溶接計算機 - 電流、電圧、入熱量
材料の厚さや溶接電流の値を入力すると、MIG、TIG、スティック、フラックス入りアーク溶接に適した電流、電圧、走行速度、入熱量をまとめて計算できる無料ツール。溶接品質を安定させたい現場の作業者や、趣味で金属加工を行う人にとって、鋼やアルミニウムの溶接に役立つ実用的な数値をすぐに提示する。
溶接計算機
入力パラメータ
計算されたパラメータ
上記の入熱はアークエネルギーであり、AWS D1.1およびASME IXの慣例に基づきます: (電圧 x 電流 x 60) / (1000 x 走行速度[mm/min])。ISO入熱はEN ISO 1011-1による熱効率係数kを適用します: kはMIG、被覆アーク溶接(Stick)、フラックスコアード(Flux-Cored)で0.8、TIGで0.6です。あなたの溶接規格が要求する値を報告してください。
計算式
入熱量 (Q) = (V × I × 60) / (1000 × S)
Q = (V × I × 60) / (1000 × S)
ここで：
V = 電圧 (18.8 V)
I = 電流 (120 A)
S = 走行速度 (240 mm/min)
Q = (18.8 × 120 × 60) / (1000 × 240) = 0.56 kJ/mm
HI = 0.8 × 0.56 = 0.45 kJ/mm
の電流計算 MIG:
I = thickness × 40
I = 3 × 40 = 120 A
の電圧計算 MIG:
V = 14 + (I / 25)
V = 14 + (120 / 25) = 18.8 V
の走行速度計算 MIG:
S = 300 - (thickness × 20)
S = 300 - (3 × 20) = 240 mm/min
ドキュメンテーション
溶接計算機
溶接計算機は、アーク溶接に必要な電流、電圧、移動速度、入熱を推定します。材料の厚さと使用する溶接プロセスを基に計算します。このツールは、一般的な4種類のプロセス、MIG（GMAW）、TIG（GTAW）、被覆アーク（SMAW）、フラックス入りワイヤ（FCAW）に対応しています。
結果は経験則であり、認証済みの溶接施工要領ではありません。薄い材料を1パスで溶接する場合に適用されます。厚い材料では、基礎となる式が有効範囲を外れます。その場合、計算機は推測して数値を出すのではなく、警告を表示します。
計算機の仕組み
材料の厚さをミリメートル単位で入力し、溶接プロセスを選択します。計算機は推奨電流を算出し、その電流と厚さから電圧と移動速度を求めます。電流を直接入力することもできます。その場合、計算機はそのプロセスに適した厚さを逆算し、残りの値を算出します。
溶接電流の式
電流は厚さに比例して直線的に増加します。増加率はプロセスによって異なります。
- MIG：
- TIG：
- 被覆アーク溶接：
- フラックス入り：
I はアンペア単位の電流、t はミリメートル単位の厚さを表す。
溶接電圧の式
電圧は電流に応じて増加します。
- MIG：
- TIG：
- 被覆アーク溶接：
- フラックス入り：
V はボルト単位の電圧を表す。
移動速度の計算式
移動速度とは、トーチまたは電極が継手に沿って移動する速さで、ミリメートル毎分で表します。材料が厚くなるほど低下します。
- MIG：
- TIG：
- 被覆アーク溶接：
- フラックス入り：
S は毎分ミリメートル単位の移動速度を表す。
入熱の式
入熱は、溶接長さ一ミリメートル当たりに供給される熱エネルギーを表し、キロジュール毎ミリメートル（kJ/mm）で示します。AWS D1.1およびASME IXでは、入熱をアークエネルギーとして定義しています。
Vは電圧、Iはアンペア単位の電流、Sはmm/min単位の移動速度です。
もう1つの値であるISO入熱は、EN ISO 1011-1に基づきます。これはアークエネルギーに熱効率係数kを乗じたものです。この係数は1未満の数値です。アークのエネルギーのうち、放射やスパッタとして失われず、実際に金属へ入る割合を推定します。
はISO入熱量、k は熱効率係数を表す。
MIG、被覆アーク、フラックス入りワイヤ溶接では、kは0.8です。TIGでは0.6です。TIGアークは、他の3つのプロセスよりも母材へ移行するエネルギーが少ないためです。溶接規格によって「入熱」と呼ぶ値は異なります。適用される規格が要求する値を報告してください。
一部の入力で結果が出ない理由
電流、電圧、移動速度の式は、直線的な近似式です。薄い材料を1パスで溶接する場合にのみ適用されます。実際のアーク溶接では、入熱はおよそ0.5～5 kJ/mmです。この上限を超える場合、1パスで施工できる手順はありません。継手には複数パスが必要で、各パスをその範囲内に収めます。
計算機はこの点を確認します。厚さとプロセスの組み合わせで5 kJ/mmを超えるアークエネルギーが必要になる場合、数値の代わりに警告を表示します。式から移動速度がゼロ以下になる場合も同様です。計算機が表示していない値で溶接すると、焼け落ち、過大な変形、検査不合格となる継手につながるおそれがあります。
計算例
溶接工がMIGで5 mmの軟鋼板を接合します。
- 電流：5 × 40 = 200 A
- 電圧：14 + 200 / 25 = 22 V
- 移動速度：300 − 5 × 20 = 200 mm/min
- アークエネルギー（AWS/ASMEの入熱）：(22 × 200 × 60) / (1000 × 200) = 1.32 kJ/mm
- ISO入熱：0.8 × 1.32 = 1.06 kJ/mm
どちらの値も、MIGの1パスで生じる0.5–5 kJ/mmの範囲内にあるため、計算機は結果を返します。
同じ方法で溶接した10 mmの鋼材と比較してください。式では、400 A、30 V、移動速度100 mm/minが必要になります。これによるアークエネルギーは7.2 kJ/mmで、上限の5 kJ/mmを超えます。計算機はこれらの数値の代わりに警告を表示します。実際に10 mmの鋼材を溶接するには、1パスの推定ではなく、認定された施工要領に基づく複数パスが必要です。
プロセス別の一般的な電流と厚さの範囲
| プロセス | 一般的な電流 | 一般的な厚さ | 主な用途 |
|---|---|---|---|
| MIG（GMAW） | 50–400 A | 0.5–6 mm | 一般製作、自動車 |
| TIG（GTAW） | 5–300 A | 0.5–3 mm | 精密作業、薄い材料 |
| 被覆アーク（SMAW） | 50–300 A | 3–25 mm | 建設、現場補修 |
| フラックス入りワイヤ（FCAW） | 75–350 A | 3–25 mm | 屋外作業、厚板 |
これらの範囲は、一般的な工場での作業を示したものです。計算機の式は、特定の機械の限界にかかわらず、各プロセスに同じ直線則を適用します。
よくある質問
溶接における入熱とは何ですか。 入熱は、溶接長さ一ミリメートル当たりに供給される熱エネルギーで、kJ/mmで表します。溶込みの深さ、冷却速度、周囲の金属組織の変化量に影響します。
AWSの入熱とISOの入熱の違いは何ですか。 AWS D1.1およびASME IXの入熱はアークエネルギーで、電圧と電流と60を乗じた値を、1000と移動速度の積で割ります。ISO規格1011-1の入熱は、この値に熱効率係数kを乗じます。係数はTIGでは0.6、他の3つのプロセスでは0.8です。継手が実際に吸収するエネルギーをよりよく反映した、低い値になります。
計算機が結果の代わりに警告を表示するのはなぜですか。 この式は、薄い材料を1パスで溶接する場合にのみ適用される直線則です。アークエネルギーが約5 kJ/mmを超える場合、または式から移動速度がゼロ以下になる場合、その数値に適合する1パス溶接はありません。計算機は誤った結果を表示せず、結果を出しません。
厚さの代わりに電流を入力できますか。 はい。電流を入力すると、計算機はその電流に適した厚さを推定し、そこから電圧、移動速度、入熱を計算します。
この式はアルミニウムにも使えますか。 この式は鋼材の溶接実務に基づいています。アルミニウムは鋼材よりも熱を速く逃がすため、一般に同じ厚さの鋼材より約30%高い電流が必要です。また、純アルゴンまたはアルゴン・ヘリウム混合シールドガスも必要です。
これは溶接施工要領書（WPS）の代わりになりますか。 いいえ。規格の適用を受ける作業では、対象の継手と材料について試験・文書化された認定済みWPSが優先されます。計算機は初期設定の出発点を示すものであり、認証済みの施工要領ではありません。
参考文献
- American Welding Society. AWS D1.1/D1.1M Structural Welding Code — Steel.
- International Organization for Standardization. EN ISO 1011-1, Recommendations for welding of metallic materials.
- Jeffus, L. Welding: Principles and Applications, 8版. Cengage Learning, 2021.
- TWI Ltd.「Calculating Heat Input」. twi-global.com.