第四章 結果與討論
4.2 無助銲劑對銲道型態之探討
4.2.2 無助銲劑對銲道深寬比、熔深與寬度之影響
在沒有塗敷任何助銲劑時，改變銲接速度及銲接電壓時，其銲道剖 面量測數據情形，如表 4-1 所示，同時改變銲接電壓及銲接速度時，其銲 道深寬比隨銲接電壓和銲接速度增加先增加後減少（如圖 4-2 與圖 4-5）； 至於銲道熔深隨銲接電壓及銲接速度增加而呈下降趨勢（如圖 4-3 與圖 4-6）；此外，銲道寬度隨銲接電壓及銲接速度增加先減少後增加（如圖 4-4 與圖 4-7）。
表 4-1 無助銲劑對銲道型態之影響
第一組 第二組 第三組 第四組 第五組 第六組 銲接電壓 V 17.7 18.9 20.2 22.3 23.3 24.5 銲接速度 mm/min 403 454 500 285 346 403 深寬比 0.55 0.62 0.46 0.31 0.49 0.35 銲道熔深 mm 3.03 2.87 2.52 2.86 3.04 2.68 銲道寬度 mm 5.52 4.60 5.54 9.13 6.21 7.73 熔融面積 mm2 18.64 15.11 17.36 34.37 28.86 27.92
圖 4-2 不同銲接速度及銲接電壓對銲道深寬比之關係圖
圖 4-3 不同銲接速度及銲接電壓對銲道熔深之關係圖
圖 4-4 不同銲接速度及銲接電壓對銲道寬度之關係圖
圖 4-5 不同銲接速度及銲接電壓對銲道深寬比之關係圖
圖 4-6 不同銲接速度及銲接電壓對銲道熔深之關係圖
圖 4-7 不同銲接速度及銲接電壓對銲道寬度之關係圖
4.2.3 無助銲劑對銲道剖面形狀與面積之影響
如圖 4-8 所示為 MIG 銲接製程對銲道截面形狀之實驗結果，結果顯 示，在 23.3 V 配合 346 mm/min 的走速 MIG 銲接條件下，當沒有添加任 何助銲劑時，其銲道深寬比及銲道熔深具有最大值。值得注意的是，因 銲接前未施以假銲，造成銲接過程之銲件有高低差缺陷，如圖 4-8 中第三 組所拍攝之銲道剖面圖。
如圖 4-9 與圖 4-10 所示為 MIG 銲接製程對銲道熔融面積之實驗結
型及混合型助銲劑銲接實驗配置。
A 點 B 點 C 點
第一組 17.7 V 403 mm/min 第二組 18.9 V 454 mm/min 第三組 20.2 V 500 mm/min 第四組 22.3 V 285 mm/min 第五組 23.3 V 346 mm/min 第六組 24.5 V 403 mm/min
圖 4-8 不同銲接電壓及銲接速度之銲道剖面圖
圖 4-9 不同銲接速度及銲接電壓對銲道熔融面積之關係圖
圖 4-10 不同銲接速度及銲接電壓對銲道熔融面積之關係圖
4.3 單一型助銲劑對銲道型態之探討 4.3.1 單一型助銲劑對銲道外觀之影響
如圖 4-11 所示為 MIG 銲接製程對銲道外觀之實驗結果。塗敷 MnO2、 MgCO3、Cr2O3、MoS2、NiO、MoO3、MgO、Fe2O3、ZnO 單一型助銲劑 結果，其在銲道附近皆會產生少許的飛濺物；塗敷 SiO2、TiO2單一型助 銲劑結果，其在銲道附近會產生較多的飛濺物，且銲道寬度較寬；塗敷
紋清晰度較差；塗敷 MnO2單一型助銲劑結果，其銲道寬度形狀不均勻。
MnO2 MgCO3
Cr2O3 MoS2
NiO MoO3
MgO Fe2O3
ZnO SiO2
TiO2
註：銲槍移動方向為由右向左
圖 4-11 單一型助銲劑之銲道外觀圖
4.3.2 單一型助銲劑對銲道深寬比、熔深與寬度之影響
如圖 4-12 所示為 MIG 銲接製程對銲道深寬比之實驗結果。結果顯示 在 MIG 銲接條件下（如表 4-2 所示），當添加 MnO2、Cr2O3、MoS2、MoO3、 Fe2O3、TiO2等單一型助銲劑時，均可提高銲道深寬比。其中，以 MnO2 單一助銲劑的添加對銲道深寬比最為顯著。銲道深寬比愈高表示電弧熱 源之能量密度愈集中。由此可知，添加氧化物助銲劑於 MIG 銲接製程，
將可提升銲接金屬熔融效率。
如圖 4-13 所示為 MIG 銲接製程對銲道熔深之實驗結果。結果顯示在
圖 4-13 單一型助銲劑對銲道熔深之影響
圖 4-14 單一型助銲劑對銲道寬度之影響
4.3.3 單一型助銲劑對銲道剖面形狀與面積之影響
如圖 4-15 所示為 MIG 銲接製程對銲道截面形狀之實驗結果，結果顯 示在 MIG 銲接條件下（如表 4-2 所示），當添加 MnO2、Cr2O3、MoS2、 MoO3、Fe2O3、TiO2等單一型助銲劑時，均可提高銲道熔深，且亦可得到 窄而深的銲道截面。根據 Heiple 等人的研究結果顯示[29-30]，銲道熔融 情況與液態金屬流動狀態有著極密切的關係，如圖 2-13 所示。
如圖 4-16 所示為 MIG 銲接製程對銲道熔融面積之實驗結果，結果顯 示在 MIG 銲接條件下（如表 4-2 所示），當添加 Cr2O3、MoO3、ZnO、SiO2、 TiO2等單一型助銲劑時，均可提高銲道熔融面積。其中，以 TiO2單一助 銲劑的添加對銲道熔融面積最為顯著。
A 點 B 點 C 點
MnO2
MgCO3
Cr2O3
MoS2
NiO
MoO3
MgO
Fe2O3
ZnO
SiO2
TiO2
圖 4-15 單一型助銲劑之銲道剖面（續）
圖 4-16 單一型助銲劑對銲道熔融面積之影響
4.4 混合型助銲劑對銲道型態之探討
4.4.1 混合型助銲劑對銲道外觀之影響
如圖 4-17 所示為 MIG-Flux 銲接製程對銲道外觀之實驗結果。塗敷 MnO2-Cr2O3混合助銲劑結果，其在銲道附近會產生少許的飛濺物；塗敷 MnO2-MoO3混合助銲劑結果，其在銲道附近亦產生少許的飛濺物；塗敷 Cr2O3-MoO3混合助銲劑結果，其在銲道附近幾乎沒有飛濺物的產生；塗 敷 MnO2-MoS2混合助銲劑結果，其在銲道附近幾乎沒有飛濺物的產生，
但銲道外觀形狀有明顯改變；塗敷 MoS2-MoO3混合助銲劑結果，其在銲
道附近幾乎沒有飛濺物的產生，且可得到較平整的銲道外觀；塗敷 MoS2-Cr2O3 混合助銲劑結果，其在銲道附近幾乎沒有飛濺物的產生，但 在銲道與母材交界處會產生過熔缺陷。由此實驗結果可知，當採用 MoS2-MoO3混合助銲劑時，將可得到較佳的銲道外觀品質。
MnO2-Cr2O3 MnO2-MoO3
Cr2O3-MoO3 MnO2-MoS2
MoS2-MoO3 MoS2-Cr2O3
註：銲槍移動方向為由右向左；混合型助銲劑比例各 50％
圖 4-17 混合型助銲劑之銲道外觀圖
4.4.2 混合型助銲劑對銲道深寬比、熔深與寬度之影響
如圖 4-18 所示為 MIG 銲接製程對銲道深寬比之實驗結果。結果顯示 在 MIG 銲接條件下（如表 4-3 所示），當添加 MnO2-MoO3、MnO2-MoS2
等混合型助銲劑時，均可提高銲道深寬比。其中，以 MnO2-MoO3混合型 助銲劑的添加對銲道深寬比最為顯著。如圖 4-19 所示為 MIG 銲接製程對 銲道熔深之實驗結果。結果顯示在 MIG 銲接條件下（如表 4-3 所示），當 添加 MnO2-MoO3、MoS2-MoO3等混合型助銲劑時，均可提高銲道熔深。
其中，以 MoS2-MoO3混合型助銲劑的添加對銲道熔深最為顯著。
如圖 4-20 所示為 MIG 銲接製程對銲道寬度之實驗結果。結果顯示在 MIG 銲接條件下（如表 4-3 所示），當添加 Cr2O3-MoO3、MoS2-MoO3、 MoS2-Cr2O3 等混合型助銲劑時，均可提高銲道寬度。值得注意的是，若
在 MIG 對接的過程中，銲道的熔深及熔融面積很重要，因為這兩個
圖 4-19 混合型助銲劑對銲道熔深之影響
圖 4-20 混合型助銲劑對銲道寬度之影響
4.4.3 混合型助銲劑對銲道剖面形狀與面積之影響
如圖 4-21 所示為 MIG 銲接製程對銲道截面形狀之實驗結果，結果顯 示在 MIG 銲接條件下（如表 4-3 所示），當添加 MnO2-MoO3混合型助銲 劑時，可提高銲道熔深，且亦可得到窄而深的銲道截面。
如圖 4-22 所示為 MIG 銲接製程對銲道熔融面積之實驗結果，結果顯 示在 MIG 銲接條件下（如表 4-3 所示），當添加 Cr2O3-MoO3、MnO2-MoS2、 MoS2-MoO3 等混合型助銲劑時，均可提高銲道熔融面積。 其中，以
A 點 B 點 C 點 MnO2
Cr2O3
MnO2
MoO3
Cr2O3 MoO3
MnO2 MoS2
MoS2
MoO3
MoS2
Cr2O3
圖 4-21 混合型助銲劑之銲道剖面
圖 4-22 混合型助銲劑對銲道熔融面積之影響
4.5 助銲劑對銲道顯微組織之觀察
4.5.1 單一型助銲劑對銲道顯微組織之觀察
銲接後之銲道金相組織可以參考圖4-23，由銲道金屬開始，再區分 為：熔融線、粗晶區、細晶區、部份變態區、球化區以及母材，一般較 易觀察的區域有銲道金屬、粗晶區、細晶區以及母材。於不銹鋼側的銲 道邊緣可觀察到沃斯田相加肥粒相之雙相結構，當添加MgCO3、MgO等 單一型助銲劑時，其熔融線附近可找到一個特冸的區域，此區域的晶界 特冸清晰，但對照圖4-30及圖4-35可知，此區的硬度值變化不大。於低碳 鋼側的銲道邊緣可觀察到肥粒鐵晶粒大小及晶粒形狀，當添加MgCO3、 Fe2O3等單一型助銲劑時，其肥粒鐵晶界的特徵特冸清楚，但對照圖4-30 及圖4-36可知，此區的硬度值變化有下降及上升的趨勢。另外，在銲道中 央處可觀察到類似肥粒鐵型態或氣孔銲接缺陷。
銲道邊緣 50X
(不銹鋼側) 銲道中央 50x 銲道邊緣 50X
(低碳鋼側)
Without flux
MnO2
MgCO3
Cr2O3
MoS2
NiO
MoO3
圖 4-23 單一型助銲劑之銲道顯微組織
MgO
Fe2O3
ZnO
SiO2
TiO2
圖 4-23 單一型助銲劑之銲道顯微組織(續)
4.5.2 混合型助銲劑對銲道顯微組織之觀察
銲接後之銲道金相組織可以參考圖4-24，於不銹鋼側的銲道邊緣可觀 察到沃斯田相加肥粒相之雙相結構，當添加MnO2-MoO3混合型助銲劑 時，其熔融線附近可找到一個特冸的區域，此區域的晶界特冸清晰，但 對照圖4-42可知，此區的硬度值變化不大。於低碳鋼側的銲道邊緣可觀察 到肥粒鐵晶粒大小及晶粒形狀，當添加MoS2-Cr2O3混合型助銲劑時，其
銲道邊緣 50X
(不銹鋼側) 銲道中央 50x 銲道邊緣 50X
(低碳鋼側)
Without flux
MnO2 Cr2O3
MnO2
MoO3
Cr2O3
MoO3
MnO2 MoS2
MoS2 MoO3
MoS2
Cr2O3
圖 4-24 混合型助銲劑之銲道顯微組織
4.6 助銲劑對銲道肥粒鐵含量之探討
4.6.1 單一型助銲劑對銲道肥粒鐵含量之影響
本實驗之肥粒鐵量測位置為銲道中心，量測 9 點並取平均值，其結 果如圖 4-25 所示。雖然銲道中肥粒相存在 5~10％有助於降低銲接熱裂的 敏感性，但由於肥粒相組織的耐蝕性不如沃斯田鐵相優良，當銲件處於 腐蝕性強的酸性工作環境時，容易造成孔蝕（Pitting）的現象，同時肥粒 相的存在也會對不銹鋼的韌性及延展性有不良的影響。結果顯示在 MIG 銲接條件下（如表 4-2 所示），當添加 MgCO3、MgO 等單一型助銲劑時，
其銲道中肥粒鐵含量超過 30％，因此熱裂的敏感性再度升高，值得注意 的是，肥粒鐵量測值過高，可能的原因為低碳鋼中肥粒鐵所導致。當添 加 MnO2、SiO2等單一型助銲劑時，其銲道中肥粒鐵含量在 5~10％左右，
因此可使銲件降低熱烈的敏感性又不致大幅影響其抗腐蝕及韌性。
圖 4-25 單一型助銲劑對銲道肥粒鐵含量之影響
4.6.2 混合型助銲劑對銲道肥粒鐵含量之影響
如圖 4-26 所示為 MIG 銲接製程對銲道肥粒鐵含量之實驗結果。結果 顯示在 MIG 銲接條件下（如表 4-3 所示），當添加 MnO2-MoO3等混合型 助銲劑時，其銲道中肥粒鐵含量接近 30％，因此可能提高熱裂的敏感性。
當添加 MnO2-Cr2O3、MoS2-MoO3等混合型助銲劑時，其銲道中肥粒鐵含
圖 4-26 混合型助銲劑對銲道肥粒鐵含量之影響
4.7 助銲劑對銲道微硬度之探討
4.7.1 單一型助銲劑對銲道微硬度之影響
本實驗針對銲道進行微硬度量測，量測位置則為距銲件表面下 1mm 處，且每點間隔 0.25mm 測量一硬度，最後再將量測之值記錄並作各部位 之硬度分佈線，其中對銲道進行 11 點的量測，經計算結果後取平均值（如 圖 4-27 所示）。由圖 4-29 至圖 4-39 之微硬度分佈曲線可觀察到，銲道線
（Fusion line）內硬度平均值最高，不銹鋼側硬度平均值次之，低碳鋼側 硬度平均值最低。此外，銲道線附近熱影響區的硬度值變化為，以低碳 鋼側硬度變化較不銹鋼側大。另外，銲件斷裂點可能發生於低碳鋼側熱 影響區，且以添加 Cr2O3、NiO 單一型助銲劑的機會最大，其顯微組織晶
（Fusion line）內硬度平均值最高，不銹鋼側硬度平均值次之，低碳鋼側 硬度平均值最低。此外，銲道線附近熱影響區的硬度值變化為，以低碳 鋼側硬度變化較不銹鋼側大。另外，銲件斷裂點可能發生於低碳鋼側熱 影響區，且以添加 Cr2O3、NiO 單一型助銲劑的機會最大，其顯微組織晶