Hitzezufuhr

Hitzezufuhr bezeichnet die Menge an thermischer Energie, die einem Werkstück während eines Fertigungs-, Behandlungs- oder Fertigungsverfahrens zugeführt wird. Sie wird häufig als Wärme input pro Längeneinheit oder pro Fläche angegeben und ist in Einheiten wie kJ/mm oder J/mm ausgedrückt. In der Schweißtechnik ist sie ein zentraler Prozessparameter, der Einfluss auf Gefüge, Mikrostruktur, Festigkeit und Verzüge hat.

Berechnung und übliche Größen: Für das Lichtbogenschweißen lässt sich die Wärmezufuhr grob schätzen mit H ≈ (V · I · η) / S, wobei V die Lichtbogen-Spannung, I der Strom, η der thermische Wirkungsgrad und S die Schweißgeschwindigkeit ist. Zur Umrechnung in J/mm multipliziert man mit 60 und teilt durch S in mm/min; in kJ/mm erhält man den Wert durch weitere Division durch 1000. Diese Formel ist eine Näherung, da der tatsächliche Wärmefluss von Verlusteigenschaften des Arbeitsplatzes, der Scheibenführung und dem Schweißprozess abhängt.

Bedeutung für Qualität und Prozessführung: Eine zu hohe Hitzezufuhr erweitert die schweißnahtnahe Wärmebehandlung (HAZ) und kann zu grobem Gefüge, Verzug oder Rissen führen. Zu geringe Hitzezufuhr kann zu mangelnder Durchschweißung oder Porenbildung beitragen. Ziel ist eine stabile Wärmezufuhr, die gewünschte Penetration bei minimalen Nebenwirkungen ermöglicht.

Einflussfaktoren und Steuerung: Parameter wie Schweißprozess (MIG/MAG, WIG, MO), Strom, Spannung, Geschwindigkeit, Materialdichte, Vorwärmung, Mehrfachdurchführung und der Abstand des Werkstücks beeinflussen die Hitzezufuhr. Durch geschickte Parametereinstellung, Vorwärmung oder Wärmedämmung lässt sich die Hitzezufuhr kontrollieren und das Bauteil optimal ausbilden. Hitzezufuhr ist auch in anderen Wärmebehandlungs- und Fügeverfahren relevant, etwa beim Löten oder Brennschneiden, wo sie das Ergebnis maßgeblich bestimmt.