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【焊接新手課】什麼是遮護金屬電弧銲接(SMAW)?

什麼是遮護金屬電弧銲接(SMAW)?

遮護金屬電弧銲接( smaw =Shielded Metal Arc Welding) 俗稱手焊、電銲,藉由被覆銲條與母材間產生的電弧為熱源,將銲條與母材熔融,達到接合作用。使用的電極由早期的碳棒、裸銲條,演化至目前仍普遍採用的被覆電銲條。遮護金屬電弧銲所需的設備簡單、實惠且機動性高,地點較不受限制且學習容易,十分適用於普通碳鋼銲件。

What is Shielded Metal Arc Welding ( SMAW ) ?

Shielded Metal Arc Welding (SMAW) or Stick welding is a process which melts and joins metals by heating them with
an arc between a coated metal electrode and the workpiece. The electrode outer coating, called flux, assists in creating the arc and provides the shielding gas and slag covering to protect the weld from contamination. The electrode
core provides most of the weld filler metal.

SMAW 焊接的工作原理

SMAW焊接的工作原理是於電極施加交流/直流電,並在電極與母材之間形成電弧,而電弧產生的熱量即可焊接兩個母材工件。 在焊接的過程中,銲條的藥皮會形成氣體保護層,避免銲道受氧化及汙染。

影片來源:WeldNotes

SMAW焊接(遮護金屬電弧銲接)的優、缺點

SMAW焊接的優點

  • 設備成本低於其他傳統焊接方法。
  • 材質選用多且適用多位置焊接方法
  • 在戶外焊接的性能較佳
  • 無需保護氣體

SMAW焊接的缺點

  • 焊接速度較氣體遮護金属焊接差
  • 焊後需要清渣
  • 操作者技術要求較高並容易受外部影響

SMAW的銲材選用

目前使用的SMAW銲條我們常稱呼為電銲條。它是以藥皮包覆芯線所製成的。
圖(一) 電銲條之示意圖

目前使用的SMAW銲條我們常稱呼為電銲條。它是以藥皮包覆芯線所製成的。而業界會依據它的鋼種成分及特性來進行分類。如:軟鋼碳鋼、不鏽鋼、耐候性鋼、鎳合金鋼…種類。以下我們優先和大家介紹最常見的碳鋼、不鏽鋼:

碳鋼SMAW銲條

在碳鋼中,業界以軟鋼490 N/mm2級高張力鋼最為普遍。碳鋼又可分為軟鋼及高張力鋼依據藥皮成分我們可分為常見的三種:紅藥、黑藥及白藥。了解其基本構造後,我們將會接下來就來討論其中的差異吧:

電焊條的藥皮種類 – 紅藥、黑藥及白藥該怎麼選擇?

焊條紅藥、黑藥的差別在哪裡?該如何選擇?

紅、黑及白藥為是業界根據電焊條藥皮顏色的分法,主要是根據不同的合金成分來區分。但因為各品牌之間仍有成分差異。綜合其特性及使用者經驗,可以簡單歸納出這三種藥皮的特性:
紅藥:適用點焊,常用板厚16mm以下之薄、中板焊接;是市面最常使用的焊條
2黑藥:其熔滲深,其拉及降伏屬於高強度,常用於厚度25mm(含)以下板厚焊接
3白藥:起銲容易,適用較小的電流及電壓操作,熔滲電弧較小,其特性最適用於薄板焊接。

下面我們將再詳細介紹不同品牌其不同藥皮種類的型號及說明:

紅藥:適用電流範圍廣強度,焊接較容易;適用全位置焊接。其抗拉及降伏屬於中高強度,常用板厚 16mm以下之薄、中板焊接。因為起弧效果佳,紅藥電銲條也是最多現場師傅會指定使用的焊條。

※採購看這邊:在不清楚需求的情況下,最重要的就是選用適當匹配的銲材,一般採購案皆會規定銲材符合的規範,以達到銲道品質與工程要求。而在不清楚規範的情況下,應先和焊接師傅確認母材,判別為碳鋼或不鏽鋼的焊接需求。而不同藥別主要差異在師傅的使用習慣,一般多以紅藥使用居多。

延伸閱讀: 【焊接新手課】銲材怎麼選?分類法一次學會!

2黑藥:適用電流及各姿勢焊接之差異較大,但其熔滲深,其拉及降伏屬於高強度,常用於厚度25mm(含)以下板厚焊接。

3白藥:起銲容易,適用較小的電流及電壓操作,熔滲電弧較小,其特性最適用於薄板焊接。

白藥SMAW電焊條

不鏽鋼SMAW銲條

要了解不鏽鋼電焊條的分類,就必須先了解不鏽鋼有哪些種類。不鏽鋼最主要的特點就是是它具有耐蝕性,而鋼鐵中其”鉻”含量在 11% 以上稱為不鏽鋼。根據 JIS 規範可將不鏽鋼分為 5 大類:

1麻田散鐵系:此類不鏽鋼含碳量高,具耐磨性,通常用於切刀

2肥粒鐵系:加工性、銲接性差,多用於廚房、汽車外殼、硝酸工業等

3雙相不鏽鋼:含鉻量高,另含 Mo 及 N 。其特徵是其高耐蝕及高強度,高強度是由於結晶微細。

4沃斯田鐵系:此鋼種之標準組成為 18%Cr、8%Ni,以SUS304鋼種為代表。(種類最多、用途最廣)

5析出硬化型不鏽鋼:稱 PH 不銹鋼,亦屬 Cr-Ni 系,可藉熱處理使之發生析出硬化,以提高強度。具有沃斯田鐵系不銹鋼的優良耐蝕性、耐酸性、耐熱性。

而用於焊接使用的多為沃斯田鐵系之不鏽鋼,其中又以308、309、316的使用最為頻繁,下面就教大家這三種不鏽鋼的使用特性吧!

308不鏽鋼電銲條:適用於銲接301、302、304及305的不銹鋼母材。

※308和308L差在哪裡呢?

有買過不鏽鋼銲材的人是不是常常注意到怎麼308、309、316的標示後面多了一個”L”,而這個”L”代表的就是「低碳」的意思。低碳有著質軟、耐衝壓及可延展的特性,而被廣泛應用在各種加工鍛造、焊接和切削哦!

309不鏽鋼電銲條:適用在碳鋼與不銹鋼的異材質銲接上,或異種鋼材之不銹鋼覆面用。

316不鏽鋼電銲條:適合銲接316、軟鋼和不銹鋼表面堆銲等,具有耐酸鹼的特性。

更多SMAW電焊工具及零件:【商品傳送門】電銲夾、接地夾、背襯帶、電焊線、歐姆接頭、焊道規…等

總結: 電焊仍是業界不可被取代的焊接方法

了解SMAW焊接的工作原理及銲材選用後,可以加速我們在處理焊接業務方面的效率。因為市面上的焊接方法有百百種,但SMAW焊接在整體的市場性而言,雖然不比其他焊接方式具有效率,但它以其靈活性、廣泛的應用性和成本效益,使其在某些情況下難以被其他焊接方法所替代。

比如說現在的離岸風電產業,由於其焊接位置及海洋環境的限制下,許多焊接工作仍以SMAW焊接為主。像是離岸風電平台的位置較為偏遠,簡單的SMAW設備更容易運輸並在現場進行操作。也因為這樣,便於攜帶的電焊條便是最適合的焊接材料。

也因為這樣的發展條件,SMAW焊接發展出業界中最多樣且特殊的焊接材料。所以當您下次遇到有許多特殊材質或規範的焊接要求,SMAW焊接絕對是您最好的焊接解決辦法!

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