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Schweißen

Streckenenergie und Wärmeeinbringung berechnen

Kurz gesagt

Die Wärmeeinbringung ergibt sich aus Lichtbogenspannung U, Stromstärke I, Schweißgeschwindigkeit v in mm/min und thermischem Wirkungsgrad k des Prozesses (EN 1011-1). Streckenenergie E = U × I × 60 / (1000 × v), dann Wärmeeinbringung Q = k × E, in kJ/mm.

Berechnung

Beispiel, berechnet mit den Standardwerten des Werkzeugs.

Eingaben

Prozess (ISO 4063)
135: MAG (Massivdraht, aktives Gas)
Stromstärke
180 A
Lichtbogenspannung
24 V
Geschwindigkeit angegeben als
Schweiß-Geschw.
Schweiß-Geschw.
300 mm/min

Ergebnisse

Wärmeeinbringung Q
0,69 kJ/mm

Durchgerechnetes Beispiel

Alle Werte dieses Abschnitts gehören zum Beispiel, berechnet mit den Standardwerten des Werkzeugs.

Weitere Ergebnisse des Beispiels

Streckenenergie (ohne k)
0,86 kJ/mm
Thermischer Wirkungsgrad k
0,8
Schweiß-Geschw.
300 mm/min
Wärme-Eintrag
6,9kJ/cm
  • Richtwert: er ersetzt keine qualifizierte Schweißanweisung (WPS).
  • Mit dem WPS-Grenzwert vergleichen: manche Regelwerke (ASME IX, AWS D1.1) nennen die Streckenenergie ohne Faktor k „heat input“.

Rechenweg Schritt für Schritt

  1. Thermischer Wirkungsgrad

    k (135)

    k = 0,8

  2. Streckenenergie

    E = U × I × 60 / (1000 × v)

    24,0 × 180 × 60 / (1000 × 300) = 0,864 kJ/mm

  3. Wärme-Eintrag

    Q = k × E

    0,8 × 0,864 = 0,691 kJ/mm

So geht’s

  1. Prozess wählen (Nummer nach ISO 4063): er bestimmt den thermischen Wirkungsgrad k.
  2. Stromstärke in A und Lichtbogenspannung in V eingeben.
  3. Schweißgeschwindigkeit in mm/min angeben, oder Nahtlänge und Brennzeit.
  4. Wärmeeinbringung Q in kJ/mm ablesen.

Häufige Fragen

Wie lautet die Formel der Streckenenergie beim Schweißen?

Die Streckenenergie ist E = U × I × 60 / (1000 × v), mit U der Lichtbogenspannung in V, I der Stromstärke in A und v der Schweißgeschwindigkeit in mm/min. Die Wärmeeinbringung ist Q = k × E, mit k dem thermischen Wirkungsgrad des Prozesses nach EN 1011-1. Einheit: kJ/mm; mal 10 ergibt kJ/cm.

Wie berechnet man die Streckenenergie beim MAG-Schweißen?

Für MAG (135) gilt k = 0,8. Bei 24 V, 180 A und 300 mm/min beträgt die Streckenenergie E = 24 × 180 × 60 / (1000 × 300) = 0,864 kJ/mm, die Wärmeeinbringung also Q = 0,8 × 0,864 = 0,691 kJ/mm.

Welcher thermische Wirkungsgrad k gilt für welchen Prozess?

Die Berechnung verwendet die Werte aus EN 1011-1 und ISO/TR 17671-1: 1,0 für Unterpulverschweißen (121); 0,8 für Lichtbogenhandschweißen (111), MIG (131), MAG (135), Fülldraht (136) und Metallpulver-Fülldraht (138); 0,6 für WIG (141) und Plasma (15).

Wie bestimmt man die Wärmeeinbringung ohne Schweißgeschwindigkeit?

Nahtlänge L und Brennzeit t eingeben: die Schweißgeschwindigkeit ist v = L / t × 60, in mm/min. Zum Beispiel ergeben 150 mm in 30 s geschweißt 300 mm/min.

Wärmeeinbringung oder Streckenenergie: welcher Wert gilt für die WPS?

Manche Regelwerke (ASME IX, AWS D1.1) nennen die Streckenenergie ohne Faktor k „heat input“. Die Berechnung liefert beide Werte: den vergleichen, der zur Grenze in Ihrer WPS passt.

Grenzen

Richtwerte: der Wert ersetzt keine qualifizierte Schweißanweisung (WPS). Die Werte für k sind die für EN 1011-1 und ISO/TR 17671-1 zitierten, an öffentlichen Quellen gegengeprüft. Über 4 kJ/mm liegt die Wärmeeinbringung außerhalb des üblichen Bereichs der Vorwärmverfahren nach EN 1011-2.

Quellen

  • EN 1011-1:2009 Soudage, recommandations pour le soudage des matériaux métalliques : Partie 1, art. 19 (apport de chaleur, facteur de rendement thermique k)
  • ISO/TR 17671-1:2002 : art. 19, tableau 2 : valeurs de k (relais public : https://grahamfry.com.au/technical-resources/heat-input-calculator)
  • EN 1011-1 : valeurs de k recoupées : https://therness.com/tools/heat-input-calculator

Aktualisiert am · Herausgeber: The Level Code

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