Schweißfolgen und Verzug am Modell beurteilen - Stahltragwerke im Kranmodell - Ausbildung

aiMOOC

Schweißfolgen und Verzug am Modell beurteilen - Stahltragwerke im Kranmodell - Ausbildung

QR-Code

Einleitung

Lernziel: Du beurteilst als angehende Konstruktionsmechanikerin oder angehender Konstruktionsmechaniker im dritten Ausbildungsjahr, wie Schweißreihenfolge, Wärmeeintrag, Heften und Einspannen die Form eines Stahltragwerks beeinflussen. Du wertest Messdaten aus, trennst Beobachtung von Ursache und begründest Verbesserungen. Ziel ist eine fachlich nachvollziehbare Modellbeurteilung, keine Freigabe einer tragenden Konstruktion.

Ausbildungsfall „Kranmodell M-27“ (vollständig erfunden): Eine Ausbildungswerkstatt plant ein dekoratives, ausdrücklich nicht tragfähiges Gittermast-Lehrmodell aus kleinen Stahlprofilen. Du erhältst nur Planskizzen und fiktive Messdaten zweier bereits gedanklich durchgespielter Schweißfolgen. Niemand hebt damit Lasten oder betreibt einen Kran. Vor einem möglichen praktischen Schulversuch sind Fachaufsicht, freigegebene Betriebsanweisungen und Schutzmaßnahmen erforderlich; die folgenden Zahlen sind keine Schweißanweisung.

Kompetenzfrage: Welche Schweißfolge liefert im konkreten Datensatz die geringere Maßabweichung, warum könnte das so sein und welche weiteren Prüfungen wären nötig?

Grafik: möglicher Verzug an einer Kehlnaht; Wizard191, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons. Die Grafik zeigt ein Prinzip, nicht das fiktive Lehrmodell.

Tragwirkung, Fügestellen und Ausbildungsrahmen

1.1 Tragwerk und Schweißnaht unterscheiden

Ein Fachwerk überträgt Kräfte über miteinander verbundene Stäbe und Knoten. In einem idealisierten gelenkigen Fachwerk werden Stäbe hauptsächlich auf Zug oder Druck beansprucht. Reale Knoten, Exzentrizitäten und Schweißverbindungen können zusätzlich Momente und örtliche Spannungen erzeugen. Schon eine kleine geometrische Abweichung kann die Lage von Knoten verändern; sie ist deshalb ein Qualitätsmerkmal, aber für sich allein kein Nachweis einer ausreichenden Tragfähigkeit.

Eine Kehlnaht verbindet zum Beispiel zwei annähernd rechtwinklig zueinander stehende Fügeteile. Ein Nahtplan hält fest, wo eine Verbindung vorgesehen ist. Ein Schweißfolgeplan beschreibt, in welcher Reihenfolge geplante Nähte entstehen sollen. Beide Unterlagen sind nicht dasselbe wie eine zugelassene Verfahrensanweisung. Eine Heftstelle dient dem vorläufigen Fixieren während der Vorbereitung und ist in Schweißkonstruktionen fachgerecht zu behandeln.

Beim Kranmodell M-27 liegen vier gedachte Fügestellen K1 bis K4 an einem rechteckigen Profilrahmen. Die Diagonalen D1 und D2 sind Prüflängen; die Stäbe des Lehrmodells werden nicht für reale Lasten dimensioniert. Eine tatsächliche Kranstruktur wäre sicherheitskritisch und ist ausdrücklich nicht Gegenstand der Durchführung.

1.2 Schulischer Lernbereich und betriebliche Ordnung

Der KMK-Rahmenlehrplan für Konstruktionsmechaniker/-innen (Beschluss 25.03.2004, Fassung 23.02.2018) ist Orientierung für die Berufsschule. Im dritten Ausbildungsjahr gehören besonders Lernfeld 10 „Herstellen von Konstruktionen aus Profilen“ und Lernfeld 11 „Montieren und Demontieren von Metallkonstruktionen“ zum Zusammenhang: Auswahl von Fügeverfahren, Prüfen, Maßhaltigkeit, Dokumentieren, Arbeitsschutz. Lernfeld 8 aus dem zweiten Ausbildungsjahr behandelt schon thermisches Fügen, Wärmeeinfluss und Richten. Lernfelder beschreiben schulische Handlungskompetenzen und sind keine betriebliche Einzelarbeitsfreigabe.

Die bundesrechtliche Ausbildungsordnung für industrielle Metallberufe und ihr Ausbildungsrahmenplan, insbesondere Anlage 4 für Konstruktionsmechaniker/-innen, strukturieren dagegen betriebliche Ausbildungsinhalte: technische Unterlagen und Schweißpläne anwenden, Bauteile fügen, Vorrichtungen einsetzen, Maß-, Form- und Lageabweichungen prüfen sowie Arbeitsergebnisse dokumentieren. Beide Regelungsebenen greifen in der dualen Ausbildung ineinander, erfüllen jedoch unterschiedliche Aufgaben.

Amtliche Orientierung (Abruf 21.10.2026): KMK-Rahmenlehrplan, 22 Seiten und Ausbildungsrahmenplan Anlage 4. Diese Quellen werden hier sinngemäß beschrieben, nicht als geschützte Volltexte übernommen.

Wärme, Schrumpfung und verschiedene Verzüge

2.1 Warum erwärmt sich ein Bauteil ungleichmäßig?

Beim Schweißen wird Wärme örtlich eingetragen. Heißere Zonen dehnen sich zunächst aus; benachbarte, kühlere Zonen behindern die freie Ausdehnung. Beim Abkühlen schrumpfen Bereiche unterschiedlich stark. Dadurch können plastische Veränderungen, Eigenspannungen und sichtbarer Verzug entstehen. Verzug ist eine Änderung von Maßen oder Form; Eigenspannungen können auch bestehen, wenn ein Bauteil äußerlich gerade wirkt. Eine äußere Zwangsfixierung kann sichtbare Bewegung reduzieren, zugleich jedoch Spannungen beeinflussen – „fester spannen“ ist deshalb keine universelle Lösung.

Typische Erscheinungen sind Längsschrumpfung entlang der Naht, Querschrumpfung quer zur Naht, Winkelverzug bei unsymmetrischer Schrumpfung und Durchbiegung oder Verwindung eines Rahmens. Das Ausmaß hängt unter anderem von Geometrie, Steifigkeit, Werkstoff, Nahtanordnung, Schweißverfahren, tatsächlichem Wärmeeintrag und Einspannbedingungen ab. Schweißfolgen sind ein Einflussfaktor unter mehreren.

Schematische Gegenüberstellung zweier Schutzgasschweißverfahren; Shigeru23, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons. Kein Parameterblatt.

2.2 Wärmeeinflusszone und Qualitätsrisiken

Die Wärmeeinflusszone liegt im Grundwerkstoff nahe der Naht. Dort kann der Temperaturverlauf das Gefüge beeinflussen, auch wenn nicht jeder Bereich aufschmilzt. Formabweichung, Nahtunregelmäßigkeit und Riss sind unterschiedliche Befunde: Eine gerade Geometrie beweist weder eine fehlerfreie Naht noch ausreichende Festigkeit. Umgekehrt weist eine messbare Formabweichung nicht automatisch auf einen Riss hin.

Ein einfaches Denkmodell: Werden alle Nähte auf einer Rahmenseite nacheinander hergestellt, kann diese Seite stärker erwärmt werden und anders schrumpfen als die Gegenseite. Eine überlegte, räumlich verteilte Schweißfolge kann Asymmetrien verringern; sie muss jeweils gegen Zeichnung, Nahtplanung, Zugänglichkeit und reale Rahmenbedingungen bewertet werden. Pausen oder das Wechseln der Seiten ersetzen keine freigegebene Arbeitsplanung.

Beispiel eines Schutzgasschweißvorgangs an einem anderen Werkstück; Weldscientist, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons. Nicht als Arbeitsanweisung nutzen.

Zwei Schweißfolgen vergleichen

3.1 Fiktive Ausgangsdaten

Das ausschließlich gedachte Rechteck im Lehrmodell hat vor dem Fügen einen Sollabstand von 400,0 mm in der Breite und 200,0 mm in der Höhe. Für ein ideales Rechteck ist jede Diagonale nach dem Satz des Pythagoras D = Quadratwurzel aus (400,0 mm)^2 + (200,0 mm)^2 = 447,21 mm (auf zwei Nachkommastellen). Die exakte Diagonale allein ist jedoch noch keine konstruktive Abnahmebedingung.

Die Modellgruppe definiert nur für diesen Lernfall fiktive Prüfkriterien: Diagonalendifferenz |D1 − D2| höchstens 0,6 mm; vertikale Abweichung eines Referenzpunkts nach dem gedachten Abkühlen höchstens 0,8 mm. Diese Werte sind didaktisch gesetzt, keine Norm- oder Kranbautoleranzen.

Merkmal	Planfolge A	Planfolge B
Gedachte Reihenfolge	K1, K2, K3, K4 fortlaufend an einer Seite	K1, K3, K2, K4 verteilt und wechselseitig
Diagonale D1 nach Abkühlung	448,0 mm	447,4 mm
Diagonale D2 nach Abkühlung	446,4 mm	447,0 mm
Vertikale Abweichung h	1,2 mm	0,4 mm
Messsituation	ohne Last, gleiches fiktives Bezugssystem	ohne Last, gleiches fiktives Bezugssystem

Die Datensätze sind erfunden und beweisen keine allgemeine Überlegenheit einer Reihenfolge. Sie bilden eine mögliche Wirkung asymmetrischer bzw. verteilter Wärmebelastung zur Diskussion ab. Die angenommene Material- und Geometriegleichheit muss in einer echten Vergleichsuntersuchung separat kontrolliert werden.

3.2 Rechnen, prüfen, urteilen

Auswertung A: |448,0 mm − 446,4 mm| = 1,6 mm. Dazu kommt h = 1,2 mm. Beide fiktiven Grenzen werden überschritten. Deshalb erhält A im Planspiel das Urteil „Nacharbeit beziehungsweise Ursachenklärung erforderlich“, nicht „einsatzfähig“.

Auswertung B: |447,4 mm − 447,0 mm| = 0,4 mm. Dazu kommt h = 0,4 mm. Beide fiktiven Grenzen sind erfüllt. Die Diagonalen weichen gegenüber 447,21 mm um ungefähr +0,19 mm bzw. −0,21 mm ab. B ist nur nach diesen zwei Schulungskriterien günstiger. Die Diagonalendifferenz sinkt gegenüber A um (1,6 − 0,4) / 1,6 = 75 %. Die Prozentzahl bewertet ausschließlich diesen Messwert, nicht Schweißnahtgüte, Festigkeit oder Betriebssicherheit.

Ein gedachter Neigungswinkel aus dem Versatz h über eine Basis von 200,0 mm beträgt näherungsweise α = arctan(h / 200,0 mm). Für A ergibt sich 0,344°; für B 0,115° (gerundet). Hier werden die Millimeter vor der Winkelfunktion gekürzt, das Ergebnis wird in Grad umgerechnet. Das ist eine geometrische Vereinfachung, keine Tragwerksberechnung.

3.3 Messunsicherheit und Interpretation

Angenommen, jede einzelne Diagonalenmessung besitzt im Planspiel eine maximale Ableseabweichung von ±0,1 mm. Dann kann die berechnete Differenz im ungünstigen Fall um bis zu ±0,2 mm schwanken. Für B liegt ein mögliches Intervall der Differenz bei 0,2 bis 0,6 mm; diese Obergrenze trifft die didaktische Grenze gerade. Ein Wiederholungsmessen und die Festlegung der Entscheidungsregel sind daher wichtig. Eine Messunsicherheit darf nicht stillschweigend weggelassen werden.

Gute Prüfpraxis: Bezugsflächen und Messpunkte markieren, Hilfsmittel und Ableseart dokumentieren, das Werkstück in definiertem abgekühlten und unbelasteten Zustand vermessen, Messung wiederholen und Auffälligkeiten melden. Der Messschieber ist nicht für jede große Diagonale das geeignete Instrument; nutze die im Modellauftrag fachlich vorgegebenen Messmittel und kontrolliere deren Eignung.

Maßnahmen fachlich auswählen und begrenzen

4.1 Vorgehensweisen zur Verzugsbegrenzung

Nahtanordnung überdenken: Möglichst symmetrisch geplante, konstruktiv erforderliche Verbindungen können einseitige Schrumpfwirkungen reduzieren. Die nötige Nahtausbildung wird nie eigenmächtig verändert. Fügeteile vorbereiten: Geometrie, Spalt und Anlageflächen vorab kontrollieren. Heften und Aufspannen: Lage sichern und die vorgesehene Fügereihenfolge berücksichtigen; Zwängungen sind mitzudenken. Schweißfolge abstimmen: Bei geeigneten Geometrien abschnittsweise und räumlich wechselnd planen; keine Methode gilt ausnahmslos. Wärmeeintrag und Zwischenbedingungen: Fachlich festgelegte Verfahrensparameter und zulässige Abkühlbedingungen einhalten. Prüfen: Zwischenergebnisse kontrollieren und Änderungen dokumentieren.

Vorsicht: Vorwärmen, Richten, Nachwärmen, Schweißparameterveränderungen und konstruktive Eingriffe dürfen nicht aus einem Lerntext abgeleitet oder eigenmächtig ausgeführt werden. Sie können Gefüge, Eigenspannungen und sicherheitsrelevante Eigenschaften beeinflussen. Eine betrieblich qualifizierte Fachperson entscheidet anhand geltender Vorgaben. Das gilt erst recht bei tragenden Bauteilen und Kranen.

Datei:MIG welding.webm Stumm/englisch beschriebene Commons-Videosequenz zum Lichtbogenprozess: Chris MacDonald, CC BY 3.0. Beobachte ausschließlich, wo der Lichtbogen wirkt; leite daraus keine betrieblichen Einstellungen ab.

Audio-Beobachtung: Originalton einer Schutzgasschweißung (1:20 min), Work With Sounds / Technical Museum of Slovenia, Tonaufnahme Boštjan Troha, CC BY 4.0. Das Geräusch allein erlaubt keine Aussage über Verzug oder Nahtqualität. Die Aufnahme wurde nicht für das fiktive Kranmodell erstellt.

4.2 Sicheres Ausbildungssetting

Für den Kurs genügen Zeichnungen, Maßtabellen, Papiermodelle oder bereits vorhandene freigegebene Anschauungsstücke. Beim Papiermodell dürfen Lernende zwei Ränder mit unterschiedlich vielen Papierstreifen markieren und eine mögliche Schrumpfungsrichtung skizzieren; dabei entsteht ausdrücklich keine quantitative Schweißsimulation. Keine eigenständigen Schweißversuche, keine heißen Werkstücke, keine Druck-, Elektro- oder Hebetechnik und keine Gefährdung durch Schweißrauch, Strahlung oder Feuer.

Praktische Werkstattarbeit findet nur unter qualifizierter Aufsicht, mit Gefährdungsbeurteilung, geeigneter Qualifikation und den betrieblichen Vorgaben statt. Der Kurs ersetzt weder Befähigungsnachweise noch Schweißanweisungen, Dokumentenprüfungen oder fachliche/rechtliche Freigaben.

Qualitätsnachweis und dokumentierte Entscheidung

5.1 Vom Einzelwert zur begründeten Empfehlung

Ein brauchbarer Prüfbericht benennt Modellkennung, Sollgeometrie, Lage der Messpunkte, Datum des fiktiven Datensatzes, Messmittelannahme, Messwerte mit Einheit, Rechenweg, Grenzwert, Abweichung, Unsicherheit, Auffälligkeiten und Zuständigkeit. Trenne drei Sätze: Beobachtung („B hat 0,4 mm Diagonalendifferenz“), Deutung („verteilte Reihenfolge könnte asymmetrische Schrumpfung verringert haben“) und Entscheidung („B erfüllt die zwei vereinbarten Kriterien des Lehrmodells“).

Die Entscheidung lautet deshalb B als Vorzugsvariante für den nächsten beaufsichtigten Modellvergleich. Ein realer Versuch benötigt denselben Werkstoff, vergleichbare Nahtgeometrien, reproduzierbare Spannbedingungen, freigegebene Schweißpläne und angemessene Prüfungen. Ohne diese Daten wäre die behauptete Kausalität nicht gesichert.

5.2 Muster für ein kurzes Fachgespräch

Frage: Warum ist Variante B besser? Antwort: „Bei identischen fiktiven Sollmaßen beträgt die Diagonalendifferenz bei A 1,6 mm und bei B 0,4 mm; auch die vertikale Abweichung ist bei B kleiner. Die verteilte Schweißfolge ist eine plausible, aber nicht allein bewiesene Ursache. Ich empfehle B für einen kontrollierten Lehrversuch, nicht zur Kranfreigabe.“

Frage: Darf man die Naht einfach kürzen, damit weniger Wärme eingetragen wird? Antwort: „Nein. Die konstruktiv erforderliche Schweißnaht und deren Ausführung dürfen nur nach gültiger Planung und fachlicher Entscheidung geändert werden. Ein geringerer Verzug allein sagt nichts über die nötige Tragfähigkeit.“

Merksatz: Maßhaltigkeit, Schweißqualität, Tragfähigkeit und sichere Betriebsfreigabe sind miteinander verbunden, aber nicht gleichbedeutend. Eine Modellmessung beantwortet nur die ausdrücklich gestellte Modellfrage.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Wissen

Was beschreibt Schweißverzug am treffendsten? (Eine unerwünschte Änderung von Maßen oder Form durch thermische und mechanische Vorgänge) (!Jede dunkle Verfärbung der Naht) (!Ausschließlich einen Riss im Schweißgut) (!Immer die vollständige Zerstörung eines Tragwerks)

Rückmeldung: Eine thermisch bedingte Maß- oder Formänderung ist Verzug; ein Riss ist dagegen ein anderer Befund.

Warum kann eine einseitige Schweißfolge die Rahmengeometrie beeinflussen? (Weil Wärme und Schrumpfung räumlich ungleich verteilt sein können) (!Weil Stahl beim Abkühlen stets länger wird) (!Weil Diagonalen unabhängig von der Form sind) (!Weil jede Heftstelle alle Kräfte beseitigt)

Rückmeldung: Ungleichmäßige Wärme- und Schrumpfverteilung kann eine Seite gegenüber der anderen stärker beeinflussen.

Wie groß ist die Diagonalendifferenz in Variante A? (1,6 mm) (!0,4 mm) (!447,2 mm) (!2,4 mm)

Rückmeldung: Die Betragsdifferenz lautet 448,0 mm minus 446,4 mm und ergibt 1,6 mm.

Wie groß ist die Diagonalendifferenz in Variante B? (0,4 mm) (!1,6 mm) (!0,8 mm) (!75 mm)

Rückmeldung: Die beiden fiktiven Diagonalen 447,4 mm und 447,0 mm unterscheiden sich um 0,4 mm.

Welche Aussage zu Variante B ist fachlich zulässig? (Sie erfüllt die beiden frei gesetzten geometrischen Lernkriterien) (!Sie ist als echter Kranmast freigegeben) (!Jede Schweißnaht ist automatisch fehlerfrei) (!Ihre Dauerfestigkeit ist amtlich nachgewiesen)

Rückmeldung: Die Auswertung zeigt ausschließlich das Einhalten von zwei Modellgrenzen, keine Tragwerksfreigabe.

Was folgt aus einem äußerlich geraden Schweißbauteil? (Eigenspannungen können trotzdem vorhanden sein) (!Es kann keine Eigenspannungen mehr geben) (!Alle Schweißparameter waren normgerecht) (!Die Schweißnaht braucht keine Prüfung)

Rückmeldung: Eigenspannungen sind nicht zwangsläufig an einer sichtbaren Verformung erkennbar.

Weshalb kann ein geeigneter Schweißfolgeplan helfen? (Weil er die zeitliche und räumliche Anordnung der vorgesehenen Nähte festlegt) (!Weil er die Werkstoffprüfung überflüssig macht) (!Weil jede Reihenfolge identische Ergebnisse garantiert) (!Weil er alle Schweißnähte streichen darf)

Rückmeldung: Die Reihenfolge beeinflusst den Ablauf des Wärmeeintrags, ersetzt aber weder Konstruktion noch Prüfung.

Welcher Lernfeldbezug liegt im dritten Ausbildungsjahr besonders nahe? (Lernfeld 10 Herstellen von Konstruktionen aus Profilen) (!Lernfeld 1 ausschließlich Grundlagen der Elektrotechnik) (!Lernfeld 14 im ersten Ausbildungsjahr) (!Ein frei erfundenes Pflichtlernfeld für Kranabnahmen)

Rückmeldung: Der geprüfte KMK-Plan ordnet die Profilkonstruktionen dem dritten Ausbildungsjahr in Lernfeld 10 zu.

Wie groß ist die maximale Abweichung der Differenz zweier Messwerte bei je plus oder minus 0,1 mm im beschriebenen Grenzfall? (0,2 mm) (!0,01 mm) (!2,0 mm) (!0,0 mm)

Rückmeldung: Die größten entgegengesetzten Einzelfehler addieren sich beim Bilden der Differenz zu 0,2 mm.

Welche Handlung ist bei einer Maßabweichung an einem realen sicherheitsrelevanten Bauteil richtig? (Befund dokumentieren und qualifizierte Zuständige nach gültigen Vorgaben entscheiden lassen) (!Nahtlänge ohne Genehmigung verringern) (!Das Bauteil trotz Mangel sofort belasten) (!Auf Messmittel und Dokumentation verzichten)

Rückmeldung: Nur befugte Fachpersonen können anhand gültiger Planung und Prüfanforderungen Korrekturen oder Freigaben verantworten.

Memory

Ordne jeden Fachbegriff seiner eindeutigen Erklärung zu.

Winkelverzug	Drehung durch ungleichmäßige Schrumpfung über den Querschnitt
Heftstelle	Vorläufige Fixierung zweier Fügeteile vor dem vorgesehenen Fügen
Wärmeeinflusszone	Erhitzter Bereich des Grundwerkstoffs neben der Naht
Eigenspannung	Innere Spannung ohne aktuell angelegte äußere Last
Diagonalendifferenz	Betragsunterschied zwischen zwei gemessenen Diagonalen
Schweißfolgeplan	Festgelegte zeitliche Reihenfolge der vorgesehenen Nähte

Drag-and-Drop: Begriff und Aussage

Verbinde die fünf Maßnahmen oder Prüfschritte mit ihrer fachlich richtigen Beschreibung.

Passender Fachbegriff	Bedeutung im Modellfall
Bezugspunkte markieren	Wiederholbare Messstellen am abgekühlten Lehrmodell festlegen
Versetzt anordnen	Mögliche thermische Einseitigkeit der Fügereihenfolge vermindern
Messwerte dokumentieren	Beobachtungen mit Einheiten und Prüfbedingungen nachvollziehbar festhalten
Grenzwertvergleich	Ermittelte Abweichung an der vorher vereinbarten Modellregel prüfen
Fachliche Rücksprache	Abweichungen vor jeder sicherheitsrelevanten Änderung eskalieren

Kreuzworträtsel

Trage die deutschen Fachbegriffe als jeweils ein Wort ein.

Heften	Wie heißt das vorläufige Fixieren der Fügeteile mit kurzen Schweißstellen?
Nahtfolge	Wie nennt man die Reihenfolge, in der vorgesehene Schweißnähte hergestellt werden?
Winkelverzug	Wie heißt die durch ungleiche Schrumpfung hervorgerufene Drehung?
Schrumpfung	Wie heißt die Abnahme der Länge eines Bereichs beim Abkühlen?
Eigenspannung	Welche innere Spannung kann auch ohne äußere Belastung bestehen?
Messschieber	Wie heißt ein Werkzeug zum Prüfen geeigneter kleiner Längenmaße?

LearningApps

Suche nach ergänzenden Zuordnungsübungen zum Schweißverzug. Suchtreffer werden von Dritten gepflegt; fachliche Richtigkeit vor Verwendung prüfen.

Eigenständiger Lückentext

Ergänze die fachlich passenden Begriffe aus dem Kurs.

Lokale Erwärmung und Abkühlung können zum führen.

Die Änderung entlang einer Naht heißt .

Eine sichtbare Drehung am Nahtquerschnitt wird als bezeichnet.

Innere Spannungen ohne äußere Last sind .

Vorläufige Fixierungen heißen .

Die geplante Reihenfolge der Nähte enthält der .

Im fiktiven Fall weist Variante A eine Diagonalendifferenz von mm auf.

Bei Variante B beträgt die Diagonalendifferenz mm.

Die Schulungsgrenze von 0,6 mm ist für B .

Eine günstige Modellgeometrie ersetzt niemals eine .

Offene Aufgaben

Erarbeite alle Aufgaben mit erfundenen Daten, Zeichnungen oder Papiermodellen. Reale Schweißarbeiten sind kein Teil der eigenständigen Aufgaben.

Leicht

1. Begriffsnetz: Definiere mit eigenen Worten Wärmeeinflusszone, Schrumpfung, Verzug und Eigenspannung; ergänze je ein Beispiel und eine Abgrenzung.
2. Knotenskizze: Zeichne mit Papier und Stift einen nicht tragfähigen rechteckigen Modellrahmen mit vier markierten Fügestellen K1 bis K4 und den Diagonalen D1 und D2.
3. Datenblatt: Übernimm die sechs Messwerte der Fälle A und B mit korrekten Einheiten in eine eigene Tabelle; markiere, welche Angaben Sollwerte sind.
4. Beobachtungssätze: Formuliere je zwei Sätze als Beobachtung, vermutete Ursache und offen gebliebene Frage ohne eine Freigabe zu behaupten.

Standard

1. Geometrieprüfung: Berechne die ideale Diagonale eines Rechtecks von 400,0 mm mal 200,0 mm, runde auf 0,01 mm und erläutere, warum zwei gleich lange Diagonalen allein die vollständige Bauteilprüfung nicht ersetzen.
2. Messwertdiskussion: Berechne die Diagonalendifferenzen beider Varianten und das mögliche Intervall für B bei zwei Einzelablesungen mit je ±0,1 mm. Begründe eine Wiederholungsmessung.
3. Schweißfolgevergleich: Stelle K1–K2–K3–K4 und K1–K3–K2–K4 in zwei farbigen Planskizzen gegenüber und diskutiere zwei plausible Ursachen für verschieden starke Formänderungen.
4. Kurzvideo oder Audio: Entwirf ein 90 Sekunden langes Erklärvideo oder ein schriftliches Sprecher-Skript mit ausschließlich selbst gezeichneten Skizzen und ohne Personen- oder Betriebsdaten; erläutere die Modellentscheidung.

Schwer

1. Vergleichskennzahl: Ermittle die prozentuale Senkung der Diagonalendifferenz von A auf B und erläutere die Grenzen einer solchen Kennzahl für die Schweißnahtqualität.
2. Prüfplan: Plane auf Papier einen betreuten Vergleich mit gleichen Werkstoffen, Nahtlängen, Fügespaltbedingungen und Messpunkten. Benenne mindestens vier mögliche Störgrößen und die notwendigen Aufsichtsentscheidungen.
3. Ursachenmatrix: Entwickle eine Matrix mit Nahtanordnung, Einspannung, Wärmeeintrag, Messfehler und tatsächlicher Geometrie als konkurrierenden Erklärungen. Gib für jede Hypothese einen geeigneten rein dokumentarischen Prüfansatz an.
4. Prüfbericht und Übergabe: Formuliere einen vollständigen fiktiven Prüfbericht für M-27 mit Grenzwertvergleich, Messunsicherheit, offenem Prüfbedarf und einem Satz, der jede reale Nutzungs- oder Tragfähigkeitsfreigabe ausschließt.

Lernkontrolle

1. Messentscheidung: Stelle die beiden Berechnungen 1,6 mm und 0,4 mm vollständig dar und entscheide anhand der fiktiven Grenze von 0,6 mm; nenne eine zusätzliche notwendige Prüfinformation.
2. Ursache und Wirkung: Erkläre die Kette Wärmeeintrag – eingeschränkte Ausdehnung – Schrumpfung – Verzug und grenze sichtbare Verformung von Eigenspannungen ab.
3. Variantenbegründung: Begründe in höchstens 150 Wörtern, weshalb Variante B für einen weiteren Lehrmodellversuch empfohlen, aber nicht für einen echten Kran freigegeben wird.
4. Unsicherheitsanalyse: Leite aus ±0,1 mm je Diagonale eine ungünstigste Differenzabweichung von ±0,2 mm her und formuliere eine vorsichtige Interpretation des oberen B-Wertes.
5. Transferaufgabe: Zwei neue gedankliche Fügestellen liegen asymmetrisch am Rahmen. Entwickle eine Prüf- und Planungsfrage, mit der die Fachaufsicht den Einfluss der Nahtlage untersuchen könnte, ohne eigenmächtig zu schweißen.
6. Rechtsquellen unterscheiden: Ordne Lernfeld 10 dem KMK-Rahmenlehrplan und das Lesen von Schweißplänen der betrieblichen Ausbildungsordnung zu. Begründe den Unterschied der Geltungsbereiche.

Selbstprüfung: Sind alle Rechnungen mit Einheiten belegt? Sind Modellgrenzen als fiktiv bezeichnet? Werden Beobachtung, Deutung und Entscheidung getrennt? Werden Unsicherheiten und betriebliche Zuständigkeiten genannt? Wenn nicht, überarbeite den Bericht.

Lernnachweis

Wissen: Du beschreibst Schrumpfung, Winkelverzug, Wärmeeinflusszone und Eigenspannungen fachlich korrekt und unterscheidest Krantragfähigkeit von geometrischer Modellprüfung.

Können: Du ermittelst Diagonalendifferenzen, Sollwerte, Prozentvergleich und einen vereinfachten Winkel mit richtigen Einheiten. Du interpretierst ein Unsicherheitsintervall, erstellst eine Prüftabelle und bewertest alternative Schweißfolgen als Hypothesen.

Produkte: Knotenskizze K1–K4, Rechentabelle, Ursachenmatrix, fiktiver Prüfbericht und begründete Präsentation oder Audioskript.

Transfer: Du erkennst die Grenzen eines Lernmodells, benennst Prüflücken, unterscheidest KMK-Lernfelder von der bundesrechtlichen Ausbildungsordnung und kennst den Weg einer sicherheitsrelevanten Abweichung zur qualifizierten Fachaufsicht. Nachweisbar ist Kompetenz im Planspiel, nicht die Berechtigung zum eigenständigen Schweißen oder zur Abnahme.

OER und Wikipedia

Amtliche und fachliche Quellen (geprüfte öffentlich zugängliche Fundstellen; Stand des Abrufs: 21.10.2026):

1. KMK: Rahmenlehrplan Konstruktionsmechaniker/-in, Beschluss 25.03.2004 i. d. F. 23.02.2018, insbesondere Lernfelder 8, 10 und 11; schulische Orientierung.
2. Bundesrecht: Verordnung über die Berufsausbildung in den industriellen Metallberufen, aktuelle öffentlich zugängliche amtliche Fassung im Rechtsportal; betriebliche Ausbildungsordnung.
3. Anlage 4: Ausbildungsrahmenplan für Konstruktionsmechaniker/-innen, Fundstelle BGBl. I 2018, 1017–1029; u. a. Fügen, Schweißunterlagen, Prüfen.
4. ALPHA LASER: Schweißverzug und Einflussfaktoren, 27.09.2024, Hersteller-Fachbeitrag als ergänzende, nicht amtliche Quelle.
5. Wikipedia: Schweißfehler, Abschnitt Schweißverzug, offen bearbeitbare Überblicksquelle, fachlich mit den amtlichen Grundlagen abzugleichen.

Mediennachweise: Die verlinkten Commons-Dateiseiten enthalten Datei-, Urheber- und Lizenzangaben; die gezeigten Dateien sind nicht für dieses Lehrmodell angefertigt. Keine Änderungen an den Medien.

Videohinweis: Die geprüfte Commons-Videodatei stellt einen Prozess dar, nicht die Schweißfolge des Modellfalls. Ein in diesem Recherchelauf nicht unabhängig erreichbarer YouTube-Film wird bewusst nicht als überprüfte Einbettung ausgegeben. Es gibt keine Sofatutor-Medien oder erfundenen Dateinamen.

Wikipedia-Lesefenster (deutsch, kritisch prüfen):

Verknüpfte Lernbereiche

Schweißtechnik und Stahltragwerke Berufsausbildung Tragwirkung von Fachwerken Schweißfolgen und Verzug Werkstoff und Temperatur Messen von Maßabweichungen Prüfbericht und Qualität Sichere Lernwerkstatt

aiMOOC Projekte

Schulfach+

aiMOOCs

aiMOOC Projekte