FKM-Richtlinie für Schweissnaehte

Die FKM-Richtlinie: Zweck und Geltungsbereich

Die FKM-Richtlinie (Forschungskuratorium Maschinenbau) ist der massgebliche Leitfaden für den rechnerischen Festigkeitsnachweis im allgemeinen Maschinenbau. Waehrend der Eurocode 3 primaer fuer den Stahlbau gilt, deckt die FKM-Richtlinie ein breiteres Werkstoffspektrum (Stahl, Gusseisen, Aluminium) und Bauteilgeometrien ab. Die aktuelle Version 7 (2024) enthaelt wesentliche Erweiterungen, insbesondere für Schweissnaehte.

Die 6 Nachweisschritte im Überblick

Der FKM-Festigkeitsnachweis folgt einem systematischen 6-Schritt-Verfahren: (1) Beanspruchungsermittlung — Spannungen aus FEA oder analytischer Berechnung, (2) Werkstoffkennwerte — Festigkeit und Dauerfestigkeit aus Werkstoffdaten, (3) Konstruktive Gestaltung — Kerbwirkung und Größeneinfluss, (4) Sicherheitsfaktoren — je nach Bauteilversagensfolgen, (5) Statischer Nachweis — Vergleichsspannung vs. zulässige Spannung, (6) Betriebsfestigkeitsnachweis — Lebensdauerbewertung unter zyklischer Last.

Jeder Schritt baut auf dem vorherigen auf. Fehlt ein Schritt, ist der gesamte Nachweis ungültig. Genau hier liegt die Herausforderung für manuelle Berechnung.

Statischer Nachweis vs. Betriebsfestigkeitsnachweis

Der statische Nachweis prüft, ob die Schweissnaht unter maximaler Belastung standhalt. Die zulässige Spannung ergibt sich aus der Werkstoff-Streckgrenze, reduziert um einen Sicherheitsfaktor und den Schweissnahtfaktor. Der Betriebsfestigkeitsnachweis bewertet die Lebensdauer unter zyklischer Belastung und beruecksichtigt Lastkollektive, Mittelspannungseinfluss und Oberflaechenzustand.

Synthetische Woehlerlinien für Schweissnaehte

Die FKM-Richtlinie verwendet synthetische Woehlerlinien, die aus Werkstoffkennwerten und Konstruktionsparametern berechnet werden. Für Schweissnaehte werden spezifische Korrekturfaktoren angewandt, die den Nahttyp, die Nahtguete und den Oberflaechenzustand beruecksichtigen.

Nennspannungs-, Strukturspannungs- und oertliches Konzept

Die FKM-Richtlinie unterstützt drei Bewertungskonzepte: Das Nennspannungskonzept eignet sich für einfache Geometrien. Das Strukturspannungskonzept (Hot-Spot) verwendet FEA-Ergebnisse und linearisierte Spannungen. Das oertliche Konzept arbeitet mit der tatsaechlichen Kerbspannung und ist am genauesten, aber auch am aufwaendigsten.

FKM vs. Eurocode 3: Wann welche Richtlinie?

Im Stahlbau mit bauaufsichtlicher Bedeutung ist der Eurocode 3 vorgeschrieben. Im allgemeinen Maschinenbau — Anlagenbau, Fördertechnik, Sondermaschinenbau — ist die FKM-Richtlinie die erste Wahl. Im Zweifelsfall kann WeldCheck beide Normen parallel berechnen und die Ergebnisse vergleichen.

Version 7 (2024): Was ist neu?

Die Version 7 der FKM-Richtlinie bringt ueberarbeitete Schweissnahtfaktoren, erweiterte Werkstoffdaten und praezisierte Regeln für die FEA-basierte Nachweisführung. Besonders relevant: Neue Regelungen zur Beruecksichtigung von Eigenspannungen in Schweissverbindungen.

Wie WeldCheck den FKM-Nachweis automatisiert

WeldCheck führt den kompletten 6-Schritt-FKM-Nachweis automatisiert durch — vom STEP-Upload ueber die FEA-Berechnung bis zum prüffaehigen PDF-Report. Die integrierte Werkstoffdatenbank und die automatische Kerbfallzuordnung eliminieren manuelle Fehlerquellen.