei) oder mit Wasser erfolgen. Verursacht das Wasser in den Fugen und/oder Spalten Korrosion, muss Druckluft verwendet werden. CrNi-Stähle müssen aus metallurgischen Gründen rasch abgekühlt werden. Dies kann auch mittels Trockeneis erfolgen.

Hinweis: Wichtig ist, dass die werkstoffspezifischen Gegebenheiten der verschiedenen Werkstoffe und deren Auswirkungen auf den Abkühlprozess sowie der entsprechende korrekte Umgang bekannt sind.