Kalkulator czasu stygnięcia t8/5

Czas przejścia złącza od 800 do 500 °C decyduje o tym, jaka struktura powstanie w strefie wpływu ciepła. To ten sam parametr, który w karcie technologicznej ukryty jest za zakresem energii liniowej i temperaturą podgrzania.

Pobierz schemat: SVG · PNG

Wzory wg EN 1011-2

Norma podaje dwa wzory, bo ciepło odprowadza się na dwa sposoby.

Trójwymiarowo — materiał gruby, ciepło ucieka we wszystkie strony:
t8/5 = (6700 − 5·T₀) · Q · (1/(500−T₀) − 1/(800−T₀)) · F3

Dwuwymiarowo — blacha cienka, ciepło rozchodzi się tylko w płaszczyźnie:
t8/5 = (4300 − 4,3·T₀) · 10⁵ · Q²/d² · (1/(500−T₀)² − 1/(800−T₀)²) · F2

Który wzór obowiązuje, rozstrzyga grubość przejściowa — ta, przy której oba dają ten sam wynik. Kalkulator liczy ją sam i pokazuje obok wyniku: poniżej niej pracuje wzór 2D, powyżej 3D. Przy odprowadzaniu trójwymiarowym grubość z wyniku znika — dokładanie materiału niczego już nie zmienia.

Współczynnik kształtu

Złącze odprowadza ciepło tym gorzej, im więcej ścianek schodzi się w jednym miejscu. Norma ujmuje to współczynnikami z tablicy D.1.

Dla złącza teowego norma podaje F2 przedziałem 0,45–0,67. Kalkulator liczy z górną wartością: daje ona dłuższe t8/5, czyli mniej ostrożną ocenę — i właśnie ją warto sprawdzić.

Dla złącza teowego norma podaje F2 przedziałem. Kalkulator bierze górną wartość: daje ona dłuższy czas stygnięcia, czyli ocenę mniej ostrożną — i to właśnie ją trzeba sprawdzić pomiarem, a nie tę bezpieczną.

Jaki czas jest dobry

Gdzie się to przydaje

• Przy dobieraniu podgrzania. Jeśli temperatura podgrzania wyszła wysoka, a nie ma czym grzać — t8/5 pokazuje, ile trzeba nadrobić energią liniową.
• Przy kwalifikowaniu technologii. W protokole WPQR zapisuje się rzeczywistą energię liniową; przeliczenie na t8/5 mówi, czy udarność i twardość mają szansę wyjść.
• Przy analizie pęknięć. Pęknięcie zimne w SWC to prawie zawsze zbyt krótki czas stygnięcia w parze z wodorem — sprawdza się jedno i drugie, a nie samą elektrodę.

Tabela t8/5 według energii liniowej i grubości blachy

Czas stygnięcia dla spoiny czołowej bez podgrzewania (20 °C), policzony tymi samymi wzorami co kalkulator — łącznie z wyborem wzoru 2D albo 3D według grubości przejściowej.

Czas t8/5 w sekundach dla spoiny czołowej (F = 0,9) przy temperaturze początkowej 20 °C. Znacznik 3D — grubość powyżej przejściowej, liczy wzór trójwymiarowy; bez znacznika — dwuwymiarowy. Okno 5–25 s jak w kalkulatorze.

Co widać w tabeli

Na cienkiej blasze czas rośnie z kwadratem energii: 6 mm przy 0,8 kJ/mm to 18,2 s, przy 1,5 kJ/mm już 63,9 s — daleko poza oknem 5–25 s, z ryzykiem grubego ziarna. Na grubej blasze (znacznik 3D) grubość przestaje grać rolę: 20 i 30 mm przy 1,2 kJ/mm dają te same 5,7 s, bo ciepło ucieka już we wszystkie strony. Tam czas rośnie tylko liniowo z energią i trudno go wydłużyć bez podgrzewania.

Przykłady obliczeń

Przykład 1: blacha 10 mm, 1,2 kJ/mm, bez podgrzewania

To wartości domyślne kalkulatora (spoina czołowa, F = 0,9). Grubość przejściowa wychodzi 16,1 mm, więc przy 10 mm liczy wzór 2D: t8/5 ≈ 14,7 s, średnia szybkość stygnięcia 300 / 14,7 ≈ 20,4 K/s. Wynik w środku okna roboczego.

Przykład 2: ta sama blacha z podgrzaniem do 100 i 150 °C

Przy T₀ = 100 °C czas rośnie do 21,1 s, przy 150 °C — do 27,5 s i wychodzi już ponad górną granicę 25 s. Na cienkiej blasze podgrzewanie łatwo przesadzić: dla 10 mm przy tej energii 150 °C to za dużo, jeśli nie wymaga tego wodór.

Przykład 3: S355 20 mm po podgrzaniu do 120 °C

Bez podgrzewania 20 mm przy 1,2 kJ/mm daje 5,7 s (wzór 3D) — tuż przy dolnej granicy. Podgrzanie do 120 °C, które dla S355 z elektrodą rutylową wylicza kalkulator podgrzewania, wydłuża czas do 7,6 s, a podniesienie energii do 1,5 kJ/mm — do 9,6 s. Obie dźwignie razem przesuwają złącze wyraźnie w głąb okna.

Przykład 4: to samo 10 mm w różnych złączach

Przy 1,2 kJ/mm i 20 °C: ścieg na płycie (F = 1,0) — 16,4 s, spoina czołowa (0,9) — 14,7 s, spoina pachwinowa w złączu teowym (0,67) — 11,0 s. Trzy ścianki odbierają ciepło szybciej niż dwie, więc teownik stygnie o jedną czwartą szybciej niż styk z tej samej blachy.

Jaką energię liniową dobrać pod zadany czas t8/5

Wzory da się odwrócić. Przy odprowadzaniu 3D, 20 °C i F = 0,9 czas jest proporcjonalny do energii: t8/5 ≈ 4,76 · Q. Żeby dostać 10 s na grubej blasze, potrzeba ok. 2,1 kJ/mm — sporo jak na jeden ścieg, dlatego na grubych elementach czas wydłuża się raczej podgrzaniem. Przy odprowadzaniu 2D czas rośnie z kwadratem Q: dla 10 mm t8/5 ≈ 10,2 · Q², więc 10 s daje ok. 1,0 kJ/mm, a 25 s — ok. 1,56 kJ/mm. Energię z parametrów spawania policzy kalkulator energii liniowej.

Wzór 2D czy 3D: od czego zależy grubość przejściowa

Grubość przejściowa rośnie z energią i z temperaturą początkową. Dla spoiny czołowej bez podgrzewania wynosi 13,1 mm przy 0,8 kJ/mm, 16,1 mm przy 1,2, 18,0 mm przy 1,5 i 23,2 mm przy 2,5 kJ/mm. Ta sama blacha 20 mm bywa więc „gruba” dla ściegu graniowego i „cienka” dla szerokiego ściegu wypełniającego — kalkulator wybiera wzór za ciebie i pokazuje, którego użył.

Typowe błędy przy liczeniu t8/5

• Energia łuku zamiast energii liniowej. Do wzoru wchodzi Q ze sprawnością cieplną procesu, nie samo U·I·60/(v·1000).
• Jednostki. Q w kJ/mm; wpisanie kJ/cm (dziesięć razy więcej) daje absurdalnie długie czasy.
• T₀ z pierwszego ściegu dla całej spoiny. Dla kolejnych ściegów temperaturą początkową jest temperatura międzyściegowa, zwykle wyższa niż podgrzanie.
• Zły typ złącza. Teownik policzony jak styk zawyża czas o ok. jedną trzecią (przykład 4) — ocena wychodzi zbyt optymistyczna.
• Jedno okno dla wszystkich stali. 5–25 s dotyczy stali niestopowych i niskostopowych; stale ulepszane mają węższy zakres z karty materiałowej.

Autor: Dmitry Frolov, spawacz i ślusarz konstrukcji stalowych Aktualizacja: 28 września 2026