【中華百科全書●工學●銲接】

楊籍富

【中華百科全書●工學●銲接】

 

銲接或焊接，在機械學名為熔接是﹐利用熱力或壓力或二者同時使用，將金屬連接之法。

 

也可以稱之為是利用金屬原子間的吸力﹐造成一種冶金上的結合。

 

在原子可以結合之前，所有面上吸收之水汽及氧化物﹐必須先行除去。

 

假若在兩個光平的金屬面上加力，則有若干結晶破碎突破面層而互相接觸、假如壓力再漸次的加大，此面積擴大，又造成更多的接觸，氧化層性脆，於金屬作塑性變形時碎裂；

 

當兩接觸面之境界面主要成為結晶之面時，即得到完美之結合，這種突破或氧化層的消除，就是熔接所發生之基本條件。

 

此種熔接方式稱之為冷熔接。

 

假若於壓力之外另加溫度，兩面之熔接更為容易，其結合方式與冷熔接者相同。

 

當溫度增高，基礎材料之延展性增加，原子之擴散作用更快。

 

存在於內表面之非金屬材料，由於基本金屬之塑性流動而軟化易被除去或破碎。

 

熱壓熔接固然是更為有效之方式，但祇要是原子與原子間之接合相同，其強度並不更高。

 

已發展成功之各種熔接方法，其加熱方式及所用設備各大有差別。

 

各法如表中所示。

 

見圖1。

 

其中有若干需要錘擊、滾軋，或加壓以增加熔接的效力，另有若干為提高金屬的溫度至熔化狀態，而不須加壓。

 

加壓熔接之法，普通僅將金屬表面溫度提高至有足夠的黏接作用即可，此溫度稱之為次熔化溫度。

 

但假若真正到達了熔化溫度，已熔金屬必須受周圍固體金屬之限制，以免流失。

 

絕大多數熔接，皆是在熔化溫度為之，旦以某種方式加入若干熔接金屬，以補不足。

 

熔接亦可用鑄造法為之，其法是先將金屬熔化加至高溫，而後澆鑄於兩熔接件間之空穴內。

 

任何熔接方式，熔接面必須清潔，方能增進其結合作用。

 

表面氧化物，有陷存於凝固金屬內之趨勢，故必須除去之。

 

熔接用熔劑(Flux)的使用，有使氧化物變成熔渣，而漂浮於熔融金屬表面的功用，同時也可避免由空氣所介入之污染。

 

電弧熔接所用之熔劑，係塗敷於電極(焊條)之外，而氣體熔接或鍛造熔接，則係使用粉狀熔劑。

 

另外一種方式，是在熔接處使用一種非氧化性氣體。

 

由於高溫時的氧化作用甚為迅速，故熔接操作之速度甚為重要。

 

軟焊(Soldering)及硬焊(Brazing)，是在兩金屬之間介入第三液體金屬，於凝固後將二者連接起來。

 

此種方式廣用於小件或電氣件的連接。

 

軟焊是利用另一種金屬將兩金屬件連接起來，此介入的金屬是在熔融狀態，其溫度不超過攝氏四百二十七度。

 

此法中基礎金屬與焊接金屬有微小的合金作用，而另外所增加的強度是由機械式的結合而得。

 

鉛及錫合金為軟焊之主要材料，其熔點由攝氏一百七十七至三百七十一度，其結合強度，大部視黏合之良否而定。

 

硬焊是將液態之非鐵金屬材料介入兩金屬件之間，令其凝固而連接之。

 

此填充金屬之熔點高過攝氏四百二十七度，但低於被焊接母金屬之熔點。

 

填充金屬於熔化後，藉毛細管作用吸入並分布於被焊接之兩連接面之間。

 

硬焊熔接與普通硬焊相似，但填充金屬的介入及分布，並非藉微細管作用，而是於熔化之後堆積於結合處而已。

 

無論是硬焊或硬焊熔接，皆須使用特殊熔劑，一方面清除面上之氧化物，同時也可增加填充金屬之流動性，使母金屬得到濕潤，藉以有全面的結合。

 

硬焊填充金屬或合金，常用者有下列數種：一、銅：熔點攝氏一千度。

 

二、銅合金：黃銅及青銅合金，熔點自攝氏八百七十至一千二百三十二度。

 

三、銀合金：熔點自攝氏六百三十至八百四十度。

 

五、鋁合金：熔點自攝氏五百七十至六百四十度。

 

鍛造熔接是人類所用第一種的熔接法，為過去幾世紀所通用者。

 

是將金屬加熱至塑性狀態，然後加壓力使其連接。

 

氣體熔接包括利用各種組合氣體加熱熔接法。

 

常用之氣體有乙炔、天然氣、氫氣等與氧之組合。

 

氫氧火炬為使用於工業上最早發展成功之熔接法，其最高溫度可達攝氏一千九百八十度。

 

氫氧之製造，可用水之電解，亦可用蒸汽通過赤熱之焦炭還原。

 

最常用者為氧乙炔之組合火炬，溫度可達攝氏三千四百八十度。

 

氧乙炔熔接是氧與乙炔燃燒，在某種情形下需要填料金屬，但亦可不用。

 

施工時將熔接處熔化，一般皆不需要壓力。

 

氫氧熔接由於氫氧燃燒溫度(攝氏一千九百八十度)遠較氧乙炔為低，故祇能用於薄片或低熔點金屬熔接，及若干硬悍工作。

 

空氣乙炔熔接法之火焰，與本生燈相似，空氣是由大氣中視需要量而抽取之。

 

由於此法溫度較低，故僅用於鉛之熔接或低溫之硬焊及軟焊。

 

壓力氣體熔接是在熔接區域用氧乙炔加熱至熔接溫度(約攝氏一千零九十度)，而後加壓力以結合之。

 

電阻熔接此法創於西元十九世紀之末，首先由湯姆森氏所採用。

 

施工時用高電流通過金屬，在熔接處局部加熱，加壓後其結合即完成。

 

點熔接此種電阻熔接，是將兩片或兩片以上的金屬板搭接起來，置於兩電極之間。

 

突出熔接與點熔接相同，此法之工作物在電極的壓力之下。

 

產生局部的熔接點。

 

接縫熔接是在兩搭接金屬板上，作連續不斷的熔接。

 

對頭熔接此種熔法，是將兩個相同切面積之金屬件頭對頭的抵觸加壓，藉接觸面間之電阻而通電生熱。

 

衝擊熔接亦如閃光熔接是藉電弧的效應加熱，而並不是由於電阻。

 

兩熔件夾持於若干距離，一個為固定，另一個在滑動塊上，但背後受大彈簧之壓力。

 

感應熔接之結合，係得自感應電流通過熔接處電阻而生熱。

 

完成這種熔接，通常皆須使用壓力。

 

電弧熔接是利用工作物與電極間電弧所生熱量，以達到結合的方式。

 

電弧熔接最早是用碳精電極法，且迄今在手工或機器操作上仍有某種程度的應用。

 

金屬電極利用適當的電流特性，熔化後補充以必要的金屬。

 

原子氫電弧熔接，在兩個鎢桿電極間使用單相交流電，同時於電弧中引入氫氣。

 

電熔渣(Electroslag)熔接為另一種金屬電弧熔接，最宜作厚板及垂直位置的熔接。

 

電子束熔接的接合作用﹐是藉一種高速而密集的電子撞擊到工作物上為之。

 

惰性氣體遮蔽電弧熔接係使用金屬電極與工作物間之電弧，而以氬(Argon)、氦(Helium)、二氧化碳，或其他惰性混合氣體掩蔽之，與大氣隔絕。

 

雷射熔接有高度的集中熱量，可用於熔接。

 

摩擦熔接是令兩熔接件頭對頭加軸向壓力，並使旋轉摩擦生熱而熔合。

 

發熱熔接係利用化學藥品之反應熱熔接。

 

流動熔接使用熔融的填充金屬澆注於熔接處。

 

(林裕發)

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=9083