Kalkulator Spawalniczy

Wstęp

Kalkulator Spawalniczy oblicza dwa podstawowe parametry procesowe: energię liniową spoiny (heat input) i nośność spoiny pachwinowej na ścinanie. Energia liniowa Q [kJ/mm] = η·60·U·I/v·1000⁻¹ jest kluczowym parametrem kontrolowanym w normach PN-EN ISO 15614-1 (kwalifikacja procedur spawania WPQR) i PN-EN 1011-2 (spawanie stali ferrytycznych). W polskich zakładach konstrukcji stalowych — Mostostal Warszawa, Budimex, PORR Polska — i przemyśle offshore (terminale LNG w Świnoujściu) spawacze muszą utrzymywać Q w wąskich przedziałach: zbyt niska (< 0,5 kJ/mm) → hartowanie HAZ i rysy zimne; zbyt wysoka (> 2,5 kJ/mm) → rozrost ziarna austenitycznego i obniżenie udarności KV₂ w linii wtopienia. Moduł spoiny pachwinowej liczy naprężenie ścinające metodą AISC/AWS D1.1: dopuszczalna siła poprzeczna na 1 mm spoiny V_allow = 0,6 · Fᵤ_elektrody · (a/√2), gdzie a to grubość szyjki [mm] i Fᵤ elektrody (np. E70XX → 480 MPa). Kalkulator podaje też wymaganą długość spoiny L [mm] dla zadanej siły poprzecznej, co bezpośrednio zasila obliczenia wg PN-EN 1993-1-8 (Eurokod 3, złącza).

Jak to działa

Moduł energii liniowej przyjmuje: metodę spawania (SMAW η=0,80; GMAW/MAG η=0,80; GTAW/TIG η=0,60; SAW η=1,00), napięcie U [V], natężenie I [A] i prędkość spawania v [mm/min]. Współczynnik sprawności cieplnej η zgodny z PN-EN ISO 15614-1 Tablica A.1. Wynik Q [kJ/mm] jest bezpośrednio porównywalny z wytycznymi producenta stali (np. karta Dillinger, SSAB Weldox 700) dotyczącymi maksymalnej energii liniowej przy danej grubości i CEV. Moduł spoiny pachwinowej przyjmuje: wytrzymałość na rozciąganie elektrody Fᵤ [MPa] (np. E48 → 480 MPa, E55 → 550 MPa, E70 → 480 MPa w jednostkach ksi×6,895), grubość szyjki a [mm] i wymaganą siłę poprzeczną F [kN]. Algorytm oblicza naprężenie τ = F/(a·L·0,707) i iteracyjnie wyznacza minimalną długość L dla τ ≤ 0,6·Fᵤ. Przyjmuje geometrię spoiny równobocznej z kątem 45°, co odpowiada standardowej spoinie pachwinowej wg PN-EN ISO 2553.

Scenariusze użycia

• Spawacz metodą MAG wykonuje spoinę czołową blach S355 gr. 20 mm. Parametry: U=28 V, I=220 A, v=350 mm/min. Kalkulator oblicza Q = 0,80·60·28·220/(350·1000) = 1,06 kJ/mm. Karta technologiczna WPS wymaga Q = 0,8–1,5 kJ/mm — parametry mieścą się w zakresie. Wynik drukowany jest do protokołu spawalniczego ITP.
• Inżynier konstrukcji w Mostostalu Warszawa projektuje złącze wspornikowe: siła poprzeczna F=120 kN, elektroda E48 (Fᵤ=480 MPa), grubość szyjki a=8 mm. Kalkulator oblicza wymaganą długość spoiny L = F/(0,6·Fᵤ·a·0,707) = 120 000/(0,6·480·8·0,707) = 73,5 mm → przyjmuje L=80 mm z naddatkiem. Wynik trafia do rysunku złącza i protokołu wg Eurokodu 3.
• Kontroler WPS w zakładzie Cezal Wrocław weryfikuje parametry spawania GTAW rury nierdzewnej 316L gr. 3 mm. Wymóg: Q ≤ 0,5 kJ/mm (ryzyko uczulenia węglikowego σ-fazy). Przy I=80 A, U=12 V, v=120 mm/min: Q = 0,60·60·12·80/120000 = 0,288 kJ/mm — spełnia normę PN-EN 1011-3. Parametry zatwierdzone dla procedury WPQR.

Często zadawane pytania