Калькулятор погонної енергії (heat input)
Погонна енергія — головний параметр, який атестують у WPS і перевіряють під час розбору дефектів. Вона визначає, наскільки широкою буде зона термічного впливу і що станеться зі структурою металу поряд зі швом.
Формула
За EN 1011-1 розрахунок іде у два кроки.
Енергія дуги: E = (U · I · 60) / (v · 1000),
кДж/мм, де U — напруга дуги у вольтах, I — струм
в амперах, v — швидкість зварювання в мм/хв.
Погонна енергія: Q = k · E, де k —
термічний ККД процесу.
| Процес | ISO 4063 | k |
|---|---|---|
| Зварювання під флюсом суцільним дротом SAW | 121 | 1,0 |
| Ручне дугове зварювання покритим електродом MMA · SMAW | 111 | 0,8 |
| Зварювання MAG суцільним дротом в активному газі MAG · GMAW | 135 | 0,8 |
| Зварювання MAG порошковим дротом із флюсом FCAW | 136 | 0,8 |
| Зварювання TIG суцільним присадковим матеріалом TIG · GTAW | 141 | 0,6 |
| Плазмове зварювання | 15 | 0,6 |
Орієнтири
| Q, кДж/мм | Що це означає |
|---|---|
| < 0,5 | Швидке охолодження, ризик гартівних структур і холодних тріщин у ЗТВ |
| 0,5–1,0 | Тонкий метал, кореневі проходи, нержавійка |
| 1,0–2,5 | Робочий діапазон для більшості ручних процесів по сталі |
| > 2,5 | Велике зерно в ЗТВ, падіння ударної в’язкості, деформації |
Найпростіший спосіб: позначити ділянку шва завдовжки 200 мм і засікти секундоміром, за скільки її проварено. Швидкість у мм/хв = 200 / час у секундах × 60. Це єдина величина у формулі, яку не прочитати на дисплеї апарата.
Де це потрібно
- У технологічній карті. У WPS зазначають діапазон погонної енергії, а під час атестації процедури за EN ISO 15614 її фактичне значення фіксують у протоколі.
- Під час розрахунку підігріву. Q входить у формулу температури попереднього підігріву — вона є в калькуляторі вуглецевого еквівалента.
- Під час розбору дефектів. Тріщини в ЗТВ і падіння ударної в’язкості майже завжди впираються у вихід за межі діапазону.
Часті питання
Чим погонна енергія відрізняється від енергії дуги?
Енергія дуги — це вся електрична потужність, поділена на швидкість. Погонна енергія (heat input) — лише та частина, що реально пішла в метал: енергія дуги, помножена на термічний ККД процесу. Для MMA і MIG/MAG він 0,8, для TIG — 0,6, для зварювання під флюсом — 1,0.
Що буде, якщо погонна енергія завелика?
Зона термічного впливу розширюється, зерно росте, ударна в’язкість падає, деталь веде. На нержавійці додається ризик міжкристалітної корозії, на низьколегованих сталях — втрата міцності в ЗТВ. Тому в WPS майже завжди стоїть верхня межа.
А якщо замала?
Метал остигає швидко, у ЗТВ утворюється гартівна структура, і разом із воднем це дає холодні тріщини. Нижня межа особливо важлива для товстого металу й сталей із високим вуглецевим еквівалентом — там її компенсують попереднім підігрівом.
Оновлено: