什麼是焊接熱輸入，為什麼它很重要？

熱輸入 Q = (η × V × I × 60) / (S × 1000)，單位為 kJ/mm，其中 η 為熱效率，V 為電壓，I 為電流，S 為行進速度。它控制焊道尺寸、熱影響區（HAZ）寬度、變形、殘餘應力及機械性能。過高會導致晶粒粗化；過低會導致未熔合。

不同焊接工藝的熱效率係數是什麼？

根據 EN 1011-1：埋弧焊（SAW）= 1.0，手電弧焊（SMAW）= 0.8，金屬惰性氣體保護焊/金屬活性氣體保護焊（MIG/MAG）= 0.8，藥芯焊絲電弧焊（FCAW）= 0.8，鎢極惰性氣體保護焊（TIG）= 0.6。這些係數考慮了輻射和對流損失的熱量，而非進入工件的熱量。

什麼是冷卻時間 t8/5？

t8/5 是焊接熱影響區（HAZ）從 800°C 冷卻至 500°C 所需的時間（秒）。這決定了微觀組織：短 t8/5 → 馬氏體（硬、脆）；長 t8/5 → 鐵素體/珠光體（較軟、韌性較佳）。目標：大多數碳鋼為 5-25 秒。

如何決定預熱溫度？

預熱取決於碳當量（CE）、板材厚度、熱輸入量以及氫含量。對於 CE 0.45：150-250°C。依據 AWS D1.1 表 3.3，並根據厚度進行調整。

什麼是 ISO 4063？

ISO 4063 透過參考編號對焊接工藝進行分類：111=SMAW，131=MIG，135=MAG，136=FCAW，141=TIG，121=SAW。用於工程圖紙、焊接程序規範（WPS）文件以及焊工資格認證。

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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。

#	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