國立屏東科技大學團隊推動活性氬弧銲接技術，透過在金屬接合處塗覆薄層活性劑，成功提升銲道熔深並減少加工施銲次數。這項創新製程改善不僅顯著縮短製造工期與降低耗材使用，更為金屬加工業提供低門檻的節能減碳轉型路徑。
簡化傳統金屬加工流程 提升熔深與作業效率
金屬加工領域廣泛採用的傳統氬弧銲接，雖然具備接合品質優良且適用於不銹鋼、鈦合金與鋁合金等多種材質的優點，但其銲道熔深較淺一直是製程上的瓶頸。當製造商處理中厚度板材時，通常必須事先進行工件接頭開槽，並透過多次添加鎢極銲條填料進行多道次施銲，這不僅耗費大量工時，也提高耗材使用量與電力能源消耗。
屏科大材料工程系團隊發展的活性氬弧銲接，則是在施銲前於接合處塗上微量化學活性劑。當電弧引燃時，活性劑會改變電弧物理特性與熔池內部的流體行為，讓熱能深入金屬內部，進而大幅增加銲道熔深。如此一來，過去必須經過複雜開槽與反覆填料施銲的工件，就能簡化為少數道次甚至一次完成。
工期大幅縮減至四成 展現低成本轉型效益
以實際應用於 8mm 厚度的不銹鋼設備構件為例，傳統工法通常需要執行三道添加填料的施銲作業。在導入活性氬弧銲接技術後，可簡化為單道且無須填料即可完成接合。在實際產品的生產測試中，這項技術將整體生產工期從原本的 3 個月大幅縮短至約 1.2 個月，展現出高度的生產效率優勢。
縮短施銲時間與減少填料數量，直接效益就是降低製程中的電能消耗與材料損耗。為了協助產業接軌新技術，研究團隊透過現場實務操作與銲道斷面比較，讓企業能精確評估該技術導入後的成本效益與品質穩定度。
走入企業生產現場 推動既有製程優化落地
面對全球淨零轉型壓力與工廠缺工挑戰，許多傳統製造業常認為減碳需要投入龐大資金更換自動化設備或新型產線。然而，屏科大研究團隊強調，製造業優化不一定要從最複雜或最昂貴的設備更新開始，將每天反覆執行的既有工序進行精細微調，同樣能累積出可觀的減碳效益。
學術研究要進入產業應用，關鍵在於符合現場實務需求。研究團隊深入工廠第一線，評估既有設備規格、產品技術標準與生產流程，將實驗室研發的活性劑配方與銲接參數轉化為可直接套用於現有產線的解決方案，幫助傳統工廠在有限預算下順利達成製程升級。
永續觀點
在推動淨零碳排的過程中，許多企業往往過度關注大型能源設備替換或高昂的再生能源採購，卻忽略了「範疇二（外購電力）」排放有很多時候藏在日常製造細節中。焊接作業長時間使用高功率電弧，是金屬加工業主要的電力消耗來源之一。透過材料科學的輔助，減少一道工序或縮短一半施銲時間，即是在不增加設備資本支出（CapEx）的前提下，直接降低單位產品的碳足跡。
對於希望邁向綠色轉型的製造企業而言，第一步可先進行製程節能盤查，找出如焊接、加熱或切割等高度耗能且重複性高的工序。透過產學合作引進輕量化的材料或化學輔助技術，不僅能減輕高碳排帶來的碳費財務壓力，同時也能改善現場工作環境並提升產能，展現務實的永續競爭力。
名詞與背景
氬弧銲接（TIG Welding / GTAW）：全名為非消耗性鎢極非鐵金屬惰性氣體保護銲接。利用鎢棒作為電極，並通入氬氣保護熔池不被空氣氧化。雖然銲接接頭品質精細且適用材質廣泛，但熱輸入相對分散，傳統工法對於厚板材料的熔深能力較弱。
活性氬弧銲接（Active TIG, A-TIG）：於銲接前在金屬表層刷塗含特定氧化物或氯化物的活性劑。活性劑在受熱揮發後，會改變金屬熔池的表面張力梯度（馬蘭哥尼效應），使熔池流體對流方向由中心向外轉為由外向中心收聚，同時使電弧壓縮收斂，從而在同等功率下將銲道熔深提升數倍。
綠色製造與範疇二減碳（Scope 2 Carbon Reduction）：綠色製造旨在生產過程中最小化環境污染與資源消耗。依據溫室氣體盤查協定（GHG Protocol），「範疇二」係指企業因外購電力、蒸汽或熱能所產生的間接溫室氣體排放。提升製程能源利用效率、縮短設備用電時間，是企業削減範疇二排放最直接的方式。
常見問題
什麼是活性氬弧銲接技術？
活性氬弧銲接是在金屬接合面塗覆薄層化學活性劑後進行銲接，能改變電弧物理性質與熔池對流，大幅增加銲道熔深。
導入活性氬弧銲接對企業減碳有何實際幫助？
該技術能減少接頭開槽與施銲道次，進而降低焊接電力使用量與金屬填料消耗，縮短工期並減輕碳排放。
傳統製造業導入這項技術需要採購全新大型設備嗎？
不需要，該技術屬於既有製程優化，企業能在現有銲接設備基礎上搭配活性劑與參數微調，以較低成本完成升級。