Vierkantrohr schweißen
Hohlprofile sind dünnwandig und steif zugleich: sie brennen leicht durch und ziehen sich beim Abkühlen. Beides beherrscht man über die Reihenfolge.
Kurze Antwort
Der Strom richtet sich nach der Wand, nicht nach dem Außenmaß des Profils. Mit Draht bei Wand 2,0 mm — 90–110, 3,0 mm — 120–140 A, mit Stabelektrode bei Wand 2,0 mm — 70–90, 3,0 mm — 90–120 A. Die Ecken kreuzweise heften, sonst verzieht sich der Rahmen.
Heften mit System
Diagonal gegenüberliegende Ecken zuerst, dann beide Diagonalen messen und nachrichten, bevor die erste Naht gezogen wird. Nach dem Heften stimmt der Rahmen oder er stimmt nie — später bewegt sich nur noch, was die Schrumpfung bewegt.
Die Schweißfolge
Gegenüberliegende Seiten abwechselnd, damit sich die Schrumpfung aufhebt. Also: Naht vorn, dann Naht hinten, dann links, dann rechts — nicht einmal rundherum. Bei größeren Rahmen zusätzlich abschnittsweise, mit Abkühlpausen dazwischen.
Die Ecke
An der Ecke konzentrieren sich die Spannungen — deshalb ist sie der schlechteste Ort für einen Nahtanfang oder einen Endkrater, denn dort beginnen Fehler und Risse. Die ESDEP-Lehrunterlagen zu Hohlprofilverbindungen (auf Grundlage der CIDECT-Arbeiten) verlangen, mit dem Schweißen in der Mitte einer Seite zu beginnen, weil ein Ansatz an den Ecken die Ermüdungsfestigkeit senkt.
Also auf der geraden Seite ansetzen, gleichmäßig um die Ecke führen — ohne schneller zu werden, das ist der übliche Grund für eine zu dünne Ecke — und auf der nächsten Seite enden. Wird dünnes Rohr an der Ecke zu heiß, hilft eine kurze Pause mit Absetzen auf der geraden Seite, nicht an der Ecke; neu angesetzt wird über dem Krater.
| Verbindung | Wie schweißen | Hinweis |
|---|---|---|
| Rahmen auf Gehrung (45°) | Naht an der Außenecke, wenn die Last aus zwei Richtungen kommt | Sieht gut aus, verlangt aber einen genauen Schnitt |
| Stumpf im 90°-Stoß | Kehlnaht auf drei Seiten | Einfacher zusammenzubauen, verzeihender bei Schiefstand |
| T-Stoß (Pfosten an Träger) | Naht rundum an der Anlagefläche | Der Grundknoten jedes Rahmens |
| Offenes Rohrende | Kappe aufsetzen oder dicht zuschweißen | Sonst kommt Wasser hinein und sprengt das Profil im Frost; vor dem Feuerverzinken nicht dicht, sondern mit Entlüftungsöffnung |
Einstellung
Kurzlichtbogen, dünner Draht, kleinster Strom, mit dem der Lichtbogen sauber steht. Bei 2 mm Wand liegt das grob bei 90 bis 110 A mit 0,8er Draht. Die Feineinstellung macht man am Abfallstück derselben Charge — nicht am Bauteil.
| Wand, mm | Profil | MIG/MAG | E-Hand |
|---|---|---|---|
| 1,2 | 20×20, 20×40 | 0,8 mm · 50–70 A · 16–17 V | 2,0 mm · 50–65 A, unterbrochene Naht |
| 1,5 | 40×20, 40×40 | 0,8 mm · 70–90 A · 17–18 V | 2,0 mm · 55–70 A, unterbrochene Naht |
| 2,0 | 40×40, 60×40 | 0,8 mm · 90–110 A · 17–19 V | 2,5 mm · 70–90 A |
| 3,0 | 60×40, 80×40 | 0,8–1,0 mm · 120–140 A · 19–21 V | 3,2 mm · 90–120 A |
| 4,0 | 80×40, 100×50 | 1,0 mm · 140–170 A · 19–21 V | 3,2 mm · 110–140 A |
Wenn es dicht sein soll
Bei Rahmen, die verzinkt oder pulverbeschichtet werden, sind umlaufende Nähte Pflicht: bleibt ein Spalt, zieht das Bad Säure oder Zink hinein, und beim Erwärmen platzt die Beschichtung. Das ist der Fall, in dem sich die längere Nahtlänge trotz Verzug lohnt.
Typische Fehler
| Was herauskam | Ursache | Wie vermeiden |
|---|---|---|
| Der Rahmen hat sich verzogen | Nähte nacheinander auf derselben Seite | Ecken abwechseln, in kurzen Abschnitten schweißen |
| Die Diagonalen stimmen nicht | Vor dem Heften nicht geprüft | Beide Diagonalen zweimal messen |
| Durchgebrannte Wand | Zu viel Strom für 1,2–1,5 mm | Zurücknehmen, in Punkten mit Pausen schweißen |
| Ecke nur einseitig geschweißt | Zeitersparnis | Beidseitig schweißen, wo der Knoten aus zwei Richtungen belastet wird |
| Rost von innen nach einem Jahr | Offene Enden | Kappen oder dicht zuschweißen |
Rechenbeispiel: Torflügel 3000×1500 mm
Rahmen aus Vierkantrohr 60×40×3 auf Gehrung, in der Mitte ein Riegel 40×40×2, stumpf an die Pfosten geschweißt. Gerechnet wird mit denselben Tabellen, auf denen der Rechner für Hohlprofile und die Einstelltabelle oben stehen:
- Stahl. Der Rahmen sind 9,0 m Rohr zu 4,25 kg/m, also 38,3 kg; der Riegel 2,92 m zu 2,31 kg/m — 6,7 kg. Zusammen rund 45 kg ohne Füllung, Bänder und Schloss: Zwei Leute heben das, aber Bänder und Pfosten müssen es mit der ganzen Breite als Hebelarm tragen.
- Nahtlänge. Jede Gehrungsecke ist der Umfang des Querschnitts 60×40, zusammen 800 mm für vier Ecken, dazu 320 mm für die beiden Riegelenden. Insgesamt 1,12 m Naht — wenig; die Zeit geht in Zuschnitt, Heften und Diagonalen messen, nicht in das Schweißen selbst.
- Einstellung. Rahmenecken (3 mm Wand): Draht 0,8–1,0 mm, 120–140 A, 19–21 V oder Stabelektrode 3,2 mm mit 90–120 A. Der Riegel (2 mm Wand) verlangt 90–110 A und 17–19 V oder Elektrode 2,5 mm mit 70–90 A. Wer die Rahmeneinstellung stehen lässt, brennt die Riegelwand auf dem ersten Zentimeter durch.
Die Reihenfolge für diesen Flügel: vier Ecken kreuzweise heften, Diagonalen messen, Riegel beidseitig heften, noch einmal Diagonalen. Danach die Ecken paarweise über Kreuz schweißen und den Riegel zuletzt — seine Nähte sind die kürzesten und ziehen am wenigsten.
Aus demselben Vierkantrohr entstehen fertige Projekte mit Zuschnitt- und Teileliste — Zaun, Vordach und Stahltreppe; alle diese Rechner sind unter Projektrechner gesammelt.
Dünnes Rohr an dickes Bauteil
Die häufigste Verbindung in der Praxis ist nicht Rohr an gleiches Rohr, sondern 2 mm-Rohr an einen 3 mm-Pfosten, an ein Bandeisen oder an eine Fußplatte. Die Regel ist eine: Einstellung nach der dünneren Wand wählen, Lichtbogen auf das dickere Teil richten. Das dicke Teil nimmt die Wärme ohne Durchbrand auf und leitet sie ab, das Bad fließt von selbst an die dünne Wand.
- Strom aus der Tabelle für die dünnere Wand einstellen.
- Brenner so neigen, dass der Draht auf das dicke Teil direkt an der Rohrkante zeigt.
- An der Fußplatte eines Pfostens in der Mitte einer Seite beginnen, nicht an der Rohrecke — die Ecke wird am schnellsten heiß.
- Gegenüberliegende Seiten abwechselnd schweißen, wie am Rahmen: vorn, hinten, links, rechts.
Die Fußplatte eines Torpfostens ist ein tragender Anschluss: Hier läuft die Naht ringsum, und die Kehlnahtdicke wird gerechnet, nicht geschätzt — Kehlnaht-Rechner.
Pfosten auf der Baustelle: senkrecht und bei Wind
Ein einbetonierter oder auf das Fundament geschraubter Pfosten wird an Ort und Stelle geschweißt — also senkrecht und oft bei Wind. Dünne, nicht tragende Teile wie Zaunstäbe oder Füllungen lassen sich fallend mit Kurzlichtbogen schweißen, schnell und mit wenig Wärme; Technik — Fallnaht schweißen. Tragender Pfosten und Fußplatte werden steigend geschweißt: Die Fallnaht bringt flachen Einbrand und Bindefehler, die man von außen nicht sieht.
Wind bläst das Schutzgas des MAG-Geräts weg und hinterlässt Poren. Im Freien arbeiten Stabelektrode oder selbstschützender Fülldraht 114 besser — Fülldrahtschweißen. Das Minimum beim MAG-Schweißen ist ein Windschutz aus Blech oder Plane auf der Windseite.
Verzinktes und lackiertes Rohr
Zink verdampft im Lichtbogen als weißer Rauch, danach droht Metallrauchfieber. Den Nahtbereich beidseitig bis auf blanken Stahl abschleifen und mit Absaugung oder Filtermaske schweißen — Schweißrauch. Auf Zink bekommt die Naht außerdem Poren, weil der Zinkdampf durch das Bad perlt.
Geht der fertige Rahmen zum Feuerverzinken, ist das dichte Verschließen der Rohre ein Fehler: Ein geschlossener Hohlraum im flüssigen Zink kann bersten. EN ISO 14713-2 verlangt Entlüftungs- und Ablauföffnungen in jedem geschlossenen Abschnitt — ihre Lage stimmt man vor dem Schweißen mit der Verzinkerei ab. Die umlaufenden Nähte aus dem Abschnitt „Wenn es dicht sein soll“ schließen die Spalte zwischen den Teilen, die Öffnungen sitzen zusätzlich im Rohr selbst.
Kontrolle nach dem Schweißen
- Diagonalen — letzte Messung nach dem Abkühlen auf der Platte; mehr als 2 mm Unterschied je Meter heißt, der Rahmen ist verzogen.
- Ebenheit — auf einer ebenen Platte darf der Rahmen nicht über die Diagonale kippeln; ein verwundener Torflügel schließt nie bündig am Pfosten.
- Ecken — ein Endkrater direkt in der Ecke ist der typische Rissausgang; man füllt ihn, indem man den Brenner vor dem Abreißen des Lichtbogens kurz stehen lässt.
- Einbrandkerben an dünner Wand — bei 1,5 mm frisst eine Rille am Nahtübergang einen echten Teil der Wanddicke; wie man sie erkennt — Einbrandkerbe.
Häufige Fragen
Warum wird der Rahmen schief?
Wegen der Reihenfolge, nicht wegen des Könnens. Vier Nähte nacheinander rundherum ziehen das Metall in eine Richtung. Diagonal gegenüberliegende Ecken zuerst heften, beide Diagonalen messen, dann gegenüberliegende Seiten abwechselnd schweißen.
Wie schweißt man die Ecke?
Nicht an der Ecke ansetzen und nicht an der Ecke aufhören: Dort sammeln sich die Spannungen, und Ansatzstellen und Endkrater sind der typische Rissbeginn. Auf der geraden Seite beginnen, gleichmäßig und ohne schneller zu werden um die Ecke führen und auf der nächsten Seite enden. Muss man absetzen, dann auf der geraden Seite und über dem Krater neu ansetzen.
Welche Wanddicke ist noch machbar?
Mit MAG im Kurzlichtbogen und 0,8er Draht bis herunter auf etwa 1,2 mm Wand — mit 50–70 A und in kurzen Abschnitten, wie in der Einstelltabelle. Noch dünner wird WIG die vernünftigere Wahl, weil dort die Wärme unabhängig vom Zusatzwerkstoff geregelt werden kann.
Welche Elektrode für Vierkantrohr mit 2 mm Wand?
Rutil 2,5 mm mit 70–90 A. Bei 1,5 mm Wand geht man auf 2,0 mm und 55–70 A herunter und schweißt in Abschnitten. Mit MAG bei 2 mm: Draht 0,8 mm, 90–110 A, 17–19 V.
MAG oder Elektrode für Vierkantrohr?
Bei 1,2–2 mm Wand ist MAG bequemer: weniger Wärme, keine Schlacke, die dünne Kante ist leichter zu treffen. Die Elektrode gewinnt bei Wind, auf der Baustelle und ab 3 mm Wand, wo Durchbrand nicht mehr das Hauptproblem ist.
Wie schweißt man Vierkantrohr an eine Fußplatte?
Einstellung nach der Rohrwand, Lichtbogen auf die Platte. In der Mitte einer Seite beginnen, nicht an der Ecke, und die Seiten abwechselnd schweißen: vorn, hinten, links, rechts. Naht ringsum, weil der Anschluss tragend ist.
Darf ein Rahmen zum Feuerverzinken dicht verschweißt werden?
Nein. Ein geschlossenes Rohr kann im Zinkbad bersten, deshalb verlangt EN ISO 14713-2 Entlüftungs- und Ablauföffnungen in jedem geschlossenen Abschnitt. Ihre Lage stimmt man vor dem Schweißen mit der Verzinkerei ab.
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