Калькулятор времени охлаждения t8/5
Время прохода соединения от 800 до 500 °C решает, какая структура получится в зоне термического влияния. Это тот самый параметр, который в технологической карте спрятан за диапазоном погонной энергии и температурой подогрева.
Формулы по EN 1011-2
Норма даёт две формулы, потому что тепло отводится двумя способами.
Трёхмерно — металл толстый, тепло уходит во все стороны:
t8/5 = (6700 − 5·T₀) · Q · (1/(500−T₀) − 1/(800−T₀)) · F3
Двумерно — лист тонкий, тепло растекается только
в плоскости:
t8/5 = (4300 − 4,3·T₀) · 10⁵ · Q²/d² · (1/(500−T₀)² − 1/(800−T₀)²) · F2
Какая формула действует, решает переходная толщина — та, при которой обе дают одинаковый результат. Калькулятор считает её сам и показывает рядом с ответом: ниже неё работает 2D, выше — 3D. При трёхмерном теплоотводе толщина из результата исчезает: добавлять металл дальше бессмысленно.
Коэффициент формы
Соединение отводит тепло тем хуже, чем больше стенок сходится в одном месте. Норма учитывает это коэффициентами из таблицы D.1.
| Вид соединения | F2 | F3 |
|---|---|---|
| Валик на пластине | 1,0 | 1,0 |
| Стыковой шов | 0,9 | 0,9 |
| Угловой шов, угловое соединение | 0,9 | 0,67 |
| Угловой шов, тавровое соединение | 0,45–0,67 | 0,67 |
Для таврового соединения норма даёт F2 диапазоном 0,45–0,67. Калькулятор считает по верхнему значению: оно даёт более длинное t8/5, то есть менее осторожную оценку, — её и стоит перепроверять.
Для таврового соединения норма задаёт F2 диапазоном. Калькулятор берёт верхнее значение: оно даёт более длинное время охлаждения, то есть менее осторожную оценку — и проверять замером надо именно её, а не безопасную.
Какое время хорошее
| t8/5, с | Что это значит |
|---|---|
| < 5 | Закалочная структура в ЗТВ, твёрдость выше 380 HV, риск холодных трещин |
| 5–25 | Рабочий диапазон для нелегированных и низколегированных конструкционных сталей |
| > 25 | Крупное зерно, падение ударной вязкости, на больших толщинах ещё и деформации |
Для улучшенных высокопрочных сталей — S690, S890 — производитель задаёт свой диапазон, обычно порядка 6–15 с, и выйти из него легче, чем на S355. Там действует паспорт материала, а не общая таблица. То же и с нержавейкой: у неё считается не закалка, а время, проведённое в интервале выпадения карбидов.
Где это нужно
- При подборе подогрева. Если температура подогрева вышла высокой, а греть нечем — t8/5 показывает, сколько придётся добрать погонной энергией.
- При аттестации технологии. В протокол WPQR пишут фактическую погонную энергию; пересчёт в t8/5 говорит, есть ли шанс получить нужную ударную вязкость и твёрдость.
- При разборе трещин. Холодная трещина в ЗТВ — почти всегда слишком короткое время охлаждения в паре с водородом. Проверяют оба, а не одну марку электрода.
Частые вопросы
Почему именно от 800 до 500 градусов?
В этом промежутке аустенит превращается в ту структуру, с которой соединение будет жить дальше. Быстро — получится мартенсит: твёрдый и склонный к холодным трещинам. Медленно — вырастет зерно и упадёт ударная вязкость. Ниже 500 °C превращение уже закончено, выше 800 °C ещё не начиналось, поэтому меряют именно этот отрезок.
Откуда взять погонную энергию для формулы?
Из калькулятора погонной энергии: ток, напряжение и скорость дают Q = k · U · I · 60 / (v · 1000). Сюда вводится значение уже с термическим КПД, а не энергия дуги.
Что делать, если время вышло слишком коротким?
Рычага два: подогрев и погонная энергия. Подогрев работает сильнее, потому что входит в формулу дважды — множителем перед скобкой и внутри самих разностей температур. Поднять ток тоже можно, но здесь быстро упираешься в верхнюю границу из технологической карты.
Обновлено: