🛠️ Welding Heat Input 計算機

熱輸入指的是每單位銲道長度所送入接頭的熱能量，通常以每毫米千焦（kJ/mm）表示。它是電弧銲接中最關鍵的參數之一，因為它直接左右冷卻速率、熱影響區（HAZ）的大小、晶粒成長、硬度以及殘留變形。銲接程序規範（WPS）以及 AWS、ISO 等規範，經常會訂定熱輸入的上下限，以確保接頭的機械性質達標。

熱輸入是把電弧的電功率與銲炬行進速度結合起來，再乘上電弧（熱）效率係數 \eta 加以修正：

其中 V 為電弧電壓（伏特），I 為銲接電流（安培），S 為行進速度（mm/min），\eta 則是無因次的效率值（MIG/MAG 與 SMAW 約為 0.8，TIG 約為 0.6，潛弧銲接則接近 1.0）。式中的 60 是把每分鐘的速度換算為每秒，1000 則是把焦耳換算為千焦。

輸入實測的電弧電壓、銲接電流與行進速度，再依你採用的製程選擇一個介於 0 到 1 之間的效率值即可。工具會回傳淨熱輸入、原始電弧功率 P = V × I，以及在 100% 效率下的總熱輸入，方便你拿來對照規範上下限。

假設 V = 25 V、I = 200 A、S = 300 mm/min，且 \eta = 0.8。總熱輸入為：

再乘上效率：HI = 0.8 × 1.0 = 0.8 kJ/mm，此時電弧功率為 25 × 200 = 5000 W。

아크(열) 효율 \eta는 전기 아크 에너지 중 실제로 열로서 모재에 유입되는 비율입니다. 이는 열 입력 공식 HI = \dfrac{V × I × 60}{v × 1000} × \eta에서 반드시 곱해야 하는 계수입니다. 아래 값은 EN 1011-1(및 이에 상응하는 AWS/ISO 지침)에서 사용하는 전달 효율 관례를 따르며, 이는 단일 국가 표준이 아니라 국제 표준입니다. 관례가 다를 수 있으므로, 적용되는 규격이나 WPS가 지정하는 \eta 값을 항상 사용하십시오.

TIG와 플라스마는 아크 에너지의 더 큰 부분이 주변 환경과 전극으로 손실되기 때문에 효율이 가장 낮은 반면, 서브머지드 아크는 플럭스 층이 열을 가두기 때문에 가장 높다는 점에 유의하십시오. EN 1011-1에 따르면 SAW는 일반적으로 \eta = 1.0으로 간주됩니다.

이 도구의 열 입력 공식은 이송 속도를 mm/min 단위로 요구합니다. 용접 파라미터가 다른 단위로 기록되어 있다면 먼저 변환하십시오. 기본 관계는 다음과 같습니다: 1\ cm/min = 10\ mm/min, 1\ in/min = 25.4\ mm/min, 1\ mm/s = 60\ mm/min.

열 입력 결과 역시 서로 다른 길이 단위로 보고될 수 있습니다. 1\ in = 25.4\ mm이므로, 출력 변환은 다음과 같습니다:

따라서 열 입력 1.5\ kJ/mm는 1.5 × 25.4 = 38.1\ kJ/in과 같습니다. 계산하기 전에 입력값을 mm/min로 변환한 다음, 규격이나 WPS가 인치당 열 입력으로 보고하는 경우에만 답을 변환하십시오.

아래 대역은 각 공정과 응용 분야에서 실무에서 흔히 볼 수 있는 참고용 범위입니다. 이 범위 자체가 한계는 아닙니다 — 어떤 이음부에 대한 구속력 있는 최소 및 최대 열 입력은 적용되는 용접 절차 사양(WPS)과 규격에 의해 정해지며, 모재, 두께 및 요구되는 특성에 따라 달라집니다.

계산 예시. 25\ V, 200\ A, 이송 속도 300\ mm/min, 효율 0.8로 수행되는 MIG/MAG 용접 비드의 경우:

이는 열 입력 0.8 kJ/mm를 제공하며, 이는 위의 일반적 MIG/MAG 대역 내에 있습니다.

AWS D1.1(미국 구조용 강), ISO 15614, EN 1011과 같은 규격은 열 입력이 어떻게 인증되고 제한되는지를 규율합니다. 열 입력이 높을수록 일반적으로 열영향부(HAZ)가 넓어지고 변형이 증가하며, 반면 열 입력이 매우 낮으면 일부 강재에서 경화 및 균열 위험을 유발할 수 있습니다. 이 범위들은 출발점이 되는 참고자료로만 취급하고, 사용하는 재료와 두께에 대해서는 항상 적용되는 WPS 및 규격을 따르십시오.