Калькулятор часу охолодження t8/5
Час проходу з’єднання від 800 до 500 °C вирішує, яка структура вийде в зоні термічного впливу. Це той самий параметр, який у технологічній карті захований за діапазоном погонної енергії та температурою підігріву.
Формули за EN 1011-2
Норма дає дві формули, бо тепло відводиться двома способами.
Тривимірно — метал товстий, тепло йде на всі боки:
t8/5 = (6700 − 5·T₀) · Q · (1/(500−T₀) − 1/(800−T₀)) · F3
Двовимірно — лист тонкий, тепло розтікається лише
в площині:
t8/5 = (4300 − 4,3·T₀) · 10⁵ · Q²/d² · (1/(500−T₀)² − 1/(800−T₀)²) · F2
Яка формула діє, вирішує перехідна товщина — та, за якої обидві дають однаковий результат. Калькулятор рахує її сам і показує поряд із відповіддю: нижче за неї працює 2D, вище — 3D. За тривимірного тепловідведення товщина з результату зникає: додавати метал далі безглуздо.
Коефіцієнт форми
З’єднання відводить тепло тим гірше, чим більше стінок сходиться в одному місці. Норма враховує це коефіцієнтами з таблиці D.1.
| Тип з’єднання | F2 | F3 |
|---|---|---|
| Валик на пластину | 1,0 | 1,0 |
| Стиковий шов | 0,9 | 0,9 |
| Кутовий шов, кутове з’єднання | 0,9 | 0,67 |
| Кутовий шов, таврове з’єднання | 0,45–0,67 | 0,67 |
Для таврового з’єднання норма задає F2 діапазоном. Калькулятор бере верхнє значення: воно дає довший час охолодження, тобто менш обережну оцінку — і перевіряти заміром треба саме її, а не безпечну.
Який час добрий
| t8/5 | Що це означає |
|---|---|
| менше 5 с | Гартівна структура в ЗТВ, твердість вище 380 HV, ризик холодних тріщин |
| 5–25 с | Робочий діапазон для нелегованих і низьколегованих конструкційних сталей |
| більше 25 с | Крупне зерно, падіння ударної в’язкості, на великих товщинах ще й жолоблення |
Для поліпшених високоміцних сталей — S690, S890 — виробник задає свій діапазон, зазвичай близько 6–15 с, і вийти з нього легше, ніж на S355. Там діє паспорт матеріалу, а не загальна таблиця. Те саме й з нержавійкою: у неї рахується не гартування, а час, проведений в інтервалі випадіння карбідів.
Де це потрібно
- Під час добору підігріву. Якщо температура підігріву вийшла високою, а гріти нічим — t8/5 показує, скільки доведеться добрати погонною енергією.
- Під час атестації технології. У протокол WPQR пишуть фактичну погонну енергію; перерахунок у t8/5 каже, чи є шанс отримати потрібну ударну в’язкість і твердість.
- Під час розбору тріщин. Холодна тріщина в ЗТВ — майже завжди надто короткий час охолодження в парі з воднем. Перевіряють обидва, а не одну марку електрода.
Часті питання
Чому саме від 800 до 500 градусів?
У цьому проміжку аустеніт перетворюється на ту структуру, з якою з’єднання житиме далі. Швидко — вийде мартенсит: твердий і схильний до холодних тріщин. Повільно — виросте зерно й упаде ударна в’язкість. Нижче 500 °C перетворення вже завершене, вище 800 °C ще не починалося, тому міряють саме цей відрізок.
Звідки взяти погонну енергію для формули?
З калькулятора погонної енергії: струм, напруга та швидкість дають Q = k · U · I · 60 / (v · 1000). Сюди вводять значення вже з термічним ККД, а не енергію дуги.
Що робити, якщо час вийшов надто коротким?
Важелі два: підігрів і погонна енергія. Підігрів працює сильніше, бо входить у формулу двічі — множником перед дужкою і всередині самих різниць температур. Підняти струм теж можна, але тут швидко впираєшся у верхню межу з технологічної карти.
Оновлено: