03.13 怎麼把鋼鐵粘起來？

在手工課上，你用膠水做出過什麼小作品呢？想把兩張紙連接成一張紙，膠水就可以做到。但是，有的材料膠水粘不起來，比如鋼板，怎麼辦呢？科學隊長就要帶你去鋼鐵製造廠參觀，看看鋼鐵是怎麼粘結到一起的。

鳥巢

圖片來源：CEphoto, Uwe Aranas - Wikimedia Commons

鋼鐵是工程技術中用量最大的金屬材料，大到2008年奧運場館鳥巢，小到生活中日常用的鐵鍋、北方室內的暖氣片，都用到了鋼鐵材料。把鋼鐵粘在一起的特殊技術被稱為焊接。

正在進行焊接工作的工人師傅

圖片來源：William M. Plate Jr.- Wikimedia Commons, Public domain

焊接是通過加熱或加壓，或者既加熱又加壓的方式，讓鋼鐵被連接到一起的。鋼鐵的焊接讓兩塊鋼鐵產生原子間相互擴散，讓小小的原子相互結合而形成永久性連接。金屬焊接方法有40多種，其中最常見的焊接方法是熔焊。我們經常能在施工現場看見工人師傅採用的焊接方法就是熔焊。

電弧

圖片來源：Romesis Panteleimon - Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

熔焊是先把需要焊接的工件接口加熱熔化進行的焊接。目前常用的熱源包括有火焰、電弧、超聲波、摩擦、等離子、微波等等。其中使用最廣泛的焊接熱源是電弧，你看到的冒火花的焊接方式，通常就是使用電弧作為熱源的電弧焊。

電弧焊的焊鉗和焊條

圖片來源：Wikimedia Commons, Public Domain

電弧實質上是一種氣體放電現象。電弧溫度很高，可以將焊條和鋼材局部加熱到熔化狀態，焊條是電極和填充金屬，焊條一端熔化的金屬和被熔化的鋼材熔合在一起，形成熔池。隨著熱源離開，熔池中的液態金屬逐步冷卻後就形成固態焊縫，這樣兩塊鋼材就被焊在一起了。

電弧焊的焊接接頭

圖片來源：KOMATSU Ltd - Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.1

通過焊接方式把兩塊鋼材連接在一起的部分稱為焊接接頭，焊接接頭包括焊縫和熱影響區兩部分。焊接接頭的質量會影響整個工件或設備的質量和使用壽命。

古印度德里鐵柱

圖片來源：Sujit kumar - Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

焊接作為現代工業中一種不可缺少的加工工藝方法，有著十分悠久的歷史。公元前340年，人們就採用焊接技術製造了重達5.4噸的古印度德里鐵柱。

可以進行自動焊接的機械臂

圖片來源: Orange Indus - Wikimedia Commons, CC BY 3.0

人們對於焊接的研究一直沒有停止，以後的焊接製造廠的焊接現場，可能只有機器在精準高效焊接，工人師傅可能只需要呆在機械控制室，這樣做不僅可以提高焊接質量和效率，還降低勞動強度，解放了人力呢。

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