Beim mechanischen Richten tritt die Formänderung fast zeitgleich mit der Krafteinwirkung auf. Beim Flammrichten hingegen erfolgt die eigentliche Verformung erst beim Abkühlen – durch das gezielte Schrumpfen des Materials. Dieser Effekt ist zunächst nicht sichtbar. Wird unsachgemäß gearbeitet, kann sich das Bauteil sogar noch stärker verziehen. Daher ist ein fundiertes Verständnis für das Verhalten von Werkstoffen unter Wärmeeinfluss grundlegend.
Wärmeausdehnung und Schrumpfung
Metalle dehnen sich beim Erwärmen aus und schrumpfen beim Abkühlen. Der sogenannte Ausdehnungskoeffizient ist dabei materialabhängig:
- Stahl dehnt sich bei 100 °C um etwa 0,011 mm/m °C, also 1,1 mm auf einen Meter.
- Aluminium dehnt sich etwa doppelt so stark, Kupfer rund 1,5-mal so stark.
Ohne diese thermischen Veränderungen wäre Flammrichten nicht möglich – sie bilden die physikalische Grundlage des Verfahrens.
Elastische Formänderung – im Flammrichten unerwünscht
Bei elastischen Verformungen kehrt das Bauteil nach dem Abkühlen in seine Ausgangsform zurück. Das ist beim Flammrichten nicht gewünscht, da es keine dauerhafte Wirkung hat.
Beispiele aus dem Brückenbau zeigen, wie sich große Stahlkonstruktionen durch Sonneneinstrahlung täglich mehrere Zentimeter elastisch verformen – kehren jedoch über Nacht wieder in die Ursprungsform zurück.
Bleibende Formänderung – Ziel des Flammrichtens
Das Ziel des Flammrichtens ist immer eine plastische, bleibende Formänderung. Dazu muss die Anwärmstelle gezielt „aufgestaucht“ werden – eine örtliche Verformung, die vor dem Abkühlen stattfindet.
Aufstauch- und Schrumpfkräfte
Beim Anwärmen entstehen Druckkräfte, beim Abkühlen folgen Zug- bzw. Schrumpfkräfte. Diese wirken lokal so stark, dass sie selbst bei massiven Bauteilen zur Formänderung führen können – durch das gezielte Überschreiten der Streckgrenze des Werkstoffs.
Zusammenhang: Temperatur, Festigkeit und Spannung
Die Spannungsentwicklung verläuft nicht linear zur Temperatur. Ab ca. 400 °C beginnen Baustähle wie St 37 (S235) deutlich an Festigkeit zu verlieren:
- 500 °C: Festigkeit etwa halbiert
- 600 °C: Stahl wird plastisch und spannungsfrei
Auch der Elastizitätsmodul sinkt mit steigender Temperatur – der Widerstand gegen Verformung wird geringer.
Wirkung der Erwärmung
Im Temperaturbereich bis 500 °C steigen die inneren Druckspannungen. Wird weiter erwärmt, setzt die plastische Verformung ein. Ab etwa 600–800 °C wird der Stahl weich, die Ausdehnung verwandelt sich in Stauchung – ohne Spannung. Beim anschließenden Abkühlen verfestigt sich die Zone wieder.
Unterhalb 600 °C wird die Aufstauchung „eingefroren“, beim weiteren Abkühlen entstehen Zugspannungen, die das Bauteil durch Schrumpfkraft in die gewünschte Form ziehen. Diese Kräfte bauen sich während der Verformung weitgehend wieder ab.
Fazit: So funktioniert Flammrichten
Flammrichten nutzt zwei Phasen:
- Aufstauchung beim Erwärmen: Druckkräfte erzeugen lokal eine plastische Verkürzung.
- Schrumpfung beim Abkühlen: Zugkräfte ziehen das Bauteil gezielt in Form.
Das Ergebnis ist eine dauerhafte Formänderung – erreicht durch präzise Temperaturführung und werkstoffgerechtes Arbeiten.