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
Thermischer Wirkungsgrad
k (135)
k = 0,8
Streckenenergie
E = U × I × 60 / (1000 × v)
24,0 × 180 × 60 / (1000 × 300) = 0,864 kJ/mm
Wärme-Eintrag
Q = k × E
0,8 × 0,864 = 0,691 kJ/mm
So geht’s
- Prozess wählen (Nummer nach ISO 4063): er bestimmt den thermischen Wirkungsgrad k.
- Stromstärke in A und Lichtbogenspannung in V eingeben.
- Schweißgeschwindigkeit in mm/min angeben, oder Nahtlänge und Brennzeit.
- 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