Streckenenergie und Wärmeeinbringen

nach EN 1011-2, Anhang D

Eingabe

mm
°C
s

Ergebnis

Streckenenergie
E = 1,43kJ/mm
Wärmeeinbringen
Q = 1,15kJ/mm
Übergangsblechdicke
17,60mm
Wärmeableitung
dreidimensional

Die Blechdicke ist größer als die Übergangsblechdicke.

Nahtfaktor nach EN 1011-2, Tabelle D.1.

Faktoren anpassen

Leer lassen, um die Tabellenwerte zu verwenden. Eigene Werte sind sinnvoll für Verfahren, Lichtbogenarten oder Schweißpositionen, die die Tabellen nicht führen — das Ergebnis ist dann aber nicht mehr durch die Norm gedeckt.

Tabellenwert 0,80
Tabellenwert 1,00
Tabellenwert 1,00
Grundlagen und Formeln

Die Abkühlzeit t8/5 ist die Zeit, die eine Schweißraupe und ihre Wärmeeinflusszone beim Abkühlen von 800 °C auf 500 °C brauchen. Sie bestimmt maßgeblich die mechanischen Eigenschaften der Verbindung. Dieser Rechner setzt das Verfahren nach EN 1011-2, Anhang D um.

Die beiden Größen

Die Streckenenergie E ist die zugeführte Energie je Längeneinheit. Das Wärmeeinbringen Q ist der Anteil davon, der tatsächlich ins Werkstück gelangt: Q = η · E. Da η ≤ 1 ist, gilt immer Q ≤ E. Für die Abkühlzeit maßgeblich ist Q.

Formeln

Dreidimensionale Wärmeableitung (dickes Blech)

t8/5 = (6700 − 5 T0) · Q · [ 1/(500−T0) − 1/(800−T0) ] · F3

Zweidimensionale Wärmeableitung (dünnes Blech)

t8/5 = (4300 − 4,3 T0) · 105 · (Q/d)2 · [ (1/(500−T0))2 − (1/(800−T0))2 ] · F2

Übergangsblechdicke — Unterhalb dieser Dicke gilt der zweidimensionale, oberhalb der dreidimensionale Fall. Der Rechner wählt selbst.

dü = √( (4300−4,3 T0) · 105/(6700−5 T0) · Q · [ 1/(500−T0) + 1/(800−T0) ] )

Thermische Wirkungsgrade

Nach EN 1011-1:2009, Tabelle 1.

Verfahren η
Unterpulverschweißen UP (12) 1,00
Lichtbogenhandschweißen mit Stabelektrode E (111) 0,80
Metall-Aktivgasschweißen (MAG) MAG (135) 0,80
Metall-Inertgasschweißen (MIG) MIG (131) 0,80
Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) WIG (141) 0,60

Nahtfaktoren

F2 gilt bei zweidimensionaler, F3 bei dreidimensionaler Wärmeableitung. Wo die Norm einen Bereich angibt, rechnet dieser Rechner mit der Untergrenze — das ergibt die höhere geforderte Energie. Die gesamte Spanne wird beim Ergebnis mit ausgewiesen.

Nahtart F2 F3 Quelle
Auftragraupe 1,00 1,00 EN 1011-2
1. und 2. Kehlnaht am T- oder Kreuzstoß 0,45–0,67 0,67 EN 1011-2
3. und 4. Kehlnaht am Kreuzstoß 0,30–0,67 0,67 übernommen
Kehlnaht am Eckstoß 0,90–0,67 0,67 EN 1011-2
Kehlnaht am Überlappstoß 0,70 0,67 übernommen
Wurzellage von V-Nähten 1,00 1,00–1,20 übernommen
Wurzellage von Doppel-V-Nähten 0,70 0,70 übernommen
Mittellagen von V- und Doppel-V-Nähten 0,90 0,90 EN 1011-2
Decklage von V- und Doppel-V-Nähten 0,90 0,90 EN 1011-2
I-Naht, 'Lage-Gegenlage-Schweißung' 1,00 1,00 übernommen

Grenzen des Verfahrens

  • Das Konzept gilt für Stöße mit gleichen Blechdicken. Bei ungleichen Dicken liefert es nur einen Anhaltswert.
  • Die Abkühlzeit ist ein Fenster, keine Untergrenze: zu schnelle Abkühlung härtet auf, zu langsame kostet Zähigkeit. Für Füll- und Decklagen un- und niedriglegierter Stähle nennt EN 1011-2 üblicherweise 10 bis 25 s.
  • Die Rechnung ersetzt keine Verfahrensprüfung.

Quellen

  • EN 1011-2:2001+A1:2003, Anhang D
  • EN 1011-1:2009, Tabelle 1
  • ISO/TR 18491:2015