Die Streckenenergie (Q oder HI — Heat Input) ist die je Längeneinheit in eine Schweißnaht eingebrachte Energie in kJ/mm. Sie bestimmt direkt das Schweißgefüge, die mechanischen Eigenschaften, den Verzug und das Fehlerrisiko.
Grundregel: Niedrige Streckenenergie → hartes und sprödes Gefüge, Rissrisiko. Hohe Streckenenergie → weiche WEZ, Verzug. Einhalten des in der WPS angegebenen Bereichs ist zwingend.
Grundberechnungsformel
Q = (k × U × I × 60) / (v × 1000)
- Q: Streckenenergie (kJ/mm)
- U: Spannung (V)
- I: Strom (A)
- v: Schweißgeschwindigkeit (mm/min)
- k: Thermischer Wirkungsfaktor
Thermische Wirkungsfaktoren (k)
| Schweißverfahren | ISO-Nummer | k-Wert |
|---|---|---|
| UP (Unterpulver) | 121 | 1,0 |
| E-Hand (Lichtbogenhand) | 111 | 0,8 |
| MAG / MIG | 135 / 131 | 0,8 |
| WIG | 141 | 0,6 |
| Plasma | 15 | 0,6 |
Berechnungsbeispiel
MAG-Schweißen S355: U = 28 V, I = 280 A, v = 350 mm/min
Q = (0,8 × 28 × 280 × 60) / (350 × 1000) = 1,075 kJ/mm
Empfohlene Bereiche nach Stahlgüte
| Werkstoff | Min Q (kJ/mm) | Max Q (kJ/mm) |
|---|---|---|
| S235JR | 0,5 | 4,0 |
| S355J2+N | 0,5 | 3,5 |
| S460M / S500MC | 0,5 | 2,5 |
| S690QL | 0,5 | 1,8 |
| S960QL | 0,5 | 1,5 |
Auswirkungen niedriger Streckenenergie
- Schnelle Abkühlung → Martensitbildung (hart und spröde)
- WEZ-Härte steigt — 380 HV10-Grenze überschreitbar
- Kaltrissrisiko steigt
Auswirkungen hoher Streckenenergie
- WEZ-Kornvergröberung — Zähigkeit sinkt
- WEZ-Entfestigung (QT- und TMCP-Stähle)
- Erhöhter Verzug und Eigenspannungen
Streckenenergie-Management
Verringern:
- Strom oder Spannung reduzieren; Geschwindigkeit erhöhen; Pulsmode verwenden
Erhöhen:
- Strom erhöhen; Geschwindigkeit verringern; UP oder FCAW einsetzen
Abkühlzeit t8/5
- t8/5 < 5 s → Martensit, hohe Härte
- t8/5 = 10–20 s → Bainit, ausgewogene Eigenschaften
- t8/5 > 30 s → Ferrit-Perlit, niedrige Festigkeit, hohe Zähigkeit
Praktische Kontrolle: Moderne Digitalschweißgeräte (Fronius TPS/i, Lincoln PowerWave, Lorch S-RoboMIG) zeigen die Streckenenergie in Echtzeit an.
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