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Ch04. 4-1 接合加工的分類. 冶金式接合法 (metallurgical joining) 利用加熱或加壓方式使接合件間非常接近，藉由相鄰的原子或分子間相互吸引所產生的結合力形成冶金鍵結，接合後便結合成一體，用於金屬材料的接合。 黏著劑接合法 (adhesive joining) 利用黏著劑作為媒介，分別與接合件形成接合而達到將分離的組件結合。. 4-2 銲接的定義與分類.
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冶金式接合法(metallurgical joining) 利用加熱或加壓方式使接合件間非常接近，藉由相鄰的原子或分子間相互吸引所產生的結合力形成冶金鍵結，接合後便結合成一體，用於金屬材料的接合。 • 黏著劑接合法(adhesive joining) 利用黏著劑作為媒介，分別與接合件形成接合而達到將分離的組件結合。
4-2 銲接的定義與分類 將兩件或兩件以上的金屬或非金屬銲件，在其接合處加熱至適當溫度，使該接合部位之材料徹底熔化，並藉由添加填料或不添加填料，待銲件與填料冷卻凝固後而結合成一體；或者在半熔化狀態施加壓力；或是僅使填料熔化，而銲件本身並不熔化；或在銲件再結晶溫度以下施加壓力，使接合部位相互結合為一體。
銲接的分類： • 氣體銲接。 • 電弧銲。 • 電阻銲。 • 固態銲接。 • 軟銲。 • 硬銲。 • 其他銲接法。
以上所列之各種銲接法，又可分為下列三大類：以上所列之各種銲接法，又可分為下列三大類： • 熔融銲接(fusion welding)：藉由銲件接 合部位熔化而達成接合者，包括氣體銲 接、電弧銲以及其他銲接法三大類。 • 壓接法(pressure welding)：藉由對銲件 接合部位施加壓力而達成接合者，包括 電阻銲與固態銲接兩大類。 • 鑞接法：利用熔點較銲件低的異質材料 填加於銲件接合部位而達成接合者，又 稱為低溫銲接：包括軟銲與硬銲兩類。
4-3 氣體銲接 • 空氣乙炔氣銲法(air acetylene welding, AAW)，利用乙炔與空氣混合燃燒所產生的火焰來施銲。 • 氧乙炔氣銲法(oxy acetylene welding, OAW)，利用氧氣和乙炔混合燃燒所產生的高溫火焰來施銲。 • 氫氧氣銲法(oxy hydrogen welding, OHW)，利用氫氣和氧氣混合燃燒所產生的高溫火焰來施銲。
壓力氣銲法(pressure gas welding, PGW)，利用其他的燃料氣體，包括：乙烯、煤氣、苯或是液化石油氣等。
氣銲具有下列之優點： • 設備費用低。 • 設備簡單，移動方便，不需電力供應即 可施銲。 • 可以銲接較薄的工件。 • 可銲接鑄鐵以及部份有色的金屬，用途 很廣。 • 熱量調節之自由度很大。
氣銲亦有下列之缺點： • 熱量較不集中，造成銲件之熱影響區以 及變形量較大。 • 生產效率低且不適用於較厚銲件。 • 氣體有爆炸的危險，安全顧慮較大。 • 火焰中的氧和氫等氣體會和熔化的金屬 起反應，降低銲接品質。 • 不易達成自動化。
氧乙炔氣銲 2C2H2＋5O2 → 4CO2＋2H2O＋熱 • 純乙炔焰：氧氣不足，因此燃燒不完全，溫度很低。 • 還原焰：乙炔供應量多於氧氣所形成的火焰用於加熱，適合一般軟銲的加熱。
中性焰：氧氣和乙炔供應剛好達平衡時，氧-乙炔的比例是2.5：1，乙炔完全燃燒，用於輕金屬的硬銲與軟銲，以及鑄鋼、鉻鋼與鎳鉻鋼等的銲接。中性焰：氧氣和乙炔供應剛好達平衡時，氧-乙炔的比例是2.5：1，乙炔完全燃燒，用於輕金屬的硬銲與軟銲，以及鑄鋼、鉻鋼與鎳鉻鋼等的銲接。 • 氧化焰：再調大氧氣供應量，使火焰之白色內焰心變短，氧氣供應過剩，所以較少被採用。
4-4 電弧銲 電弧銲(arc welding)最初在操作時是使用碳棒作為電極，當二支碳棒以適當的電源接上時(最初是以直流電源為主)，連接於負極之碳棒，稱為陰極(cathode)；連接於正極之碳棒則稱為陽極(anode)。當兩電極輕輕接觸後隨即分離一小段距離，在兩電極間的空氣被電離而產生放電光束，稱之為電弧(arc)，該電弧的溫度可達到3000℃以上，可用以將兩銲件之接合部位以及所加入之填料予以熔化，當凝固後形成銲道而達成接合。
4-4-2 氣體鎢極電弧銲 氣體鎢極電弧銲(gas tungsten arc welding, GTAW)是一種利用非消耗性的鎢棒作為電極，與銲件之間產生電弧，藉以加熱銲件接合部位。同時於銲槍的噴嘴通出惰氣或惰性混合氣體(如氬、氦等惰性氣體)，以保護熔融狀的熔池避免被氧化，待凝固後即形成銲道。在銲接厚板時，可添加填料(銲條)。
氬銲的優點： • 電弧比較穩定而安靜。 • 不會與銲件金屬反應，亦不會溶於銲道 中。 • 不需使用銲藥。 • 電弧電壓較低，所產生的熱量較少。 • 不需昂貴的器材。 • 適用範圍廣且可得良好銲接品質。 • 施銲時受橫向風力及氣流的影響小。
但是氬銲也有一些限制： • 銲接堆積率低且速率慢，不適於厚板的 銲接。 • 鎢棒電極容易沾上熔池的金屬，需拆下 加以磨除或更換。 • 氬、氦等惰氣的價格較高。 • 不易達到自動化。
潛弧銲具有下列之優點： • 可採用大電流施銲，以獲得高金屬堆積 率。 • 無電弧強光及噴濺，因此不需穿防護衣 和戴面罩。 • 可藉銲藥或銲線包藥方式，添加合金元 素於銲道。 • 能施行單面銲接，滲透力強，銲道品質 佳。 • 適合厚板銲接，接頭開槽較小，節省銲 接材料。
潛伏銲的缺點： • 只限於平銲及平角銲，當銲件縱向傾斜8° 以上時，即無法施銲。 • 施銲時無法觀察到熔池，以致銲道的好壞 無法即時察覺。 • 設備費用昂貴。 • 銲接電流密度高，入熱量大。 • 不適合銲接較薄的板件(厚度6mm以下)。 • 銲藥容易受潮而產生氣孔，烘乾費時。 • 短銲道或構造複雜的銲件較難施銲。
4-4-7 電離氣電弧銲 電離氣(plasma)又稱電漿，是氣體分子在高溫電弧中所形成的一種離子態氣體，其溫度可達24000℃，且熱傳導性甚高，被視為物質的第四態。
利用電漿作為熱源來施銲，其方式是將能夠電離的氣體(通常為氬、氦或氫氣等)，引導氣體流經銲槍噴嘴內正負兩極間的直流電弧，氣體分子受到電弧的高溫加熱而分裂成帶電的高溫高壓離子態的電離氣和電子，隨同電弧經銲槍噴嘴高速噴出至銲件表面，當電離氣和常溫的銲件接觸時，電離氣與電子再度結合為氣體分子，並釋放大量的熱量，產生的高溫即可將銲件熔融而接合。利用電漿作為熱源來施銲，其方式是將能夠電離的氣體(通常為氬、氦或氫氣等)，引導氣體流經銲槍噴嘴內正負兩極間的直流電弧，氣體分子受到電弧的高溫加熱而分裂成帶電的高溫高壓離子態的電離氣和電子，隨同電弧經銲槍噴嘴高速噴出至銲件表面，當電離氣和常溫的銲件接觸時，電離氣與電子再度結合為氣體分子，並釋放大量的熱量，產生的高溫即可將銲件熔融而接合。
PAW的優點： • 電弧集中而穩定，熱效率高且滲透深， 銲件之熱影響區小。 • 銲道較深且較窄，銲件變形較小。 • 更適合較薄的銲件。 • 鎢電極較不易接觸到銲件而沾染到銲件 金屬。 • 電漿束方向可加以控制，保護氣體之效 果優良。
供電離之氣體，無任何限制，空氣、氬 氣、氦氣、氫氣、氮氣等皆可使用，亦 可使用混合氣。一般都採用氬-氫混合 氣或氮-氫混合氣，其中氫氣含量約為 10%～35%。供電離之氣體，無任何限制，空氣、氬 氣、氦氣、氫氣、氮氣等皆可使用，亦 可使用混合氣。一般都採用氬-氫混合 氣或氮-氫混合氣，其中氫氣含量約為 10%～35%。
電阻銲的優點： • 設備簡單且操作容易，適合大量生產製 程。 • 不需添加填料與銲藥。 • 不會產生電弧和煙塵，較無污染。 • 銲接速度快，銲件的熱變形與熱影響區 均較小。 • 適用於薄板銲接，尤其板金工作。且銲 件精度較易控制。
4-5-1 電阻點銲法 電阻點銲法(resistance spot welding, RSW)是電阻銲中最普遍的一種，主要應用在薄板金屬的接合，可取代鉚接、氣銲或其他的銲接方法。
4-6 固態銲接 銲接過程中沒有使用電弧、火焰、高能量束或電阻來加熱銲件，此類銲法的銲件是在常溫狀態，或用上述加熱方法以外的其他方法使銲件達到某一溫度，但溫度都未達銲件的熔點。若需加熱也只達到兩銲件能連接在一起的程度，一般都以施加壓力於接合面上，並不需要填料便能使銲件接合。固態銲接約可分為九種，包括：摩擦銲接、爆炸銲接、超音波銲接、高週波銲接、鍛壓銲接、氣體壓銲接、冷壓銲接、擴散銲接以及滾銲法等。
超音波銲優點： • 適用於異種金屬銲接。 • 不會產生電弧或火花，所以沒有銲渣及 噴濺，銲道外觀良好。 • 銲道不會吸收空氣中的活性氣體，因此 不易氧化。 • 銲接迅速，效率很高。 • 銲接品質受銲件表面清潔與否的影響不 大。
4-7 軟銲與硬銲 將銲件與填料同時加熱至低於銲件熔點，但高於填料熔點的溫度。使填料熔化成液態，再利用毛細作用，填入接合面夾縫中，填料凝固後將銲件接合。軟銲與硬銲一般統稱為「鑞接」。 軟銲與硬銲乃以施銲溫度來區分，溫度在800℉(427℃)以下者，稱為軟銲；溫度在800℉(427℃)以上者，稱為硬銲。
