Schweißen
Schweißzusatz und Schweißgutmasse berechnen
Kurz gesagt
Die Schweißgutmasse ergibt sich aus Nahtquerschnitt A, Nahtlänge L und Dichte ρ: m = A × L × ρ. Der benötigte Zusatzwerkstoff ist M = m / (η / 100), mit η der Ausbringung des Verfahrens; bei Stabelektroden ergibt sich die Anzahl Elektroden aus den ESAB-Datenblättern.
Berechnung
Beispiel, berechnet mit den Standardwerten des Werkzeugs.
Eingaben
- Nahtart
- Stumpfnaht, V-Naht
- Blechdicke
- 10 mm
- Öffnungswinkel (gesamt)
- 60°
- Steg
- 2 mm
- Wurzelspalt
- 2 mm
- Nahtüberhöhung
- 2 mm
- Nahtlänge
- 1000 mm
- Werkstoff
- Unlegierter Stahl
- Verfahren
- MIG/MAG, Massivdraht (131, 135)
Ergebnisse
- Benötigter Zusatzwerkstoff
- 0,59 kg
Durchgerechnetes Beispiel
Alle Werte dieses Abschnitts gehören zum Beispiel, berechnet mit den Standardwerten des Werkzeugs.
Weitere Ergebnisse des Beispiels
- Zu bestellender Draht
- 0,59 kgkg Draht oder Stab
- Schweißgutmasse
- 0,565 kg
- Nahtquerschnitt
- 71,9mm²
- Ausbringung
- 95 %Lincoln C4.200: Kurzlichtbogen ≥ 93 %, Sprüh- / Impulslichtbogen 98 % (angesetzt 95 %)
- Schweißgutmasse pro Meter
- 0,565 kgpro Meter Naht
- Geometrische Schätzung: theoretischer Nahtquerschnitt, ohne Anlaufverluste, Reparaturen oder Fugenhobeln. Je nach Werkstatt Reserve einplanen.
- Richtwerte: sie ersetzen nicht die qualifizierte WPS.
Rechenweg Schritt für Schritt
Fugentiefe
d = t − c
10,0 − 2,0 = 8,0 mm
Breite an der Oberfläche
W = g + 2·d·tan(α/2)
2,0 + 2 × 8,0 × tan 30,0° = 11,2 mm
Querschnitt von Fuge und Spalt
A₁ = g·t + d²·tan(α/2)
2,0 × 10,0 + 8,0² × 0,5774 = 57,0 mm²
Nahtüberhöhung
A₂ = (2/3)·W·h
2/3 × 11,2 × 2,0 = 15,0 mm²
Gesamtquerschnitt
A = A₁ + A₂
57,0 + 15,0 = 71,9 mm²
Schweißgutmasse
m = A × L × ρ
71,9 mm² × 1000 mm × 7850 kg/m³ = 0,565 kg
Benötigter Zusatzwerkstoff
M = m / (η / 100)
0,565 / 0,95 = 0,594 kg
So geht’s
- Nahtart wählen: Stumpfnaht als V-Naht, als X-Naht oder Kehlnaht mit Nahtdicke a.
- Dicke, Öffnungswinkel (gesamt), Steg, Wurzelspalt und Nahtüberhöhung eingeben (oder Nahtdicke und Anzahl Kehlnähte).
- Nahtlänge und Werkstoff eingeben.
- Verfahren wählen, bei Stabelektroden auch Typ und Durchmesser; bei Bedarf eine bekannte Ausbringung eingeben.
- Benötigten Zusatzwerkstoff ablesen.
Häufige Fragen
Wie berechnet man die Schweißgutmasse?
Beispiel: V-Naht an 10 mm Stahl, 60°, Steg 2 mm, Wurzelspalt 2 mm, Nahtüberhöhung 2 mm. Querschnitt A = 57,0 + 15,0 = 71,9 mm². Auf 1000 mm beträgt die Schweißgutmasse 71,9 mm² × 1000 mm × 7850 kg/m³ = 0,565 kg. Bei MAG mit 95 % Ausbringung sind 0,565 / 0,95 = 0,594 kg Draht vorzusehen.
Wie berechnet man den Querschnitt einer V-Naht?
Mit d = t − c der Fugentiefe und W = g + 2·d·tan(α/2) der Breite an der Oberfläche ist der Querschnitt von Fuge und Spalt A₁ = g·t + d²·tan(α/2). Die Nahtüberhöhung, als Parabelsegment angesetzt, ergänzt A₂ = (2/3)·W·h. Bei einer symmetrischen X-Naht ist d = (t − c) / 2, und beide Seiten werden gezählt.
Wie berechnet man das Gewicht einer Kehlnaht?
Die Kehlnaht wird als gleichschenkliges Dreieck mit Nahtdicke a angesetzt: Querschnitt A₁ = a² je Naht (Schenkel z = a·√2, A = z²/2). Bei n Nähten ist A = n × A₁, dann m = A × L × ρ. Eine gewölbte Kehlnaht bringt mehr Metall ein.
Wie viele Elektroden pro Meter Naht?
Die Berechnung multipliziert die Schweißgutmasse mit der Anzahl Elektroden je kg Schweißgut aus den ESAB-Datenblättern, aufgerundet. Basisch OK 48.00 Ø 3,2 × 350 mm: 70 % Ausbringung und 42 Elektroden je kg Schweißgut; rutil OK 46.00 Ø 3,2: 65 % und 53 Elektroden je kg.
Welche Ausbringung je Verfahren?
Standardwerte in der Mitte der genannten Bereiche: MIG/MAG Massivdraht 95 % (Lincoln: 93 bis 98 %), Fülldraht mit Gas 85 %, Metallpulver-Fülldraht 96 %, WIG 95 %, Unterpulver 99 % (ohne Pulver). Bei Stabelektroden stammt die Ausbringung je Durchmesser aus dem ESAB-Datenblatt. Eine bekannte Ausbringung kann eingegeben werden, von 30 bis 100 %.
Grenzen
Richtwerte: geometrische Schätzung des theoretischen Nahtquerschnitts, ohne Verluste beim Zünden, Reparaturen oder Ausfugen; je nach Werkstatt eine Reserve einplanen. Das Schweißgut hat annahmegemäß dieselbe Dichte wie das Werkstück. Über 4 mm Wurzelspalt die WPS prüfen (üblicher Spalt 1 bis 4 mm). Die Werte ersetzen nicht die qualifizierte WPS.
Quellen
- Géométrie du joint : Section trapézoïdale du chanfrein + segment parabolique 2/3·W·h pour la surépaisseur ; angle : a²
- Masses volumiques: src/calc/data/materials.ts (EN 10365, EN 10088-1, …)
- ESAB OK 48.00 et OK 46.00, Deposition Data (rendement, électrodes par kg déposé) : Fiches produit ESAB
- Lincoln Electric : Gas Metal Arc Welding, Product and Procedure Selection (C4.200) : Electrode Efficiencies : 93 à 98 %
- Welding Answers : rendements de dépôt par procédé : FCAW-G 82–88 %, MCAW 94–98 %, GTAW 94–97 %, SAW 99 %