銲接實作訓練,SMAW、FCAW、GMAW、GTAW簡介 銲接作業標準(QFW009) 銲接材料管制作業細則(QFW022) WPS、PQR、WPQ簡介 銲接缺陷與預防措施 銲接檢驗及相關規定保護金屬電弧銲接,銲接原理 本銲接方法俗稱手銲，美國銲接協會(AWS)的英文名詞為Shielded Metal Arc Welding，簡稱SMAW 藉由被覆銲條與工件母材間產生的電弧為熱源，將銲條與母材熔融以達到接合的目的 銲接原理圖解詳如附圖 銲接過程中，金屬熔滴及母材熔池受到由被覆塗料層(銲藥)燃燒所生成的氣體保護使不被大氣氧化被覆銲條,一般碳鋼及低合金鋼使用低碳鋼為心線，外圍包覆銲藥層而形成銲條銲藥為粉狀顆粒，由水玻璃為黏合經膠合後與心線同心壓擠而成被覆銲條,被覆銲藥層在銲接過程中所扮演的功能 產生保護氣體使熔融金屬與大氣隔絕 提供除氧劑與清潔劑，可淨化銲接金屬並阻止不正常晶粒的生成 提供不同金屬材料特性所需的合金元素 生成離子，提高電弧的穩定性被覆銲條,被覆銲藥層在銲接過程中所扮演的功能 產生銲渣層覆蓋在銲接金屬表面，可保護銲接金屬不因高熱而氧化以及保持銲道表面美觀與清潔 鐵粉型銲條更因銲藥中含有相當量的鐵粉，可提高熔填速率。
銲條的命名與辨識,銲條因適用特性的不同而有纖維素型，氧化鈦型，鈦鐵礦型，低氫素型以及鐵粉型等不同的規格分類詳參AWS銲材規範A5.1)AWS被覆銲條命名解說,E XX X X1 2 3 4 1.表銲條 2.表最低抗拉強度(以1000 lb/in2 為單位) 3.表適用銲接姿勢(例如，1表全姿勢；2表只適於平及橫銲) 4.表銲藥種類/作業性/機械性,AWS被覆銲條命名解說,低合金鋼銲條規格分類的命名方式與碳鋼相同，但在代號後需加一橫線及一英文字與一數字來表示主要合金元素AWSA5.5)，例如：EXXXX-B1之“B1“表示熔填金屬中的主要合金成份為Cr-0.40~0.65%；Mo-0.40~0.65%保護金屬電弧銲接的特點,使用廣泛，幾乎可銲接活性金屬以外的所有金屬 設備簡單，價格低廉，機動性高 品質容易掌握，尤其在其他銲接方法尚無把握能有效掌握品質前，使用本項銲接方法最為保險保護金屬電弧銲接的特點,適用銲材種類繁多，選擇性廣，可因應不同規定及使用條件的工作物 銲接速度慢，效率低，施工中需經常更換銲條，銲後必須清除銲渣以及低氫系銲條需做烘烤處理以確保低濕度等為常見缺點氣體保護金屬電弧銲接,銲接原理 本銲接法AWS的英文名詞為Gas Metal Arc Welding，簡稱GMAW，為早期MIG(Metal Inert Gas)及MAG(Metal Active Gas)銲接法的總稱。
使用實心銲線為電極，由送線馬達連續輸送，自銲槍前端的銲嘴送出並與母材接觸產生電弧，經由電弧熱熔融母材及銲線以達接合的目地保護氣體,保護氣體經由銲槍噴管噴出以保護電弧與熔池，使不受大氣污染 保護氣體有惰性與活性兩種 惰性氣體多使用Ar，He或Ar+He的混合氣以及惰氣中混有少量的O2或CO2等活性氣體 保護氣體的選用隨金屬材料種類的不同而異，例如鋁及鋁合金只能使用Ar，He或Ar+He混合氣保護氣體,Ar及He等惰性氣體雖然可在任何高溫下保護金屬熔池，但對鋼鐵材料的銲接作業並不完全適用混入某一成份比例的活性氣體可以改善電弧的特性，使獲得作業中希望的熔滴移行方式，且不致降低保護的效果 銲接碳鋼時，若使用100%Ar，將使銲道緣下陷嚴重，必須添加某一成份比例的CO2或O2以改善熔滴移行的形態及減少銲濺物保護氣體,He可轉換較高的電弧熱，適用於厚重型工件或導熱率較高的銅或鋁合金 各種不同種類保護氣體(含混合氣)與銲道剖面形狀的關係詳如圖2銲線,使用實心銲線，線徑尺寸隨適用條件及工件大小而不同 AWS A5.18 ER XX S - X 1 2 3 4 1.表銲線/銲條 2.表熔填金屬最低抗拉強度(以1000lb/in2為單位) 3.表實心銲線 4.表化學成份/適用保護氣體種類,銲線,銲線中Si，Mn及A1等除氧(還原)合金元素成份含量較高，可加強對銲接金屬的保護效果。
銲線若長時間置放工作場所，很可能受到灰塵、油脂、溼氣、研磨塵粒或其他在工作環境中所產生的粒子等的污染，必須隨時注意清潔 不銹鋼，合金鋼，非鐵金屬等GMAW專用銲線可參考AWS銲材規範金屬熔滴的移行方式,熔滴的移行方式是指熔滴自銲線前端熔融後穿越電弧掉落熔池的方式 影響熔滴移行方的因素有：保護氣體種類、電流與電壓(銲接條件)、銲線伸出長度以及電源機的特性等 GMAW作業時，熔滴有四種基本的移行型態，即噴弧移行、球滴移行、短電路移行及脈衝噴弧移行噴弧移行(圖4-a),當銲接電流超出某特定的臨界值後，熔滴以小於銲線線徑且類似霧狀顆粒噴灑在熔池上，噴灑的方向與出線方向平行 產生噴弧移行的臨界電流隨金屬種類，銲線線徑以及保護氣體成份等的不同而不同 對於碳鋼或低合金鋼的銲接，噴弧移行的先決條件為保護氣體中Ar含量必須在80%以上噴弧移行熱量最高，但只適用於平銲，橫銲及水平角銲球滴移行(圖4-b),球滴移行多發生在噴弧移行的臨界電流以下，熔滴成球形且直徑大於銲線線徑，以不規則又不具方向性的方式掉落熔池，電弧較不穩，銲濺物較多，滲透較噴弧移行淺，熱量亦較低，能適用的銲接姿勢與噴弧移行同 在球滴移行的電流範圍內，保護氣體中不論Ar含量多高，都不可能有噴弧現象。
但若使用CO2為保護氣體時，則不論銲接電流多高亦不可能產生噴弧短電路移行(圖4-c),短電路移行發生在球滴移行臨界電流以下的電流範圍內低電流，低電壓及使用小線徑(1.2mm以下)為短電路電弧的基本條件 當銲線尖端與熔池接觸;的瞬間，電弧形成一次短路，該短路頻率約在20~200次/秒的範圍 短電路移行熱量最低，適於薄板、全姿勢及組裝精度不良工件的銲接第1階段－銲線與熔池接觸，產生短路，電弧消失 第2階段－短路瞬間，銲線尖端產生緊縮效應 第3階段－緊縮力使熔滴脫離表面張力，掉入熔池 第4階段－熔滴脫離銲線尖端的瞬間，電弧恢復 第5階段－電弧熱使銲線尖端開始熔融，恢復至第1階段的循環銲接參數,銲接電流：固定其他參數僅增加電流時，將使銲道 參透加深，截面加寬 熔填速率增加 銲道形狀加大銲接參數,電弧電壓 電弧電壓受銲件厚度，接頭形狀，銲線線徑，保護氣體成份以及材料種類等因素所左右 銲前選定熔滴移行方式後，施銲前電壓及電流需經測試方能選定正確的銲接條件 電壓增加可使銲道外觀變平且熔合線變寬但若增加太大，將導致多孔性銲道，銲濺物增加及嚴重的銲蝕等問題銲接參數,銲接速度 降低銲接速度，銲接金屬單位長度的熔填量增加，產生大而淺的熔池。
原因是電弧只是不斷的衝擊熔池而不是像走行移動時衝擊母材，結果反使滲透率受限而形成很寬的銲道銲接參數,銲線伸出長度 銲線伸出長度是指自銲嘴(Contact Tip)末端至銲線尖端的距離有關名詞詳參圖8 增加伸出長度，因電阻增加使電阻熱提高造成銲線尖端受熱而提高熔填速率 伸出長度太長，則電弧熱太低但銲接金屬熔填過量，結果是電弧不穩，滲透太淺且銲道外觀不良 短電路電弧時，適當的伸出長度約在6~13m/m左右，其他移行方式約在13~25m/m左右銲接參數,銲槍的角度與方位 銲槍的角度與方位對銲道外觀及滲透的影響要較電壓或銲接速度的影響更大 銲槍的方位由運行方向，移行角度及工作角度(銲槍線軸與銲接面所成的角度)等三個因素共同決定 銲槍的指向與銲接方向相反時稱後退銲法，相同時為前進銲法若銲槍方位自垂直改成前進方位時，銲道滲透變淺，外觀較平且寬 後退法滲透深，適合厚板銲接，前進法則相反 水平角銲時，銲件應與垂直面銲件保持45度角，不論任何銲接姿勢，走行角度應保持在5~15度間以獲得最理想的熔池銲接參數,銲線線徑 若銲線的化學成份固定，每一種線徑的銲線均有其適用的電流範圍 銲線的熔融速率是電流密度的函數。
兩種不同線徑的銲線，若銲接電流相同時，細徑銲線熔融速率較高滲透率效果亦同),銲接參數,銲接姿勢 噴弧移行或CO2保護之球滴移行多用在平銲、橫銲及水平角銲短電路電弧或脈衝式噴弧移行則可適用於全姿勢 立銲及仰銲時，為克服熔滴受重力的影響，宜採短路移行或脈衝式噴弧移行且應使用細徑銲線氣體保護金屬電弧銲接的特點,保護氣體取代被覆銲藥可降低銲接區的氫含量，非常適合對氫敏感材料的銲接 因無銲後除渣的問題且銲線成捲由送線機連續輸送，可適於自動，機器人及其他高效率的銲接 煙塵量少，工作區易於保持清潔，對於有通風顧慮的作業環境最為適用 使用範圍廣，大多數的金屬材料均可適用氣體保護金屬電弧銲接的缺點,施工中缺乏銲藥的保護，工件較不耐污染 對風敏感，不適合工地的銲接施工 設備較一般手工電銲機昂貴且消秏性配件單價亦較高，需有較完善的維修及零配件控管作業包藥銲線電弧銲接,AWS的英文名詞為Flux Cored Arc Welding，簡稱FCAW 與保護金屬電弧銲接相同，亦藉連續送線的作用使與母材間產生電弧並由電弧熱熔融母材及銲線來完成接合的目的 銲線為管狀，內部填有銲藥，銲藥的作用與保護金屬電弧銲(SMAW)相似。
包藥銲線電弧銲接,對電弧、熔池、熔滴及銲接金屬的保護方式有兩種： 無氣保護式(No Gas)或稱自護式(Self Shield)完全由包在,銲線內的銲藥經電弧熱的燃燒與分解所產生的氣體保護 有氣保護式(Gas Shield)除銲藥燃燒所產生的保護功能外，尚需外加保護氣體以補充銲藥功能的不足 因有銲藥的燃燒作用，銲後的銲道表面被一銲渣薄層(較SMAW薄)所覆蓋包藥銲線,包藥銲線因製程的不同可分為有縫式及無縫式兩種 因使用功能及保護方式又可分為無氣保護型及有氣保護型兩種 有氣保護型因銲接過程中有保護氣體的保護，大氣中的氮已被有效阻隔，銲藥中僅有微量的除氮劑，但以Ar為保護氣體時，很可能需流有少量或相當比例的O2或CO2來提高作業性以及以CO2為保護氣體時，銲接過程中因有氧的存在，銲藥中需有足夠的除氧劑以除氧包藥銲線,無氣保護型保護作用完全來自銲藥的燃燒，在熔滴穿過電弧的過程中，熔滴是在銲藥的外圍，而銲藥中又有足夠的除氧劑及除氮劑，對施工場所的風較不敏感，可適於室外的銲接包藥銲線,AWS A5.20 E X X T - X 1 2 3 4 5 1.銲線電極 2.熔填金屬最低抗拉強度(10,000lb/in2)為單位 3.銲接姿勢(1表全姿勢，0表平/橫/水平角銲) 4.管狀銲線 5.化學成份/作業性,包藥銲線,化學成份/作業性的最後一個數字辨識出所用銲屬於有氣保護型或無氣保護型。
無氣保護型的數字代號：-3，-4，-6，-7，-8 有氣保護型的數字代號：-1，-2，-5 包藥銲線因多以碳鋼，低合金鋼及不鋼等鋼種為主，保護氣體大多為CO2或75%Ar+25%CO2 有氣保護型銲線使用時，因電流密度的不同，熔滴移行的方式有噴弧，球滴及短電路等三種，但若為大線徑時，即使電流密度再高也只能達球滴移行有關參數,銲接電流 若銲線線徑，組織成份及伸出長度等參數相同時，銲接電流與送線速度成正比， 所以對某一線徑的銲線,其他參與數固定,改變銲接電流將會有以下的結果： 電壓太高： 銲濺物太多 銲道太寬且形狀不規則 無氣保護時容易滲氮而造成多孔性銲道 降低不銹鋼銲接金屬的肥粒鐵量使銲道龜裂 電壓太低： 銲道窄且高 滲透太淺且銲濺物太多有關參數,銲線伸出長度 銲線伸出長度與電阻熱成正比，伸出長度愈高，電阻熱越高，銲線熔融前的溫度越高 銲線熔融前的溫度會影響電弧的能量、熔填速率、滲透量、電弧的穩定以及銲接金屬的堅實度等 銲線伸出長度太長：電弧不穩定且銲濺物太多有關參數,銲線伸出長度 銲線伸出長度太短：銲濺物在噴嘴內堆積過量使保護氣體流量不足，造成銲道多孔或過度氧化 正常的銲線伸出長度： 有氣保護型－19~38m/m 無氣保護型－19~95m/m,。