용접 입열량 계산기

아크 에너지 E = 60·V·I / S로 구합니다(J/mm). V는 전압, I는 전류(A), S는 용접속도(mm/min)이고 60은 분을 초로 바꾸는 상수입니다. 전력(V·I)에 한 자리에 머무는 시간(1/S)을 곱한 것이라, 전류·전압이 같아도 천천히 그으면 그만큼 좁은 구간에 열이 오래 쌓여 입열량이 커집니다.

표준마다 효율계수 η를 다루는 방식이 다르기 때문입니다. ISO/TR 17671-2·EN 1011-1 계열은 공정별 η(0.6~1.0)를 아크 에너지에 곱해 실제 모재에 들어간 열(입열량)로 봅니다. 반면 AWS D1.1은 η를 곱하지 않고 아크 에너지 자체를 "Heat Input"이라 부릅니다. 이 계산기는 두 값을 다 보여주니, AWS 기준이면 η를 1로 두고 위쪽 아크 에너지 값을 읽으면 됩니다.

ISO/TR 17671-2·EN 1011-1이 제시하는 참고값으로 SMAW(피복아크) 0.8, GMAW/FCAW 0.8, GTAW(TIG) 0.6, SAW(서브머지드아크) 1.0입니다. 다만 이 값은 표준·문헌마다 소수점 한둘씩 갈릴 수 있고, 실제 용접절차 인정시험(WPQR)에서는 시공사·검사기관이 정한 값을 따라야 합니다. 그래서 공정을 고르면 참고값이 채워지지만 언제나 직접 고칠 수 있게 두었습니다.

토치(또는 전극)가 모재 위를 지나가는 속도(이동속도)입니다. 로봇·자동용접은 설정값을 그대로 넣으면 되고, 수동용접은 비드 길이를 걸린 시간으로 나눠 mm/min으로 바꿔 넣으세요. 같은 이름의 "용접속도"를 와이어 송급속도로 착각하는 경우가 있는데, 그것은 전류를 정하는 값이지 이 식의 S가 아닙니다.

입열량이 크면 냉각이 느려져 열영향부(HAZ)의 조직이 거칠어지고 강도·인성이 떨어질 수 있습니다. 반대로 너무 작으면 냉각이 급격해 저온균열 위험이 커지는 강종도 있습니다. 그래서 용접절차서(WPS)는 대개 입열량의 상한(때로는 하한)을 못 박아 두고, 이 계산기로 실제 조건이 그 범위 안에 있는지 미리 확인할 수 있습니다.

펄스 파형은 평균 전류·전압을 실측해 넣으면 근사적으로 쓸 수 있지만, 순시값이 크게 출렁이는 공정은 이 단순식이 실제 입열을 정확히 반영하지 못할 수 있습니다. 다전극 SAW는 전극마다 전류·전압을 따로 넣어 합산해야 하는데 이 계산기는 단일 전극만 다룹니다.

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