What is welding heat input and why does it matter?

Heat input Q = (η × V × I × 60) / (S × 1000) in kJ/mm, where η is thermal efficiency, V is voltage, I is current, and S is travel speed. It controls weld bead size, HAZ width, distortion, residual stress, and mechanical properties. Too high = grain coarsening; too low = lack of fusion.

What are thermal efficiency factors for different welding processes?

Per EN 1011-1: SAW = 1.0, SMAW = 0.8, MIG/MAG = 0.8, FCAW = 0.8, TIG = 0.6. These account for heat lost to radiation and convection rather than entering the workpiece.

What is the cooling time t8/5?

t8/5 is the time (seconds) for the weld HAZ to cool from 800°C to 500°C. This controls the microstructure: short t8/5 → martensite (hard, brittle); long t8/5 → ferrite/pearlite (softer, tougher). Target: 5-25 seconds for most carbon steels.

How is preheat temperature determined?

Preheat depends on carbon equivalent (CE), plate thickness, heat input, and hydrogen content. For CE 0.45: 150-250°C. Per AWS D1.1 Table 3.3 with adjustments for thickness.

ISO 4063 classifies welding processes by reference numbers: 111=SMAW, 131=MIG, 135=MAG, 136=FCAW, 141=TIG, 121=SAW. Used on drawings, WPS documents, and welder qualifications.

免費工程工具

焊接熱輸入計算器與 ISO 4063

計算熱輸入 (kJ/mm)、冷卻時間 t8/5、預熱建議及碳當量。包含 ISO 4063 工藝參考。

ISO 4063 EN 1011-1 熱輸入 kJ/mm

焊接工藝

電弧電壓 (V)

焊接電流 (A)

焊接速度 (mm/min)

板材厚度 (mm)

碳當量 CE (IIW 公式)

快速預設

結果

熱輸入 Q

—

熱效率 η

—

電弧能量 (不含 η)

—

冷卻時間 t8/5 (估算)

—

碳當量 CE

—

預熱建議

—

可焊性評估

—

ISO 4063 工藝

—

熱輸入計算 (EN 1011-1)

熱輸入是指單位長度焊道所輸入的能量：

η — 熱效率係數 (依工藝而定)
V — 電弧電壓 (伏特)
I — 焊接電流 (安培)
S — 焊接速度 (mm/min)

熱效率係數

ISO 4063 編號	過程	η (EN 1011-1)
121	SAW (埋弧焊)	1.0
111	SMAW (電極 / MMA)	0.8
131	MIG (惰性氣體)	0.8
135	MAG (活性氣體)	0.8
136	FCAW (藥芯焊絲)	0.8
141	TIG / GTAW	0.6

冷卻時間 t8/5 估算

從 800°C 冷卻至 500°C 的時間決定了最終的微觀組織。厚板的簡化 Rosenthal 2D 模型：

碳當量與預熱

IIW 碳當量公式用於預測可焊性及預熱需求：

實務範例

範例 — MAG 焊接 20 mm S355 鋼板

已知： 工藝 135 (η=0.8)，V=28V，I=250A，S=300 mm/min，CE=0.42

電弧能量 = (28 × 250 × 60) / (300 × 1000) = 1.40 kJ/mm

熱輸入 Q = 0.8 × 1.40 = 1.12 kJ/mm

CE = 0.42 → 可焊性尚可，需預熱 100–150°C 建議

⚠️ 注意： t8/5 估算為簡化模型。實際冷卻取決於接頭幾何形狀、預熱、層間溫度及環境條件。關鍵應用請參閱 EN 1011-2。

編號	過程	說明	η
111	SMAW	焊條電弧焊（手電焊/MMA）	0.8
114	FCAW-S	自保護藥芯焊絲	0.8
121	SAW	埋弧焊	1.0
131	MIG	金屬惰性氣體焊（Ar）— 鋁材、不鏽鋼	0.8
135	MAG	金屬活性氣體焊（CO₂/Ar+CO₂）— 碳鋼	0.8
136	FCAW-G	藥芯焊絲 + 活性氣體	0.8
137	FCAW-G	藥芯焊絲 + 惰性氣體	0.8
138	MCAW	金屬粉芯焊絲 + 活性氣體	0.8
141	TIG	鎢極惰性氣體焊（GTAW）	0.6
15	Plasma	等離子弧焊	0.6
311	OAW	氧乙炔焊	0.45
42	Friction	摩擦焊	—
52	Laser	雷射焊	0.9