Калькулятор погонной энергии (heat input)
Погонная энергия — главный параметр, который аттестуют в WPS и проверяют при разборе дефектов. Она определяет, насколько широкой будет зона термического влияния и что произойдёт со структурой металла рядом со швом.
Формула
По EN 1011-1 расчёт идёт в два шага.
Энергия дуги: E = (U · I · 60) / (v · 1000),
кДж/мм, где U — напряжение дуги в вольтах, I — ток
в амперах, v — скорость сварки в мм/мин.
Погонная энергия: Q = k · E, где k —
термический КПД процесса.
| Процесс | ISO 4063 | k |
|---|---|---|
| Сварка под флюсом сплошной проволокой SAW | 121 | 1,0 |
| Ручная дуговая сварка покрытым электродом MMA · SMAW | 111 | 0,8 |
| Сварка MAG сплошной проволокой в активном газе MAG · GMAW | 135 | 0,8 |
| Сварка MAG порошковой проволокой с флюсом FCAW | 136 | 0,8 |
| Сварка TIG сплошной присадкой TIG · GTAW | 141 | 0,6 |
| Плазменная сварка | 15 | 0,6 |
Ориентиры
| Q, кДж/мм | Что это значит |
|---|---|
| < 0,5 | Быстрое остывание, риск закалочных структур и холодных трещин в ЗТВ |
| 0,5–1,0 | Тонкий металл, корневые проходы, нержавейка |
| 1,0–2,5 | Рабочий диапазон для большинства ручных процессов по стали |
| > 2,5 | Крупное зерно в ЗТВ, падение ударной вязкости, деформации |
Самый простой способ: отметить участок шва длиной 200 мм и засечь секундомером, за сколько он проварен. Скорость в мм/мин = 200 / время в секундах × 60. Это единственная величина в формуле, которую нельзя прочитать на дисплее аппарата.
Где это нужно
- В технологической карте. В WPS указывают диапазон погонной энергии, и при аттестации процедуры по EN ISO 15614 её фактическое значение фиксируют в протоколе.
- При расчёте подогрева. Q входит в формулу температуры предварительного подогрева — она есть в калькуляторе углеродного эквивалента.
- При разборе дефектов. Трещины в ЗТВ и падение ударной вязкости почти всегда упираются в выход за границы диапазона.
Частые вопросы
Чем погонная энергия отличается от энергии дуги?
Энергия дуги — это вся электрическая мощность, делённая на скорость. Погонная энергия (heat input) — только та часть, что реально ушла в металл: энергия дуги, умноженная на термический КПД процесса. Для MMA и MIG/MAG он 0,8, для TIG — 0,6, для сварки под флюсом — 1,0.
Что будет, если погонная энергия слишком велика?
Зона термического влияния расширяется, зерно растёт, ударная вязкость падает, деталь ведёт. На нержавейке добавляется риск межкристаллитной коррозии, на низколегированных сталях — потеря прочности в ЗТВ. Поэтому в WPS почти всегда стоит верхний предел.
А если слишком мала?
Металл остывает быстро, в ЗТВ образуется закалочная структура, и вместе с водородом это даёт холодные трещины. Нижний предел особенно важен для толстого металла и сталей с высоким углеродным эквивалентом — там его компенсируют предварительным подогревом.
Обновлено: