용접 입열량 계산기
전압, 전류, 용접 속도로부터 kJ/mm 단위의 입열량을 계산 — EN 1011 공정 효율 계수 적용, WPS 및 CE 인증 작업에 사용.
조회수 1,235회
어떻게 계산되는가
입열량은 EN 1011 공식 HI (kJ/mm) = (U × I × 60) ÷ (v × 1000)을 따릅니다. 여기서 U는 아크 전압, I는 용접 전류, v는 mm/min 단위의 용접 속도입니다. ×60은 암페어와 볼트(와트)를 분당 전달되는 에너지로 환산하고, ÷1000은 줄을 킬로줄로 변환하면서 길이 단위를 밀리미터로 유지합니다. 일부 규격은 결과에 공정 효율 계수 k를 곱합니다 — 서브머지드 아크는 1.0, 피복 아크(MMA) 및 MIG/MAG는 0.8, TIG는 0.6 — 이는 아크 에너지 중 실제로 판재에 도달하는 비율과 주변으로 방출되는 비율을 반영합니다.
수치 예시: 24 V, 150 A로 진행되는 MIG 용접이 200 mm/min의 속도로 이동한다고 가정합시다. 원시 입열량은 (24 × 150 × 60) ÷ (200 × 1000) = 216,000 ÷ 200,000 = 1.08 kJ/mm입니다. MIG/MAG 효율 계수 0.8을 적용하면 0.8 × 1.08 ≈ 0.86 kJ/mm가 되며 — 이는 실제로 대부분의 WPS 문서에 기재되는 수치이자 이 계산기가 반환하는 값입니다.
알아야 할 사항
입열량은 단순히 "많을수록 좋다" 또는 "적을수록 좋다"는 다이얼이 아니라 직접적인 트레이드오프입니다. 입열량이 높으면 더 깊은 용입과 더 넓고 매끄러워 보이는 비드를 얻지만, 동시에 결정립 조직을 조대화시키고 열영향부(HAZ) — 용접부 옆에서 녹지는 않지만 야금학적으로 변화할 만큼 뜨거워지는 영역 — 를 넓힙니다. 결정립이 조대화된 HAZ는 충격 인성이 낮아지며, 이는 추운 기후나 동적 하중을 받는 구조물에 사용되는 미세 결정립강이나 조질강에서 매우 중요합니다. 얇은 재료에서 과도한 입열량은 또한 용락(burn-through)과 불균일한 열팽창으로 인한 변형의 위험도 높입니다.
입열량이 낮으면 이러한 조대화를 피하고 변형을 줄일 수 있습니다. 이것이 얇은 판재가 보통 낮은 전류와 빠른 이동 속도로 용접되는 이유입니다. 하지만 지나치게 낮추면 용입이 얕아집니다 — 용접부가 표면에서는 괜찮아 보여도 루트 부분에서 융합이 부족할 수 있으며, 경화 가능한 강에서는 낮은 입열량으로 인한 빠른 냉각 속도가 오히려 경화되어 균열에 취약한 영역과 수소 지연 균열의 위험을 높일 수 있습니다. 특히 적절한 예열이 없는 경우 더욱 그렇습니다.
- 단일 목표값이 아니라 최적 범위가 존재하며, 이는 재료 두께와 등급에 따라 달라집니다 — WPS 문서는 특정 이음부에 대해 인정된 범위를 명시하며, 이 계산기는 주어진 전압/전류/속도 조합이 그 범위의 어디에(또는 범위 밖 어디에) 위치하는지 알려줍니다.
- 미국식 관행(AWS)은 k 계수 없이 입열량을 kJ/in 단위로 보고합니다. 미국 규격은 일반적으로 효율을 다르게 정의하기 때문입니다. 규격 간 비교를 위해서는 kJ/mm 값에 25.4를 곱해 kJ/in 상당값을 구하세요.
- 이동 속도는 작업장에서 가장 잘못 입력되기 쉬운 값입니다 — 기계 다이얼에서 읽는 대신 실제 패스에서 직접 측정하세요(용접 길이 ÷ 시간). 실제 수동 또는 로봇 속도는 프로그램된 값에서 자주 벗어나기 때문입니다.
자주 묻는 질문
이동 속도를 정확히 측정하려면 어떻게 하나요?
측정된 길이에 대해 실제 용접 패스의 시간을 재세요: 90초에 걸쳐 300 mm를 이동했다면 200 mm/min입니다. 기계화 또는 로봇 장비에서는 추정하는 대신 캐리지나 프로그램에 설정된 속도를 직접 읽으세요 — 수동 용접 속도는 사람들이 예상하는 것보다 패스마다 더 크게 달라집니다.
왜 TIG는 효율 계수 0.6을 받고 서브머지드 아크는 1.0을 받나요?
이 계수는 아크 효율을 나타냅니다 — 아크 에너지 중 실제로 모재에 들어가는 비율과 주변 공기로 방출되는 비율입니다. 개방된 TIG 아크는 복사와 대류로 약 40%를 잃는 반면, 서브머지드 아크는 플럭스 층 아래에서 숨겨진 채 타오르므로 판재에 도달하기 전에 손실되는 에너지가 거의 없습니다.
일반적으로 허용되는 입열량 범위는 어느 정도인가요?
일반 구조용 강은 보통 1.0~2.5 kJ/mm 범위에서 운용됩니다. 미세 결정립강이나 고강도 저합금강은 인성을 보호하기 위해 흔히 약 1.5 kJ/mm로 상한이 제한되며, 수소 균열을 방지하는 예열 요건과 연동된 최소 입열량을 가질 수도 있습니다. 최종 판단 기준은 항상 해당 WPS나 적용 규격입니다.
입열량만으로 용접 품질이 결정되나요?
아니요 — 예열/패스간 온도, 용가재 선택, 이음부 준비, 보호 가스와 함께 여러 변수 중 하나일 뿐입니다. 입열량은 주로 냉각 속도와 결정립 크기를 좌우합니다. 용접부가 올바른 입열량 범위 안에 있더라도 불량한 이음 맞춤이나 오염 같은 무관한 이유로 실패할 수 있습니다.
재료 두께는 목표 입열량을 어떻게 바꾸나요?
얇은 재료는 용락과 과도한 변형을 피하기 위해 더 낮은 입열량이 필요한 반면, 두꺼운 부재는 전체 이음 두께에 걸쳐 충분한 용입과 융합을 얻기 위해 더 높은 입열량을 허용하거나 오히려 요구하는 경우가 많습니다. 이것이 용접 대상 판재와 무관하게 존재하는 단 하나의 "올바른" kJ/mm 값이란 없는 이유입니다.
비슷한 도구
문제 신고하기
용접 입열량 계산기
댓글
아직 댓글이 없습니다 — 첫 댓글을 남겨보세요!