local_fire_department 溶接入熱計算機 star

入熱量の計算方法

入熱量はEN 1011の式入熱量(kJ/mm) = (U × I × 60) ÷ (v × 1000)に従います。ここでUはアーク電圧、Iは溶接電流、vは溶接速度(mm/min)です。×60はアンペアとボルト(ワット)を1分あたりに供給されるエネルギーに変換し、÷1000は長さの単位をミリメートルに保ったままジュールをキロジュールに変換します。一部の規格では、結果にプロセス効率係数kを掛けます — サブマージアーク溶接で1.0、被覆アーク溶接(MMA)およびMIG/MAGで0.8、TIGで0.6 — これは、アークのエネルギーのうちどれだけが実際に母材に届き、どれだけが周囲に放射されて失われるかを考慮するためです。

数値例:24 V、150 AでMIG溶接を行い、溶接速度200 mm/minの場合。素の入熱量は(24 × 150 × 60) ÷ (200 × 1000) = 216,000 ÷ 200,000 = 1.08 kJ/mmです。MIG/MAGの効率係数0.8を適用すると、0.8 × 1.08 ≈ 0.86 kJ/mmとなります — これは、ほとんどのWPS文書に実際に記載される数値であり、この計算機が返す値でもあります。

知っておくべきこと

入熱量は単純な「多いほど良い」あるいは「少ないほど良い」というダイヤルではなく、直接的なトレードオフです。入熱量が高いと、より深い溶け込みと、より幅広く滑らかに見えるビードが得られますが、同時に結晶粒組織を粗大化させ、熱影響部(HAZ)— 溶接部の隣で、溶融せずに金属組織が変化するほど加熱される領域 — を広げます。粒が粗大化したHAZは衝撃靭性が低下し、これは寒冷地や動的荷重を受ける構造物に使われる細粒鋼や調質鋼にとって非常に重要な問題です。薄い母材への過剰な入熱は、不均一な熱膨張による溶け抜けや変形のリスクも高めます。

入熱量が低いとこの粗大化を避け、変形も抑えられます。薄板が一般に低電流・高速溶接で施工される理由はここにあります。しかし低すぎると溶け込みが浅くなります — 表面上は問題なく見えても、ルート部で融合不良が起きることがあります。また焼入れ性のある鋼では、低い入熱量による速い冷却速度が、特に十分な予熱がない場合、硬く割れやすい組織と水素割れのリスクをかえって高めることがあります。

• 単一の目標値ではなく、最適な範囲が存在します。これは母材の板厚と鋼種に依存します — WPS文書には特定の継手に対する承認済みの範囲が記載されており、この計算機は、指定した電圧・電流・速度の組み合わせがその範囲の内側(あるいは外側)のどこに位置するかを示します。
• アメリカの実務(AWS)では、k係数を使わずに入熱量をkJ/インチで表します。米国の規格では効率の定義の仕方が一般に異なるためです。規格間で比較するには、kJ/mmの値に25.4を掛けてkJ/インチ相当を求めてください。
• 溶接速度は現場で最も誤りやすい数値です。機械のダイヤル表示を読むのではなく、実際のパスで直接測定してください(溶接長さ ÷ 時間)。実際の手動または自動の速度は、プログラムされた値からしばしばずれるためです。