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氫氣焊接

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朗繆爾申請專利時所用的電極草圖

原子氫焊接(Atomic hydrogen welding,簡稱AHW)是一種弧焊焊接程序,在氫氣的屏蔽氛圍下在兩電極間產生電弧。原子氫焊接技術由歐文·朗繆爾研究氫原子時所發明。焊接過程中,電弧會有效率地把氫分子分解成氫原子,當氫原子再度復合時就會產生大量的熱能,進而產生高達3400至4000 °C的高溫。如果沒有電弧,普通的氫氧炬只能產生2800 °C。[1]原子氫焊接產生的高溫是目前已知焊接用焰第三高的溫度,僅次於二氰乙炔焰的4987 °C及焰的4525 °C。而較常見的乙炔焰也只能提供3300 °C的溫度。原子氫焊接的裝置有許多別名,例如原子氫焰(atomic hydrogen torch)、初生氫焰(nascent hydrogen torch)、朗繆爾之焰(Langmuir torch)等。整個焊接過程也可以稱作原子弧焊(arc-atom welding)。

原子氫焊接技術可以用來處理難熔金屬的焊接,難熔金屬中熔點最高的鎢大概在3422 °C時熔化。這項技術的另一樣好處是,氫氣氣氛也可以作為遮蔽氣體英語shielding gas,防止氧化及其他元素如等所產生的汙染,確保被焊金屬的性能不至於嚴重下降,也因此不需要再額外添加助焊劑

電弧的維持與工件、零件被焊互為獨立事件。氫氣的成分主要由雙原子的(H2)分子構成,但氫氣當靠近電弧附近的600 °C(1,100 °F)高溫時,氫分子分解成氫原子並吸收電弧的大量熱量。當這些氫原子撞擊到較冷的表面,如工件欲焊處時,則又重新形成雙原子的氫分子,在鍵結生成時釋放大量能量。原子氫焊接的能量可以透過電弧與工件表面的距離輕易調節控制。原子氫焊接後來會被熔化極氣體保護電弧焊的技術所取代,純粹只是因為鈍氣的取得變便宜、變容易了。

原子氫焊接的過程中,金屬焊料英語filler metal可能會用得到也可能用不到。焊接過程電弧的維持與工件、零件被焊兩者互為獨立事件。只有在電弧碰觸到工件的時候,工件才會變成電路的一部分,工件和電極間才會產生電壓。

參見

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參考文獻

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  1. ^ 存档副本. [2008-01-26]. (原始內容存檔於2008-01-11). 
  • Norton science encyclopedia 1st and 6th edition copyright 1921–1950 and 1976
  • Van Nostrand's Encyclopedia of Science (Pg. 1311)
  • Welding Handbook Vol. 2 Library of Congress number 90-085465 copyright 1991 by American Welding Society
  • Kalpkjian, Serope and Steven R. Schmid. Manufacturing Engineering and Technology textbook Fifth edition. Upper Saddle River: Pearson Education, Inc., 2006
  • Atomic Hydrogen Welding. Specialty Welds. [2008-01-26]. (原始內容存檔於2014-10-19). 
  • Atomic-Hydrogen Welding. Odhams Practical & Technical Encyclopaedia. 1947 [2008-01-26]. (原始內容存檔於2008年1月11日). 
  • Atomic Hydrogen Blowtorch. Lateral Science. [2008-01-26]. (原始內容存檔於2008年1月11日).