有一份緊固件標準設了強度上限，因為那個零件必須被焊上去

本頁不給任何焊接、製程或選用建議，本站也不是焊接耗材的供應商。 它報告的是一份標準規定了什麼。 本篇同樣不是從論壇提問來的： 搜尋 stud welding 與 welded stud strength 都沒回到相關提問， 所以這一篇從本站自己的覆蓋缺口出發，而那個缺口是靠「對緊固件家族做零命中掃描」找到的。 在這一頁之前，本站從來沒有出現過 weld stud、ceramic ferrule 或 shear connector 這些詞。 本站平常用的瀏覽器工具仍然連不上。

一份被歸在「焊接」底下的緊固件標準

這份文件的標題是《Welding：Studs and ceramic ferrules for arc stud welding》， 第三版，2017 年。這是本站第一次使用它。 它的引言把範圍放得很開：所規定的螺柱型式 「represents customary applications」，而本文件 「can be used in all fields of the metal-working industry」。

它的引用標準清單，洩漏了這其實是一份披著焊接標題的緊固件標準。 它指向碳鋼與合金鋼緊固件的性質等級標準、不鏽鋼緊固件標準、電鍍層標準與緊固件公差標準， 旁邊才是焊接位置、材料分組的技術報告、不鏽鋼化學成分標準與線材標準。 螺柱先繼承了普通緊固件那一整套器械，然後才被疊上焊接的要求。

進入正題之前，有兩個小地方值得記下來。它的術語章全文如下： 「No terms and definitions are listed in this document.」 一個存在只為了說自己是空的的章。 而在符號表裡，夾在各種直徑與高度之間的是 c_d，「頭部裂紋的深度」。 一個被指派給裂紋的尺寸符號：這告訴你那道裂紋是一個帶尺寸的預期特徵，不是一個缺陷。

十三種型式、三種製程，以及一欄大半是空的套圈

第一張表列出本文件涵蓋什麼，而它是按焊接技術而不是按緊固件形狀組織的。 依本站計數，共有三種技術、十三種螺柱型式。

• 使用陶瓷套圈或遮護氣體的拉弧螺柱焊，涵蓋八種：全螺紋、近全螺紋、部分螺紋、縮桿螺紋、無螺紋、絕緣釘、內螺紋螺柱，以及剪力釘
• 短週期拉弧螺柱焊，涵蓋三種：帶凸緣螺紋、無螺紋、內螺紋螺柱
• 尖端引弧螺柱焊，用不同的符號再涵蓋同樣那三種形狀

每一種型式都有一個兩字母的符號，而每一列還有一欄放它的陶瓷套圈符號。 那一欄在第一種技術底下是填滿的，在另外兩種底下是破折號。 這份標準標題裡的兩樣東西，其中一樣只適用於它裡面三種製程中的一種。

剪力釘是唯一一列在套圈欄裡放了兩個符號、而不是一個的。 而一條註把清單留成開放的： 「Further types of stud and ceramic ferrules can be specified as required for special applications.」

同一張表裡，四種不同形狀的要求

接著是材料表，本頁的標題就出自那裡。 依本站計數，它用四種不同的形狀陳述機械要求，而只有第一種是緊固件買家預期的樣子。

• 用引用的方式。拉弧那幾種螺紋與無螺紋型式是碳鋼緊固件標準的性質等級 4.8，或不鏽鋼緊固件標準裡六個代號之一，而機械性質就是那些文件本身
• 只有天花板。絕緣釘是低碳鋼鍍銅，抗拉強度小於每平方毫米 450 牛頓；或沃斯田鐵系不鏽鋼，抗拉強度小於 700
• 只有地板。第一級剪力釘要求抗拉至少 450、降伏至少 350、伸長率至少 15 %
• 兩端封閉的區間。第二級剪力釘要求抗拉從 400 到 550，伸長率至少 20 %；第三級用兩個具名的不鏽鋼成分，要求從 500 到 780，伸長率至少 25 %

在一個緊固件上看到「最大強度」，是真的很少見的事。 在本站其他每一個地方，強度都是地板，超過它最多只是浪費錢。 在這裡，超過它會讓那個零件落到規格之外，而理由就在同一張表裡： 剪力釘那幾級同時帶著化學成分的限值，包括碳含量不超過 0,2 %， 以及碳當量一級不超過 0,38、另一級不超過 0,35。

那些是可焊性的限值。 這個零件不是被要求盡可能強。它是被要求能可預測地熔進母材裡， 而靠化學成分買來的強度，正好和那件事作對。 我們不解釋碳當量怎麼算，因為這份標準沒有給公式，而它為材料分組所指向的那份文件本篇沒有讀。

一根螺柱裡的兩種金屬，以及用拉伸證明的剪力

同一條裡還有一個值得知道的構造。 「Studs may consist of two different materials combined by friction welding (dual-material stud).」 螺柱可以由兩種不同的材料以摩擦焊結合而成。而那條註說明了為什麼： 要焊的那一段對應母材，以避免熔焊時異種材料的問題，其餘部分一般是高合金鋼， 以提升耐蝕性。

所以：一個緊固件、兩種金屬、用第三種製程接起來， 就為了讓「會變成焊道的那一端」和它要被焊上去的東西相同。 把兩種金屬放在一起，平常擔心的是之後會怎樣； 在這裡，設計的著眼點是「當下」會怎樣。

緊接著在「剪力強度」這個標題底下的，是單獨一句： 「Shear strength shall be checked by testing the minimum tensile strength of the studs.」 剪力釘之所以叫剪力釘的那個性質，是用拉伸試驗來驗證的。 這一手很眼熟，而同樣的直覺出現在任何 試驗結果必須被小心歸屬到它真正量了什麼的地方。

「符合本標準」是買方要求才有的東西

最後一段，出自訂購那一條。訂購時製造商必須取得四樣東西，而第一樣是有條件的： 「a reference to this document if the purchaser demands compliance」， 接著是數量、完整的產品代號，以及雙方議定的其他要求， 並以低溫要求作為例子。

「符合本標準」是訂購資訊裡的一個項目，在買方要求時才被提供。 這和本站在螺栓的一般要求標準裡找到的那個預設是同一個形狀： 沒有被寫出來的屬性，是由製造商而不是由文件來決定的。

同一條裡另外兩項規定也值得帶走。有塗層的螺紋螺柱，其公差 適用於塗覆之前。 而除非另有規定，短週期與尖端引弧那六種型式中性質等級 4.8 者 應以電鍍銅供貨。那是一個被正面寫出來的預設表面處理，而不是被留白。

這篇確定了什麼，又沒確定什麼

• 弧焊螺柱與其陶瓷套圈確實有一份國際標準，第三版 2017 年，而本站從未使用過它
• 依本站計數，它涵蓋三種焊接技術與十三種螺柱型式，而套圈符號只給在第一種技術底下，另外兩種是破折號
• 絕緣釘有的是抗拉強度上限，不是下限，依材料為小於 450 或小於 700 牛頓每平方毫米
• 兩級剪力釘的抗拉強度是兩端封閉的區間，400 到 550，以及 500 到 780
• 剪力釘那幾級帶著化學成分限值，包括碳與碳當量的上限，那是可焊性的約束，不是強度的約束
• 一根螺柱可以是兩種材料摩擦焊起來的，好讓要焊的那一端與母材相同
• 剪力強度是用拉伸試驗驗證的，只用了一句話
• 「符合本標準」是在買方要求時才提供的訂購資訊
• 尺寸章與其後各章我們沒有讀，本頁不出現任何螺柱尺寸。本篇沒有為此讀過任何被引用的標準，碳當量的公式這裡也沒有給
• 本頁不給任何焊接、製程或選用建議

值得帶走的是那個反轉。一個靠熔化來安裝的緊固件，必須被規範成「能好好熔化」， 而那件事把強度從一個要極大化的東西，變成一個要保持在帶子裡的東西。 這是一個有用的提醒：性質等級是某個問題的答案，而那個問題並不總是「多強」。

這一篇屬於第 1 步，母材。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件；至於為什麼順序做反了是重工而不是微調，見指定一顆螺絲。

常見問題

焊接螺柱有標準嗎？

有。一份關於弧焊螺柱與陶瓷套圈的國際標準，第三版，2017 年。它規定要求、尺寸、材料與機械性質，而引言說本文件可用於金屬加工業的所有領域。

有任何緊固件標準設了強度上限嗎？

這一份有。對絕緣釘那個型式，它給的是低碳鋼鍍銅時抗拉強度小於每平方毫米 450 牛頓，或沃斯田鐵系不鏽鋼時小於 700。那些是天花板，不是地板。

為什麼會有上限？

同一張表對剪力釘那幾級帶著化學成分限值，包括碳不超過 0,2 %、碳當量依級別不超過 0,38 或 0,35。那些是可焊性的約束。本頁不給碳當量的公式，因為這份標準沒有寫。

有哪些級別給的是區間而不是單一界限？

兩級剪力釘。其中一級要求抗拉強度從 400 到 550 牛頓每平方毫米、伸長率至少 20 %；另一級用兩個具名的不鏽鋼成分，要求從 500 到 780、伸長率至少 25 %。

涵蓋幾種螺柱？

依本站計數是十三種，橫跨三種焊接技術：使用陶瓷套圈或遮護氣體的拉弧焊、短週期拉弧焊，以及尖端引弧焊。每一種型式都有一個兩字母符號。

它們都要用陶瓷套圈嗎？

不是。套圈符號那一欄只在拉弧那種技術底下被填滿，另外兩種是破折號；所以標題裡的兩樣東西，其中一樣只適用於裡面三種製程中的一種。

一根螺柱可以由兩種材料做成嗎？

可以。標準說螺柱可以由兩種不同材料以摩擦焊結合，並註明要焊的那一段對應母材，以避免熔焊時異種材料的問題，其餘部分一般是高合金鋼以提升耐蝕性。

剪力強度怎麼檢驗？

標準用一句話說：剪力強度應以試驗螺柱的最小抗拉強度來檢驗。

依這份標準訂購是自動的嗎？

它被列為訂購資訊。製造商應取得「在買方要求符合性時，對本文件的引用」，連同數量、完整產品代號，以及雙方議定的其他要求。

參考資料

• ISO 13918:2017 第三版《Welding：Studs and ceramic ferrules for arc stud welding》。免費預覽十二頁，涵蓋目次、引言與第 1 至 5 章，含型式表與材料及機械特性表

術語章、符號表，以及材料與機械特性表，都各自算繪成頁面圖檔核對過。這是本站第一次使用這份標準，在這一頁之前，weld stud、ceramic ferrule 與 shear connector 這些詞在站上任何地方都沒有出現過。尺寸章與其後各章沒有讀，本頁不出現任何螺柱尺寸。被引用的那些標準本篇都沒有讀，包括性質等級、不鏽鋼、鍍層、公差、線材、不鏽鋼成分與材料分組那幾份；表格指向它們的地方，本頁只報告「它指向了」。碳當量的公式沒有給，因為這份標準沒有寫，而它為材料分組所指向的文件本篇沒有讀。以下是本站自己數的，不是標準說的：它涵蓋三種焊接技術與十三種螺柱型式；套圈符號欄在一種技術底下被填滿、另外兩種是破折號；以及材料表用四種不同形狀陳述機械要求。2008 年的第二版有下載，但本頁沒有引用它的任何內容。本篇不是從論壇提問來的：搜尋 stud welding 與 welded stud strength 都沒回到相關提問，所以改從「對緊固件家族做零覆蓋掃描」找到的缺口出發。本頁不給任何焊接、製程或選用建議，也不點名任何廠牌。本站平常用的瀏覽器工具仍然連不上。