旋轉摩擦熔接在鋼筋續接器製造中的應用
— 邁向全自動化與無人化生產的新世代**
鋼筋續接器（Rebar Coupler）已成為現代建築、基礎工程與隧道工法中不可或缺的連接技術。傳統續接器的加工方式多以車牙、套筒銑削或液壓壓接的方式完成，然而在追求更高接頭強度、更低能耗與更穩定品質的市場需求下，旋轉摩擦熔接（Rotary Friction Welding, RFW）正逐漸成為鋼筋與套筒接合技術的主流方向。
本文將介紹旋轉摩擦熔接的原理、其在鋼筋續接器製程中的優勢，以及如何藉由機械自動化與感測技術，實現真正「全自動無人化」的智慧工廠。
一、旋轉摩擦熔接原理與特性
旋轉摩擦熔接是一種固態焊接技術，依靠鋼材之間的摩擦熱使材料塑化，再施加軸向推力讓兩端材料鍛壓結合。全程不需加入填充材料，也不使材料完全熔融，屬於高強度、低能耗的焊接方法。
其核心特性包含：
- 固態接合，不產生熔池
避免傳統熔接中的氣孔、裂縫及金屬偏析問題，焊接品質穩定。 - 高強度接頭
摩擦焊接頭可達甚至超越母材強度，適用於高規格鋼筋續接器如 A 級、B 級全扣型。 - 能耗低、效率高
旋轉摩擦焊只需短時間摩擦與鍛壓，能耗遠低於電弧或雷射焊接。 - 尺寸一致性極佳
適合大量量產，提高續接器尺寸標準化。
二、鋼筋續接器使用旋轉摩擦熔接的優勢
在續接器製造中，旋轉摩擦熔接能直接將套筒與鋼筋端頭以固態方式接合，使續接器具備卓越的結構一致性。其優勢如下：
1. 減少加工工序，提高產能
傳統做法通常需要以下流程：
- 車牙加工
- 套筒銑削
- 深孔鑽孔
- 套筒攻牙或滾牙
而摩擦焊可直接將鋼筋與套筒固態鍛壓成一體，省去大量切削與車牙工序，大幅縮減製作時間。
2. 焊接強度高、品質一致
固態焊能避免熔接缺陷，使整批產品都能穩定達到規範要求（如 ACI 318、ISO 15835、JIS G 3112 等）。
3. 能耗低、安全性高
無高溫電弧、無熔渣、環境更安全，也無需焊條或填料，整體成本降低。
4. 適合大型與高強度鋼筋
摩擦焊可輕鬆應對：
- D16–D40 標準鋼筋
- SD490、HRB500以上高強鋼筋
- 甚至可用於橋梁、核電工程的高規格鋼材
三、全自動無人化產線架構（智慧工廠模式)
要讓摩擦焊製程真正落地，需要整合自動化控制、感測器與資料回饋。以下為一套可實現「全自動無人」的完整方案架構：
自動上料與定位系統
- 機械手臂或伺服定向送料機將鋼筋胚料送入摩擦焊機
- 光學感測器檢測鋼筋直徑、長度
- 自動夾持並校正中心軸線
- 確保焊接前的同心度與夾持力標準化。
智能旋轉摩擦熔接模組
此模組為整個產線的核心，包括：
- 高轉速伺服主軸
- 自動加壓系統（可精準控制鍛壓力）
- 摩擦時間、轉速、推力全數字式控制
- 實時監控溫度、扭矩與位移
焊接過程中，每一支續接器皆可產生完整的「焊接曲線紀錄」，做為品質可追溯證據。
AI 品質檢測系統
焊接後由視覺系統與三座標量測設備進行：
- 焊瘤高度
- 同心度
- 焊接縮短量
- 表面缺陷辨識
AI 影像辨識可在毫秒級判定是否合格，提高效率並降低人工檢查錯誤。
自動攻牙或滾牙整合（選配）
若製程需要車牙型續接器（ISO 15835 Type 2），可將滾牙機整合於後段：
- 自動進刀
- 自動量測牙距
- 自動塗油
- 確保每一支套筒規格一致。
AGV 或自動輸送線無人搬運
焊接完成後，產品由 AGV 或自動輸送帶送往：
- 成品料架
- 連續檢驗站
- 包裝機台
- 整條產線無需人工搬運，提高安全與效率。
四、產線效益評估
實現摩擦焊全自動化後，可達成以下效益：
- 生產效率提升 200–400%
機械手臂與伺服運動可使單支焊接週期縮短至數秒至十餘秒。
- 廢品率降低至 <0.5%
自動化控制確保每一次焊接的扭矩、推力、溫度一致。
- 人力需求減少 80% 以上
產線可在夜間無人運轉，僅需巡檢人員。
- 能耗較傳統熔接或車牙削切降低 30–60%
- 全面資料化與可追溯性
每支續接器都有焊接數據紀錄，可作為檢驗與工程履約的證明。
五、結語：鋼筋續接器生產的下一個里程碑
旋轉摩擦熔接為鋼筋續接器製造帶來全新革命。
它不僅能提供更高的接頭品質與一致性，也能在自動化整合後實現真正的「智慧工廠」。從上料、焊接、檢測到成品打包均可無人化運作，並且降低能耗、提升效率，是未來高強度鋼筋續接技術的最佳解決方案。
在建築、自動化與鋼鐵三者交會的時代，摩擦熔接將會是鋼筋接合技術走向高品質、高效率與全面數位化的關鍵核心。