材料加工與製造
銲接(welding)
銲接是把兩塊金屬熔在一起、凝固成一整片連續金屬,就像把兩根蠟燭的末端熔化後壓成一根。與螺栓連接或黏接不同,好的銲道使接頭實質上成為母材的一部分,這正是銲接能造船、蓋摩天大樓、鋪管線、做壓力容器與車身的原因。多數結構銲接是熔融銲接,用強烈的熱源在接頭處熔出一小池金屬。
熔融銲接時,電弧、火焰、雷射或電子束把兩件的邊緣熔成共用的熔池,通常加入填料金屬來填補間隙。熔池幾乎瞬間凝固,因此銲道金屬其實是一個微型鑄件:它以鑄造晶粒組織、柱狀晶凝固,並帶有鑄件同樣的風險,如氣孔、收縮、凝固裂縫。緊鄰熔化區的就是熱影響區,那裡從未熔化的金屬仍被烤得夠熱、足以改變其顯微組織。
誠實的現實是:銲道在冶金上很複雜,往往是結構中最弱的部分。它結合了鑄造的銲道金屬、被改變的熱影響區、因不均勻加熱冷卻造成的殘留應力與變形,以及氫致裂縫的機會。因此銲道常是疲勞與破壞失效的起點,並受到非破壞檢測的嚴格檢查。好的銲接,控制熱輸入、潔淨度、冷卻速率,和填滿接頭同等重要。
鋼管線以電弧銲接搭配填料棒:電弧熔出一池金屬,凝固成鑄造態的銲道金屬,而緊鄰的熱影響區若鋼冷卻太快,會形成又硬又脆的麻田散鐵,因此以預熱來減慢冷卻。
銲道是一個微型鑄件加上一個熱影響區,因此同時繼承了鑄造缺陷與不想要的相變化。
銲道不只是黏起來的金屬:它是一個鑄造熔池加上被改變、鎖入殘留應力的熱影響區,這正是銲道常成為疲勞裂縫起點、必須檢查的原因。
又稱
另見