Die Wärmeeinflusszone (WEZ) ist ein nicht geschmolzener Bereich neben einer Schweißnaht oder Schnittkante, der durch die Einwirkung hoher Temperaturen Veränderungen der Materialeigenschaften erfahren hat. Diese Veränderungen der Materialeigenschaften sind in der Regel auf das Schweißen oder das Schneiden zurückzuführen. Die WEZ ist beim Schweißen der Bereich zwischen der Schweißnaht und dem Grundwerkstoff. Beim Schneiden liegt sie zwischen dem Schnitt und dem Grundwerkstoff.
Der WEZ-Bereich kann in Intensität und Größe variieren, abhängig von den Materialeigenschaften, der Konzentration und Intensität der Wärme sowie dem verwendeten Schweiß- oder Schneidverfahren.
Was sind die Ursachen für wärmebeeinflusste Zonen?
Die Wärmeeinflusszone wird durch Temperaturleitfähigkeit beeinflusst, die gelegentlich auch Wärmediffusivität (von englisch thermal diffusivity) genannt wird und von der Wärmeleitfähigkeit, der Dichte und der spezifischen Wärme eines Stoffes abhängig ist. Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit sind in der Lage, Wärmeschwankungen schneller zu übertragen, d.h. sie kühlen schneller ab und reduzieren dadurch die WEZ. Andererseits halten diejenigen Materialien mit einem niedrigeren Wärmeleitfähigkeits-Koeffizienten die Wärme zurück, was bedeutet, dass die WEZ breiter ist. Im Allgemeinen ist die Ausdehnung der WEZ abhängig von der Menge der zugeführten Wärme, der Dauer der Wärmeeinwirkung und den Eigenschaften des Materials selbst. Wenn ein Material über längere Zeiträume größeren Energiemengen ausgesetzt ist, ist die WEZ größer.
Bei Schweißverfahren kühlen die Prozesse mit hoher Wärmeeinbringung schneller ab, was zu einem kleineren WEZ führt, während langsamere Wärmeeinträge eine langsamere Abkühlrate und damit zu einem größeren WEZ führen. Darüber hinaus wächst auch die Größe der WEZ mit abnehmender Geschwindigkeit des Schweißprozesses. Die Schweißgeometrie ist ein weiterer Faktor, der bei der Größe der WEZ eine Rolle spielt.
Hochtemperatur-Schneidvorgänge können auch eine WEZ verursachen, und ähnlich wie bei Schweißverfahren neigen Prozesse, die bei höheren Temperaturen und langsamen Geschwindigkeiten arbeiten, dazu, eine größere WEZ zu erzeugen, während bei Prozessen mit niedrigeren Temperaturen oder höheren Geschwindigkeiten die WEZ-Größe reduziert wird. Die Tiefe der WEZ wird durch den Schneidprozess, die Schnittgeschwindigkeit, die Materialeigenschaften und die Dicke bestimmt.
Unterschiedliche Schneidprozesse haben unterschiedliche Auswirkungen auf die WEZ, unabhängig vom zu schneidenden Material. So erzeugen beispielsweise das Scheren und Wasserstrahlschneiden keine WEZ, da sie das Material nicht wesentlich erhitzen, während das Laserschneiden eine kleine WEZ erzeugt, da die Wärme nur auf eine kleine Fläche aufgebracht wird. Hingegen führt das Plasmaschneiden zu einem mittelmäßigen WEZ, wobei die höheren Ströme eine höhere Schnittgeschwindigkeit und damit eine schmalere WEZ ermöglichen, während das Autogenschneiden aufgrund der hohen Hitze, langsamen Geschwindigkeit und Flammenbreite die breiteste WEZ erzeugt. Das Lichtbogenschweißen liegt zwischen den beiden Extremen, wobei die einzelnen Prozesse in der Wärmeeinbringung variieren.