金屬加工之焊接技巧- 三大焊接種類，仔仔細細報乎你知!

【前言】

焊接是一種使用〖熱〗與〖電〗將兩塊金屬連接的過程。金屬在加熱或加壓後，會開始熔化。將想要接合的2種材料的接合部熔化，並在混合後的融合狀態下冷卻，就可以將它們接合為1個。這就是〖焊接〗的基本原理。而焊接的金屬種類也會影響焊接的結果及技術需求。

大多的情況下，焊接最常運用在鋼，但鋁、銅和其他金屬也可以使用焊接技術進行連結，而不同類型的焊接所要求焊工所使用的保護氣體也不大相同，主要會使用氦氣、氬氣，其原因是以上都為惰性氣體，可以耐極高的溫度而不解離，用來焊接時保護與隔絕空氣用途。而在有使用惰性氣體焊接，能夠避免焊接物有氧化情況發生，並幫助及確保焊接的金屬在焊接過程中沒有其他污染物，而使得焊接結果更為堅固、安全且擁有更乾淨的外觀。

【金屬加工之三大焊接種類】

將金屬之間連接在一起的方法主要有〖機械性接合〗和〖冶金性接合〗。機械性接合以〖螺栓接合〗為代表，包括〖鉚釘〗、〖鉚接〗、〖熱嵌配合〗、〖捲邊接合」等，這些都是透過力學能量進行接合。冶金性接合包括〖熔焊〗、〖壓焊〗、〖釬焊〗等，根據使用的能量有各種不同的接合方法。另外，還有使用黏著劑的接合法，屬於化學性接合。各種接合方法各有優缺點，如果想高效進行接合，需要根據材料和接合方法等選擇相應的接合方法。

就目前已知的金屬焊接方法及種類就高達50種以上，而通常所有焊接方式大致可以分為3種，即〖熔焊〗、〖壓焊〗、〖釬焊〗，各自又可細分為許多焊接法。原因是必須依據焊接的母材的材質、焊接後的產品所要求的功能等，區分使用最適合的焊接方法。

三大焊接種類-1: 熔焊

焊接中最普遍的方法是〖熔焊〗，又被稱為〖熔化焊〗。顧名思義是一種在焊接過程中，將工件介面加熱到「熔化」的狀態，在不加任何壓力下，直接完成焊接的一種方式。非常多種焊接方式都歸類在熔焊，包括氣焊、電弧焊、離子弧焊、雷射焊等。

在做熔焊的時候，將熱源使待焊接的兩工件介面處加熱熔化來形成〖熔池〗，而熔池會隨著熱源向前方移動，最後冷卻形成連續焊縫而將兩工件連接成為一體。熔焊中最具代表性的是「電弧焊」。電弧焊和雷射焊接等熔焊法，大多用機械手臂等進行自動焊接。在汽車等複雜的組裝生產線上，會根據製程的特性和條件，區分使用機械手臂焊接和人工焊接。

在進行熔焊的過程中，如果空氣與高溫的熔池直接接觸，空氣中的氧氣就會氧化金屬，與物件合金元素合成；而若是大氣中的氮、水蒸汽等進入熔池，會在之後的冷卻過程中，在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，影響焊縫的品質。因此為了提高焊接品質，通常會使用氣體來保護電弧焊，用氬、二氧化碳等氣體來隔絕大氣中的其他元素，以保護焊接時的電弧和熔池率。

又如鋼材在焊接時，在焊條的藥皮中加入對氧親和力大的〖鈦鐵粉〗進行去氧，就可以保護焊條中的有益元素錳、矽免於氧化而進入熔池，冷卻之後就能獲得優質的焊縫成果。

三大焊接種類-2: 壓焊

壓焊是使用一個超聲波或極高壓的加壓方式，讓兩個固態的物體達到原子間的結合，用來連結金屬以及熱塑塑料材質的板料。壓焊並非我們印象中的焊接總是把金屬利用高溫處理，使其融化達到兩個物體間的結合，而是利用高頻率聲波和高壓讓物體產生水平振動及壓力，因此又被稱為「固態焊接」。這種方式因為影響範圍較小，加熱的時間也較短，對於許多無法使用融化悍的物體，壓焊就很適合。

有利用停止施力後依然維持變形狀態的性質（可塑性）的〖摩擦壓力焊〗、將母材之間緊密貼合並用氣體加熱接合的「加壓氣焊」法、重疊需要接合的2塊母材並通電、藉由電阻發電作為熱源進行接合的「電阻點焊」。另外，〖摩擦焊〗和〖電阻點焊〗等壓焊法可實現自動化、無人化，因此在工廠自動化現場廣泛使用自動壓焊機。

三大焊接種類-3: 釬焊

主要是使用比本身工件熔點還要低的金屬材料作為〖釺料〗，將工件與釺料加熱到「高於釺料熔點，但低於工件熔點的溫度」後，進行接合的方法。又區分成硬釺焊及軟釺焊，是一種運用相當廣和的焊接方式。為了在不熔化母材的狀態下進行接合的同時獲得與母材良好的接合狀態，釬料中添加了助焊劑。釬料不僅熔化溫度必須低於母材，並且熔化後的釬料的原子必須具備與母材原子結合的良好親和性。

釬料有鋁釬料、銀釬料、磷銅釬料、黃銅釬料、等，依據要接合的材料區分使用。另外，還有鋅、鉛、錫或錫鉛合金等熔點低的軟釬料，一般統稱為焊錫。釬焊可以輕鬆對金屬進行接合，因此自古就廣泛用於日用品、美術工藝品、牙科用品等。另外，運用了釬料導電性的電路等的「錫焊」，廣泛用於從家電產品到航空器、核能工業、化學儀器等領域中。

如何衡量焊接加工品質

【影響焊接加工品質主因】

在做焊接時，形成要被連接的接縫，稱為〖焊縫〗。焊縫的兩側在焊接時會受到焊接熱作用，而發生組織和性能變化，這一區域被稱為〖熱影響區〗。焊接時因工件材料、焊接材料及焊接電流等的不同，焊接後可能在焊縫和熱影響區產生過熱、脆化、淬硬或軟化現象，也使焊件性能下降、影響焊接性

【衡量焊接加工指標】

衡量焊接品質的主要指標是焊點及其周邊材料的強度。影響強度的因素很多，包括焊接工藝、能量的注入形式、母材、填充材料、助焊劑、接頭設計形式，以及上述因素間的相互作用。

【檢測焊接加工方法】

通常採用有損或無損檢測來檢查焊接品質，檢測的主要對象是焊點的缺陷、殘餘應力和變形的程度、熱影響區的性質。焊接檢測有一整套規範和標準，來指導操作者採用適當的焊接工藝並判斷焊接品質。

因此焊接前需要先了解及調整焊接條件，包括在焊接前對焊件介面處進行預熱、焊時保溫和焊後熱處理，都可能改善焊件的焊接品質。

焊接加工的四大重要成本改善

焊接的經濟成本是其工業應用的重要影響因素。影響焊接成本的因素很多，如設備、人力、原材料和能量成本等。

【焊接加工成本1: 設備成本】

對不同工藝來說變化很大，手工電弧焊和可燃氣焊接相對成本很低，雷射焊接和電子束焊接則成本較高。自動焊接設備和焊接機器人的設備成本也很高，因此它們的使用也受到相應的限制。

【焊接加工成本2: 人力成本】

主要由焊接的速度、每小時工資和總工作時間(包括焊接和後續處理)所影響。

【焊接加工成本3: 原材料成本】

包括購置母材、焊縫填充材料、保護氣體的費用。

【焊接加工成本4: 能量成本】

則取決於電弧工作時間和焊接的能量需求。

【結語】

近年來為了減少High End產品中焊接的人力成本，工業生產中的電阻點焊和弧焊大量採用自動焊接設備（例如汽車工業）。隨著技術的進步，焊接機器人的應用也越來越多。而針對不同客製化需求的處理，是近代鋼鐵廠所需要再進化的部分，尤其老牌在地的鋼鐵廠在這部分，動作的非常迅速，就像是雄生鋼鐵，對於客製化的需求，能夠如期且交付完美的產品給客戶，其中再焊接這項金屬加工程序上，一定是下了不少苦心。需要針對金屬加工客製化的，可以跟雄生鋼鐵諮詢看看。

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