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.
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.
| Rodzaj złącza | F2 | F3 |
|---|---|---|
| Ścieg na płycie | 1,0 | 1,0 |
| Spoina czołowa | 0,9 | 0,9 |
| Spoina pachwinowa, złącze narożne | 0,9 | 0,67 |
| Spoina pachwinowa, złącze teowe | 0,45–0,67 | 0,67 |
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
| t8/5 | Co to znaczy |
|---|---|
| poniżej 5 s | Struktura hartownicza w SWC, twardość powyżej 380 HV, ryzyko pęknięć zimnych |
| 5–25 s | Zakres roboczy dla stali niestopowych i niskostopowych konstrukcyjnych |
| powyżej 25 s | Grube ziarno, spadek udarności, przy dużych grubościach też odkształcenia |
Dla stali ulepszonych cieplnie o wysokiej wytrzymałości — S690, S890 — producent podaje własny zakres, zwykle rzędu 6–15 s, i wychodzi się z niego łatwiej niż na S355. Wtedy obowiązuje karta materiałowa, a nie tablica ogólna. To samo dotyczy stali nierdzewnych: tam liczy się nie hartowanie, lecz czas spędzony w zakresie wydzielania węglików.
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.
Częste pytania
Dlaczego akurat od 800 do 500 stopni?
W tym przedziale stal austenityczna zamienia się w strukturę, z którą złącze będzie żyło dalej. Szybko — powstaje martenzyt, twardy i podatny na pęknięcia zimne. Wolno — ziarno rośnie i spada udarność. Poniżej 500 °C przemiana jest już zakończona, powyżej 800 °C jeszcze się nie zaczęła, więc mierzy się właśnie ten odcinek.
Skąd wziąć energię liniową do tego wzoru?
Z kalkulatora energii liniowej: prąd, napięcie i prędkość spawania dają Q = k · U · I · 60 / (v · 1000). Tu wpisuje się już wartość ze sprawnością cieplną, a nie samą energię łuku.
Co zrobić, jeśli czas wyszedł za krótki?
Dwie dźwignie: podgrzanie wstępne i energia liniowa. Podgrzanie działa mocniej, bo wchodzi do wzoru dwa razy — przez czynnik przed nawiasem i przez same różnice temperatur. Zwiększanie prądu też wydłuża stygnięcie, ale zaraz upierasz się o górną granicę z WPS.
Aktualizacja: