焊接工法有哪些?焊接方式總整理
焊接,或稱銲接、熔接,涵蓋古老的鍛造技術到現代的高科技雷射,應用範圍相當廣泛。你聽過師傅說「點焊」、「滿焊」,或是「電弧焊」、「CO2焊接」嗎?你了解這些不同焊接方式的差異嗎?其實,不同的焊接工法會直接影響成品強度、外觀和成本喔!以下給你焊接方式總整理,看完就知道主流的焊接工法有哪些,點焊、滿焊怎麼選,讓你對焊接更有概念,選對最適合自己的的焊接工法!
焊接是什麼?
焊接是一種透過加熱、加壓或兩者並用的方式,讓金屬或其他熱塑性材料接合,目的是讓分離的工件重新結合。一個品質優良的焊接接點,強度甚至可能超過原本的金屬母材。
焊接分幾種?一篇看懂6大主流焊接方式種類
焊接方式種類一:電弧焊接,應用最廣
電弧焊接俗稱電焊,是目前應用最普遍、最主流的焊接方式。原理是利用焊接電源,在電極(焊條或焊絲)和焊接加工對象之間產生並維持一個強烈的電弧。這個電弧能產生極高的溫度瞬間熔化金屬,形成熔池以完成接合。電弧焊接種類內又可再細分出一般電焊(手焊)、半自動焊接(CO2焊接)、亞焊(TIG焊接)等多種不同的焊接技術,在水電工程中很常見。
焊接方式種類二:氣體焊接, 歷史悠久
氣體焊接是焊接技術中最古老的方法之一,俗稱氣焊或風焊。它是利用可燃氣體,例如:乙炔,與氧氣等助燃氣體混合燃燒產生的火焰,來加熱並熔化金屬。氣焊的設備相對簡單、便宜,不僅可用於焊接,也常用於金屬的切割、加熱彎曲成型、銅焊或釺焊等 。不過由於氣焊的火焰溫度比電弧焊接分散,冷卻速度也比較慢,所以容易造成加工中的變形,目前已經幾乎不會用於結構性的焊接,但在銅管焊接中仍常用。
焊接方式種類三:電阻焊接,污染較小
電阻焊接的原理,利用電流通過兩個或多個金屬接觸面時產生的接觸電阻進行焊接。當強大的電流通過時,根據焦耳定律,電阻最大的接觸點會瞬間產生高溫,熔化金屬並在施加壓力下形成接點。點焊和縫焊是電阻焊接最常見的作法,被廣泛用在車輛車身板金疊壓連接中。電阻焊接的優點是速度快、無污染且可以以自動化方式進行,不過設備的成本比較高 。
焊接方式種類四:能量束焊接,高科技製程
能量束焊接是相對較新的高科技焊接技術,主要包括雷射焊接和電子束焊接。它們的共同點是利用高度集中的能量束,也就是雷射光束或電子束來作為焊接熱源,這種熱源能夠產生又深又窄的焊縫,焊接速度非常快,所以很適合自動化作業,通常應用在對精準度要求高的高科技製造業。主要缺點是設備比較昂貴,且焊縫有時容易產生熱裂。
焊接方式種類五:固態焊接,無需熔化
固態焊接的特點是在不將熔化的情況下完成接合,和古老的鍛焊類似。最常見的固態焊接是超音波焊接,透過對焊接加工物施以高頻聲波和壓力,讓接觸面產生劇烈摩擦變形,達到連接的效果。另一種則是爆炸焊,利用炸藥爆炸產生的巨大衝擊波,使金屬在瞬間高壓下結合。這類焊接方式常用於連接不同材質的金屬,例如船體上的鋁鋼接合。
特殊焊接:硬焊與軟焊
硬焊和軟焊雖然也屬於廣義的焊接,但它們的原理和上面提到的五種焊接方式都不同。軟焊與硬焊,是利用熔點比焊接加工物低的焊料來進行接合,過程中不需熔化。以 427°C 為分界,焊料熔點高於此溫度的稱為硬焊,如冷氣銅管焊接就常用硬焊方法處理;低於此溫度的稱為軟焊,如電子業常用的錫焊就是軟焊,有時候也會用在電線收尾。
點焊 vs. 滿焊:兩種常見焊接方式比較
焊接除了種類不同,還有焊接方法的差異。最常被提到的焊接方法是點焊和滿焊,以下幫大家整理出這兩種焊接方式的優缺點比較。
點焊:單點固定
點焊,顧名思義是在兩個金屬物件的接合面上,只針對幾個關鍵的受力點或支撐點進行單點式的焊接固定。點焊有時會用在滿焊之前,用於暫時固定。從外觀上看來,點焊的焊點與焊點之間會有明顯的間隙,不是一條連續的焊道。點焊的優缺點如下:
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優點 |
施工速度快、工時較短、成本相對較低。 |
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缺點 |
結構穩固性較差,接點強度有限,不耐震動或重壓。 |
滿焊:無縫接合
滿焊,又被稱為無縫焊接,指的是將兩個金屬的接合處,以連續不中斷的焊道填滿,讓焊接的兩端融合在一起,因此滿焊完成後的接點是完全緊密無縫的 。滿焊的優缺點如下:
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優點 |
結構穩固,焊接完成強度非常高,幾乎是將兩端融為一體。 |
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缺點 |
相當考驗師傅的技術,製作上非常耗時,因此師傅的工資成本也較高,導致訂做成本相對提高 。 |
點焊、滿焊該選誰
選擇點焊或滿焊,主要取決於焊接產品的用途和受力需求。因為點焊強度較弱,因此如果要承受重力的物品就不適合,以下幫大家列出兩種不同焊接方法的使用情境。
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點焊 |
不太需要承受重力、不會經常移動或震動的裝飾性金屬件,或是作為結構的次要固定,可以考慮使用點焊來降低成本。 |
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滿焊 |
需要承受重量、震動,或者會經常移動的結構,都強烈建議使用滿焊。例如金屬推車,在移動過程中會不斷地考驗焊接點的牢固程度,如果使用點焊,接合處的空隙在容易鬆脫或損壞,因此就要使用滿焊為佳。其他如金屬層架的層板與支架接合處、需承重的金屬家具等物,最好也都採用滿焊工法。 |
總而言之,雖然滿焊的成本較高,但對需要加強耐用度的結構來說,仍是優於點焊的選擇。
選擇合適的接合方式與坡口
除了不同的焊接種類、焊接工法外,焊接成品也跟接頭形式、坡口設計有關,專業的師傅應根據加工物件的厚度、材質與受力需求,設計出如對接、搭接、T型接頭等不同的接合方式,並在待焊部位加工出V型、U型、K型等不同形狀的坡口,以確保焊料能完全滲透,才有最好的熔合效果與接點強度。
了解這些基本的焊接知識,能幫助你更清楚地與師傅溝通你的需求。如果有焊接需求,或是不確定該採用何種焊接方式,立即上「找師傅」尋求諮詢吧!