三大主要工藝流程

MIG、TIG和Stick

有數十種焊接工藝流程，但三者在工藝中占據主導地位。每種工藝流程都有其優勢和取捨。

MIG（GMAW，氣體金屬弧焊）：一種線圈供應的工藝流程。機器通過槍管供應一輻條填充線，而保護氣體（通常是阿諛-二氧化碳混合物）防止焊池受到污染。MIG 快速、易學、適用於一般低碳鋼和鋁合金，適用于製造業和汽車修理。這是製造業和汽車修理的首選工藝流程。

TIG（GTAW，氣體鎢絕緣焊）：精密工藝流程。一個不消耗的鎢絕緣電極創建弧，而焊接工人手動餵入填充絲。純阿諛保護氣體。TIG 生產最乾淨、最精確的焊接，適用於航空航天、食品級不鏽鋼和薄壁管道。這是最慢的三種焊接工藝流程之一，也是最難掌握的。

Stick (SMAW, Shielded Metal Arc Welding): 工作馬達。帶有焊絲的電極在熔化並將填充金屬同時，焊膠生成其自身的防護氣體和滑層。無需外部氣瓶。Stick 可以在風雨中、在生銹或髒的金屬上、以及狹窄空間工作。管道焊工、結構鐵匠和場地維修小組都依賴於它。

選擇正確的過程取決於金屬、接頭、環境和質量標準。

選擇正確的過程

一個加工廠在一週內獲得了三個工作。第一個工作是為一個食品加工廠焊接不銹鋼管道：焊接必須完美清潔，沒有污染。第二個工作是在一個外部橋樑的破裂鋼梁進行修理：在一月的風中進行。第三個工作是焊接200個相同的低碳鋼支架在生產線上。

電弧的物理學

發生電弧時的現象

焊接弧是一個在電極和工作件之間持續的電氣放電。當電路關閉時，電流通過氣體間流動，將其轉化為四種狀態中的 plasma。

這個 plasma 的溫度在6000至10000度法氏（約為2500 F）之間，遠高於鋼的熔點。強烈的熱量創造了焊接池：工作件上的一個小塊熔融金屬。

熱影響區（HAZ）： 周圍的焊接池沒有熔化，但足夠熱使金屬的微結構變化。HAZ如果焊接工人應用太多熱量或移動太慢，可能會變得脆弱或受損。控制熱輸入是焊接中最重要的技能之一。

防護氣體: 熔融金屬與空氣中的氧氣和氮氣會發生劇烈反應。氧化會產生porosity（在焊接中捕獲的微小氣體泡沫）並削弱接頭。防護氣體，包括氬、CO2或混合物：將焊接池周圍的大氣層替換掉，保持焊接區域清潔。

沒有防護，焊接池會吸收大氣氣體，結果的焊接會是porous、脆弱且結構上毫無價值。每種焊接過程都有一種形式的防護：MIG和TIG的外部氣體、Stick的焊條覆蓋物。

![/static/diagrams/welding_arc_physics.svg Physics of the Welding Arc]

為什麼防護很重要

一位焊工在戶外使用MIG焊接輕質鋼板。強風從工作區域掠過。焊接弧看起來正常，但當焊工清理噪點並檢查焊縫時，它充滿了許多小洞，看起來粗糙且porous。

![/static/diagrams/welding_shielding_gas.svg Shielding Gas: Protected vs. Contaminated Weld]

控制熱量

兩位焊工在相同的鋼板上進行相同的焊接。焊工A以中等安培值快速移動。焊工B以高安培值慢慢移動，將更多的熱量注入金屬。

兩個焊接看起來在表面都正常，但焊工B的板扭曲、弯曲，金屬附近的金屬發生變色且脆性增強。

![/static/diagrams/welding_heat_input.svg Heat Input and Its Effect on the Weld]

五种基本焊接接头

如何将金属件连接在一起

每个焊接连接都从金属件之间相对位置的排列开始。有五种基本的焊接接头配置。

平面接头:两片金属沿同一平面对齐。用于板材和管材。结构和压力工作中最常见的接头。对于厚材料，通常需要切边（在边缘磨出一个角度，以允许全通透）。

重叠接头:两片金属重叠。简单，剪力强度高，常见于薄金属板和汽车零部件工作。

T型接头:一片金属与另一片垂直对齐，形成T形。交汇处的焊接通常是斜边焊接。

角型接头:两片金属沿其边缘在直角处相遇，形成L形。用于框架、盒子和封闭物。

边缘接头:两片金属平行排列，边缘对齐。主要用于薄金属板和低应力应用。

斜边焊接是将T型接头、重叠接头或角型接头的内角内进行的三角形焊接。groove焊接将两片在平面接头中的预先准备的沟槽（切边）填充。

焊接符号在图纸上告诉焊接师应该做什么类型的焊接、焊接的大小、长度和位置。基本符号位于一个参考线上，一个箭头指向接头。焊接类型符号位于参考线上：在下面表示箭头这一侧焊接，在上面表示另一侧焊接。

阅读工作

一位结构工程师向您发送了一份钢制桌子框架的图纸。四条由方管制成的腿需要焊接在一个平板顶部。腿与板下侧相遇的接头将承受桌子上放置任何物品的全重。

焊接的危害與保護

不可推翻的事實

焊接會產生危害，可能造成永久性傷害或死亡。安全不是可選的，它是每個專業焊接工人的第一個技能。

UV 與紅外線輻射 ：弧光輻射出強烈的紫外線，會造成弧光眼（光學結膜炎），感覺就像沙子在眼睛裡，可以導致暫時失明。長時間暴露會導致皮膚燒傷，類似嚴重的太陽burn。使用正確的焊接頭盔（弧焊使用的防盲罩為10-13）是必不可少的。自動變暗的頭盔在弧光打擊時，從輕度防盲到焊接防盲在毫秒內進行變暗。

煙霧與通風 ：焊接會將金屬、焊接劑和涂層轉化為煙霧，煙霧中含有鎳、鉻、鋅等有毒物質。鋅化鋼（鋅覆蓋）會產生鋅氧化煙霧，會造成金屬煙霧熱，發病時間在暴露後幾小時。不銹鋼煙霧中含有六價鉻，屬於已知的癌症原。需要足夠的通風、煙霧抽吸或是使用呼吸器。

電氣危險 ：焊接機器將高電流傳遞至相對低電壓，但開路電壓（通常為60-80伏特）在濕條件下可以提供致命的電擊。不要在站立水中焊接。檢查電纜和連接是否有損壞。始終要正確地將工作件地。

火災與燒傷 ：火花和熔融金屬可以傳遞到35英尺。清理焊接區域中的易燃物。穿著防火的服裝、牛皮手套和牛皮靴。當焊接接近可燃物時，需要進行火災監察。

PPE 摘要 ：正確的焊接頭盔（防盲罩為10-13）、在頭盔下面佩戴安全眼鏡、牛皮手套、防火衣或袖子、牛皮靴、在封閉空間時佩戴耳保護器，以及在通風不足時佩戴呼吸器。

安全決策

你來到一個工地，需要在一個小型機械室內用焊接修復鋼手rail。這個室內沒有窗戶，只有一扇門。室內角落約有10英尺遠處有紙箱和油抹布存放。地板上有來自最近水管泄漏的水泊。

焊接的職業道路

焊接職業與認證

焊接不是一個職業：它是一個開啟數十個專業化門戶的平臺，許多職業都是高薪且需求旺盛。

管道焊接工人：在工地上將石油、天然氣和水管段連接在一起。通常使用Stick或下坡焊接在碳鋼管上。管道焊接工人經常旅行並獲得高額酬金。熟練的管道焊接工人每年可賺取超過100,000美元。

水下焊接工人（高壓焊接工人）：在遠洋平台、船舶船體和水下基礎設施上焊接。結合商業潛水認證與焊接技能。是最高薪水和最危險的焊接專業之一。

航空航天焊接工人：使用TIG焊接像鈦、Inconel和鋁鋰等奇特合金，用于飛機和太空船。極高的精確度和清潔標準。每個焊接都進行檢查和記錄。

結構鋼筋焊接工人：在建築物、橋樑和重型設備上焊接結構鋼。通常在梁連接上工作在高處。

認證：美國焊接學會（AWS）管理焊接資質測試。最常見的是AWS D1.1結構焊接代碼資質測試。通過認證測試意味著你焊接了通過檢查的測試件。認證是針對工藝、位置和材料的，例如MIG在板材上的認證不包括TIG在管道上。

開始: 社區學院的焊接課程（6個月至2年），職業學校課程，以及工會學徒培訓（通常為3-5年，包括實際上班的培訓）是主要的入門點。學徒培訓結合了課堂教學與實際的焊接工作，由一名工匠指導。

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