1、螺柱焊（stud welding ）將螺柱一端與板件(或管件)表面接觸并通電引弧，待接觸面熔化后，給螺柱一定壓力完成焊接的方法。    螺柱焊釘螺柱焊（stud welding）是將螺柱一端與板件（或管件）表面接觸，通電引弧，待接觸面熔化后，給螺柱一定壓力完成焊接的方法。電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘適用高層鋼骨結構建筑、工業(yè)廠房建筑、公路、鐵路、橋梁、塔架、汽車、能源、交通設施建筑、機場、車站、電站、管道支架、起重機械及其它鋼結構等。簡介主要由螺柱焊電源和焊槍組成. 電弧螺柱焊的基本原理是在待焊螺柱與工件間引燃電弧，當螺柱與工件被加熱到合適溫度時，在外力作用下，螺柱送入工件上的焊

2、接熔池形成焊接接頭。根據(jù)焊接過程中所用焊接電源的不同，傳統(tǒng)電弧螺柱焊可以分為普通電弧螺柱焊和電容儲能電弧螺柱焊兩種基本方法 螺柱焊原理分析螺柱焊是將金屬螺柱或其他緊固件焊接在工件上的方法。實現(xiàn)螺柱焊接的方法有多種，如：拉弧式螺柱焊、儲能式螺柱焊、電阻焊、凸焊等。與之相對應的焊機也有所不同，分別為拉弧式螺柱焊機、儲能式螺柱焊機、電阻焊機、凸焊機等。 1螺柱焊機在國內(nèi)有多種非正規(guī)稱法，如種焊機，植焊機，種釘機，植釘機，植焊機，螺釘焊機，螺絲焊機等等，均是指螺柱焊機。 儲能式螺柱焊機 儲能式螺柱焊機采用大容量電容作為焊接能量的來源，通過可控硅精確控制放電時間，以瞬間低電壓-強電流的方式將螺柱尖端迅速

3、熔化，使螺柱和工作面間隙快速合并，將螺柱牢固的焊接在工作面上，整個過程持續(xù)約1-3ms。 儲能式螺柱焊機的工作原理簡圖如下：    螺柱焊原理圖儲能式螺柱焊機采用220V交流電，通過變壓器1降壓，再通過整流橋2將交流電變?yōu)橹绷麟?，?jīng)過雙向整流管3和充電電阻向電容6充電。由智能芯片精確控制可控硅5，使儲能電容6瞬間釋放全部電量完成整個焊接過程。 儲能式螺柱焊機廣泛運用于鈑金工程、電子業(yè)開關柜、試驗和醫(yī)療設備、食品工業(yè)、家電工業(yè)、通訊工程、工業(yè)全套炊具、辦公室和銀行設備、投幣式督貨機、玻璃幕墻結構和絕緣技術等。 螺柱焊的特點1.非常節(jié)省時間和成本所有螺柱焊的結構不用鉆孔，沖孔，

4、車螺紋，鉚接，擰螺紋和精整等步驟。 2.不斷擴展結構設計的應用潛力在螺柱焊時起焊接過程是短時間，大電流和較小的熔深。因此，可以焊接到很薄的板材上。對于使用陶瓷環(huán)拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊的板厚可以到1mm。電容放電拉弧螺柱焊可以到0.6mm，而儲能式螺柱可以到0.5mm。 螺柱焊的工件必須是從一側焊接。 能在全位置焊接，借助于擴展器可以焊接到受限制的垂直隔板上。 由于是短時間焊接且焊后很少變形，故不需要修整。 因為焊接的結構不需要鉆孔，故不會造成泄漏。 螺柱焊的接頭可以達到很高的強度，即螺柱焊的接頭強度大于螺柱本身強度。 在鍍層或高合金板材焊接后，背面沒有印痕。 3.良好的經(jīng)濟性螺柱焊相對于

5、其他焊接方法的優(yōu)點，在于焊接功率上。對于批量生產(chǎn)的工件，在很短的焊接時間（3-980ms）內(nèi)可打到8-40個/min（根據(jù)不同直徑螺柱和不同焊接功率）。而自動送料螺柱焊機可以達到60個/min的超高效率。 標準的螺柱是低成本的。 螺柱焊設備和焊槍具有多種類型，設備的購置費用相對較低。 根據(jù)產(chǎn)品，可以制成多工位自動焊機，或高精度龍門式數(shù)控自動焊機。 螺柱焊具有較高的質(zhì)量再現(xiàn)率和較小的廢品率。 注意事項螺柱焊在應用中要注意：螺柱焊也和其他熔化焊一樣，對鋼中的含碳量有一定限制對于結構鋼螺柱，含碳量應在0.18%以內(nèi)，而母材的含碳量應在0.2%以內(nèi)。 要根據(jù)螺柱焊的不同方法，按推薦的螺柱材料和母材組合

6、可焊性施焊，否則螺柱和母材相互之間會有不熔性。 超出推薦范圍以外的螺柱材料和母材組合要通過試驗確定可焊性儲能式螺柱焊結構設計 螺柱焊機在國內(nèi)有多種非正規(guī)稱法，如種焊機，植焊機，種釘機，植釘機，螺釘焊機，螺絲焊機，電容儲能螺柱焊機等等，均是指螺柱焊機。螺柱焊是將金屬螺柱或其他緊固件焊接在工件上的方法。實現(xiàn)螺柱焊接的方法有多種，如：拉弧式螺柱焊、儲能式螺柱焊、電阻焊、凸焊等。與之相對應的焊機也有所不同，分別為拉弧式螺柱焊機、儲能式螺柱焊機、電阻焊機、凸焊機等。 儲能式螺柱焊儲能式螺柱焊機采用大容量電容作為焊接能量的來源，通過可控硅精確控制放電時間，以瞬間低電壓-強電流的方式將螺

7、柱尖端迅速熔化，使螺柱和工作面間隙快速合并，將螺柱牢固的焊接在工作面上，整個過程持續(xù)約1-3ms。 儲能式螺柱焊機的工作原理簡圖如下：儲能式螺柱焊機采用220V交流電，通過變壓器1降壓，再通過整流橋2將交流電變?yōu)橹绷麟?，?jīng)過雙向整流管3和充電電阻向電容6充電。由智能芯片精確控制可控硅5，使儲能電容6瞬間釋放全部電量完成整個焊接過程。儲能式螺柱焊機廣泛運用于鈑金工程、電子業(yè)開關柜、試驗和醫(yī)療設備、食品工業(yè)、家電工業(yè)、通訊工程、工業(yè)全套炊具、辦公室和銀行設備、投幣式督貨機、玻璃幕墻結構和絕緣技術等。 螺柱焊接的方法和分類螺柱焊接是把金屬螺柱或類似零件，經(jīng)過瞬間加壓和放電，將整個端面焊于工

8、件上的一種焊接方法。螺柱焊接一般被分為兩個大類：儲能式螺柱焊、拉弧式螺柱焊。螺柱焊技術始創(chuàng)于上世紀70年代的歐洲，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已成為一項獨立的焊接技術，在世界各國被廣泛應用。在我國，螺柱焊尚屬于新興技術，相關技術資料十分匱乏，國內(nèi)對螺柱焊的技術研發(fā)和應用水平也處于較低階段。儲能式螺柱焊標準的中文名稱為“電容放電尖端引燃螺柱焊”，其特點是通過大容量電容（俗稱超級電容）存儲電荷，再通過晶閘管瞬間放電，將螺柱尖端熔化并牢固粘接在工件上。其焊接特點是：焊接時間短（1-3 ms），焊接熔池較淺（適合薄板焊接），焊接變形小，焊接強度高（大于板材與螺柱本身強度）。代表型焊機有：CD 1501、CD

9、2301、CD 3101儲能式螺柱焊又分為兩種焊接方式（焊槍不同）：1. 直接接觸式螺柱焊：即通常所說的壓力式螺柱焊，焊槍僅有壓力調(diào)節(jié)功能代表型焊槍為：C 08適合焊接低碳鋼、不銹鋼、黃銅焊釘不適合焊接鋁焊釘2. 有引燃間隙式螺柱焊：即通常所說的提升式螺柱焊，焊槍具有提升調(diào)節(jié)和壓力調(diào)節(jié)功能代表型焊槍為：CA 08適合焊接低碳鋼、不銹鋼、鋁焊釘不適合焊接黃銅焊釘拉弧式螺柱焊拉弧式螺柱焊的特點是變壓器的放電時間精準（精確到1 ms）。其焊接特點是：焊接熔池深（適合焊接熱軋板，厚板），焊接強度更高（適合焊接大直徑螺柱）代表型焊機有：SC 2401、ARC 500、ARC 800、ARC 1550拉弧

10、式螺柱焊分為多種焊接方式：1. 短周期拉弧焊：焊接時間在100 ms以下的拉弧式螺柱焊稱為短周期拉弧焊儲能式短周期拉弧焊：這種焊接方式較為特殊，使用220V交流電，并使用大容量電容充放電進行焊接，焊接時間固定為10 ms，專為造船工業(yè)的船體保溫系統(tǒng)而設計。代表型焊機為：SC 2401螺柱直徑一般為 3 - 5短周期拉弧焊：焊接強度和熔池深度大于儲能式螺柱焊，低于長周期拉弧焊，短周期拉弧焊常搭配氣體保護進行焊接，可得到更好的焊接效果代表型焊機有：ARC 500、ARC 800、ARC 1550螺柱直徑一般為 3 - 122. 長周期拉弧焊：焊接時間在100 ms - 2000 ms的拉弧式螺柱焊

11、成為長周期拉弧焊，多用于焊接直徑10 mm以上的螺柱。瓷環(huán)保護長周期拉弧螺柱焊：較大直徑的螺柱一般都采用此種焊接方式。焊接特點：熔池深，熔池成型好，焊接強度最大氣保護長周期拉弧螺柱焊：長周期拉弧焊有時也采用氣保護方式，一般用戶螺柱直徑不太大的場合，氣保護拉弧焊會降低熔池深度。代表型焊機有：ARC 500、ARC 800、ARC 1550輔助材料的種類和作用在拉弧螺柱焊時有時需要用輔助材料以能達到優(yōu)質(zhì)焊接。這些輔助材料是陶瓷環(huán)和供給保護氣體。它們用作輔助引燃和在螺柱引燃尖端脫氧，螺柱焊不使用輔助材料叫做電弧無保護自然燃燒。由于大氣的滲透增加了焊接時飛濺物的生成，很強的氧化和出現(xiàn)焊接氣孔。焊縫加強

12、高會不均勻和不美觀，焊接強度也會下降。在螺柱焊大量生產(chǎn)時，對于6 mm直徑的螺柱人們以降低焊接時間(10-30 ms)和增加焊接電流強度的方法來達到較強的焊接強度和較好的焊縫外形以及減少對氣孔生成的反應時間。使用螺柱尖端帶有浸入法蘭，增加焊接平面能達到增加強度。但是對大直徑螺柱要附有條件地使用下列輔助材料。 1. 陶瓷環(huán)對于直徑超過10 mm螺柱最普遍的是采用陶瓷環(huán)作保護。它的本質(zhì)作用有：(1) 它能聚焦電弧在工件表面上，穩(wěn)定電弧減少熱量損失和降低冷卻率以及避免電弧偏吹。(2) 因為它容許高溫，在陶瓷環(huán)燃燒室形成的金屬蒸氣可以從切口排氣逸出。這樣就阻止了大氣在工件表面停留和減少大氣與熔池金屬的

13、作用。(3) 螺柱浸入工件陶瓷環(huán)橫向位移壓力能使熔池金屬形成的焊縫加強高定型成為一個環(huán)狀形。在橫向位置上施焊直徑8 mm螺柱時，僅能使用陶瓷環(huán)焊接。陶瓷環(huán)是由便宜的物質(zhì)組成，主要成分是鎂鋁酸鹽和部分氧化鋁。重要的是要具有對溫度變化的穩(wěn)定性。但是，陶瓷環(huán)只能用于一次焊接，而且一旦熔化金屬固化后，通常是破裂除去。陶瓷環(huán)應儲存在干燥的地方，假若陶瓷環(huán)變潮應當對受潮陶瓷環(huán)加熱干燥處理。陶瓷環(huán)與螺柱裝配必須同心。傾斜和不均勻接觸陶瓷環(huán)的環(huán)口不能使用，否則影響螺柱在焊槍內(nèi)向下運動，影響焊接質(zhì)量。根據(jù)ISO 13918標準，不同類型的螺柱配用相應的陶瓷環(huán)。2. 保護氣體保護氣體能代替陶瓷環(huán)對焊接熔池起保護作

14、用，因為在電弧區(qū)的大氣被置換，這樣大大地減小焊接后氣孔的生成。大約螺柱直徑至12 mm和在自動送料螺柱焊時，使用保護氣體生產(chǎn)是可靠的。螺柱焊使用保護氣體在焊接后要注意焊縫加強高不均勻，對于16 mm直徑的螺柱使用保護氣體的經(jīng)驗是成功的。但是，要注意保護氣體電弧磁場偏移(電弧偏吹)的問題，同時也要注意保護氣體對螺柱和工件熔化起的作用，熔化金屬表面張力影響焊接加強高的形成和熔透深度。在平面位置螺柱焊時，優(yōu)先選用保護氣體是基本原則。附加陶瓷環(huán)可以改善焊縫加強高和限定電弧接近工件表面。螺柱焊在使用保護氣體時，電弧電壓下降約3V；而焊接時要得到相同的電弧功率，電流必須提高10%。對于使用具有下降曲線的電

15、流，低的電弧電壓強制達到穩(wěn)定的焊接電流。根據(jù)焊接螺柱的直徑，一般保護氣體的流量為4-8L/min.通常焊接不銹鋼螺柱用混合氣體82%Ar和18% CO2；而對于鋁及鋁合金需用75%Ar和25%He。3. 螺柱間引燃附加物通常對于使用陶瓷環(huán)拉弧螺柱焊的螺柱，焊接時間超過150ms不是帶涂(噴)鋁就是用附加鋁球。因為鋁具有低電離特性，容易引燃。由于附加物和氧的高親和力阻止了氧和碳的反應并使熔池鎮(zhèn)靜。此外，化合氮增加了焊縫的細度和減少氣孔的生成。在氣體保護拉弧螺柱焊時，使用帶鋁附加物螺柱會使焊縫加強高不均勻和覆蓋氧化皮。螺柱焊的焊接電流作為螺柱焊熱源的電弧，對于使用的電流強度和電壓應符合操作條件。拉

16、弧螺柱焊時焊接回路由焊接電源供電必須滿足短時間和高電流強度的要求。電源在工件和焊槍或焊頭之間用柔性電纜供電，電纜的截面要足夠大。在拉弧螺柱焊時，焊接螺柱直徑3-25 mm，焊接電流500-3000 A。對于焊接至12 mm直徑螺柱，電纜截面是50 mm2長度20 m；20 mm直徑螺柱需電纜截面至少70 mm2。至于95 mm2截面電纜推薦焊接更大直徑螺柱或較長的電纜。由于在接觸部位上高的電流密度要發(fā)熱，所以，接觸力要大，微小的接觸力會使電纜橡膠過早硬化。地線夾僅能固定在露出金屬光澤的平面，同時要夾緊。地線夾用銅或鍍黃銅表面，這樣能夠改善散熱。在電容放電拉弧螺柱焊和儲能式螺柱焊時，由于焊接螺柱

17、直徑較小(2-8 mm)，焊接電流5000-10000 A，所以焊接電纜截面一般為25-70 mm2，焊接電纜盡量短。在儲能式螺柱焊時，電容放電過程要保證迅速使電流均勻增加。此時焊接回路中不僅有電阻，還有電感。重要的是操作者不能將電纜敷設成線圈。只有在較長的放電操作時，焊接后焊接接頭沒有裂縫時，才能適當放長電纜并繞成螺旋形。因此，對于電容器很高的電流強度和短的放電時間饋電給工件和螺柱的接觸問題要予以特別的重視。所有焊接電源供電電網(wǎng)的功率要足夠大并確保安全供電。對于焊接整流器短時高的吸收功率會使電網(wǎng)電壓下降。而儲能式螺柱焊，在焊接程序進行時，電容器充電過程需要相對小的電網(wǎng)功率。拉弧螺柱焊的電弧1

18、. 引弧引弧是螺柱與工件接觸時產(chǎn)生。焊接電源在儲備電壓足夠情況下，接通微小電流(10-30 A)。作為引燃附加物，在螺柱尖端有附加鋁的結塊球狀物或在螺柱前端平面有鋁引燃層。因為鋁比鋼有較小的逸出功(Al：3.95 eV；Al2O3：3.17 eV；Fe：4.79 eV)。這樣電弧引燃較容易，同時用作熔池脫氧。對于短周期拉弧螺柱焊，螺柱向下運動的時候接通主電弧是必要的。一般的情況下，先導電弧沒有焊接過程。在特殊情況時，點爆能對工件表面層造成適當干擾。而先導電弧具有較高電流時可能影響工件表面。對于自動送料焊接小直徑螺柱時，先導電弧有一個電壓差調(diào)整過程。例如為了匹配主電弧使用的電流強度或焊接時間以及

19、送料時間等進行協(xié)調(diào)，根據(jù)所焊接的螺柱直徑有所不同。2. 焊接電弧拉弧螺柱焊時常用陶瓷環(huán)屏蔽。因此，不能觀察到焊接電弧。有人將陶瓷環(huán)打開90°用6000 幅/s高速攝影機跟蹤觀察焊接過程。直徑22 mm平坦螺柱尖端顯示起弧在螺柱中部，并且迅速向邊緣運動和在該處熔化。螺柱和母材迅速鋪開的熔池，呈現(xiàn)強烈的帶有噪聲沸騰的金屬蒸氣。在熄弧時人們觀察到基于螺柱和工件位置的熔池擴大及小的熔珠滴落溶解在熔池。這種噪聲和沸騰改變了電弧螺柱焊的操作過程是沒有對比工藝的。形成的焊縫帶有舒展的表面張力和鎮(zhèn)靜的熔池。當選擇焊接參數(shù)不當時(例如微小的提升高度、較長的焊接時間)能形成短路熔滴沖擊過渡。對于標準焊接

20、電源約等于提供1.5倍焊接電流值，而且爆炸性的短路過程會熔斷。結果是形成強烈的飛濺和不良的焊接。利用電壓示波波形圖觀察往上、往下電弧電壓的時候，螺柱焊焊接操作按標準提升高度值時，電弧電壓接近保持恒定值，大約30 V對于螺柱焊時用富氬混合氣時，大約保持在27V。使用附加保護氣體是用于焊接較大直徑的螺柱(19-20 mm)，使用的電流比推薦的標準電流值約大3%焊接沒有增強氣孔生成。儲能式螺柱焊的電弧1.引弧對于壓力式螺柱焊是螺柱尖端與工件接觸。在接通電容器組和電容器開始放電時，引燃尖端經(jīng)過電阻加熱變?yōu)闊釠_擊熔化和傳導電弧進入燃燒階段。電阻加熱預熱持續(xù)時間取決于電容器的容量、電流回路的電阻和電感以及

21、螺柱引燃尖端的長度。一般在0.2-0.4ms時應當達到最大電流結束。引燃尖端的規(guī)格決定引燃過程，而且直接影響焊接能量。電弧燃燒時間和引燃尖端的長度成正比例。引燃尖端的長度允差為±0.05 mm，直徑允差為±0.08 mm。根據(jù)這個允差能夠保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定。對于要焊接的螺柱，在生產(chǎn)時應盡可能的愛護，它們的引燃尖端不能變形。這一點對于鋁螺柱，特別有重要性。2.焊接電弧很短的電弧(電弧簇引燃尖端長度)控制螺柱整個前端平面并熔化。在此之際，熔化的焊縫取決于電弧功率和電弧燃燒時間。而焊接功率是由電容器放電過程期間的焊接電流和電弧電壓確定。經(jīng)過超前引燃，不僅電弧燃燒時間延長，而且電弧

22、電壓和焊接功率也增加。螺柱前端面和工件表面的狀態(tài)影響電弧電壓。隨著螺柱平面和工件熔化連接，電弧熄滅和焊接回路短路。螺柱引燃尖端燃燒重合法蘭熔化為止是焊接時間。對于提升式螺柱焊取決于螺柱的沖擊速度，同樣還有經(jīng)過施加壓力運動裝置的加速度；已經(jīng)轉換的速度影響因數(shù)和運動過程間隙電壓的波形對焊接質(zhì)量起重要作用。因為焊接時，螺柱沖擊在工件上有自由慣性，對于結實的工件通常焊槍彈簧會跳回至螺柱夾持器的原位。但是，對于薄鈑在工件焊接位置上可能會有一個振蕩過程，由于這個原因會對無缺陷的凝固過程受到影響。此外，對于“直接接觸焊接”隨著焊接位置不同，焊接時間也會有變化。電弧偏吹（磁偏吹）和補救方法電弧的弧柱是由高溫電

23、離氣體組成的柔性導體，在磁場中表現(xiàn)像一個沒有強度的導線(電磁性的偏吹)和經(jīng)過氣流(電熱造成的熱偏吹)，它的位置是不穩(wěn)定的。當在拉弧螺柱焊時，由于在螺柱前端平面電弧相對尺寸比較小，在此情況下很難固定。因此，導致電弧在固有磁場中很容易出現(xiàn)偏移。在螺柱焊時，弧柱的軸線偏離螺柱軸線，這種現(xiàn)象稱為電弧偏吹。在螺柱焊時，計人固有磁場的影響磁場有：金屬鈑材的帶電磁場；鐵磁物質(zhì)的分布量和焊鉗電纜的磁場。電弧偏吹常造成電弧不能穩(wěn)定燃燒，使焊縫成形變壞，嚴重時甚至使焊接無法進行。圖示出各式各樣電弧偏吹反應概貌和補救方法。當出現(xiàn)電弧偏吹時，螺柱會單側強烈熔化；焊縫加強高部分變?yōu)橹话凑找粋冉肽覆幕蛘吆缚p不能完全的閉

24、合?？傊?，人們從焊縫加強高的外觀就可以辨認出電弧偏吹。而且在電弧偏吹的熔化焊縫上帶有多氣孔的傾向。例如從14mm直徑的螺柱開始已經(jīng)是一個強烈電弧偏吹焊接過程的時候，有不平穩(wěn)的噪音和可見的飛濺物。在此情況下，螺柱浸入母材時有些飛濺物聚集在螺柱上和陶瓷環(huán)內(nèi)。在螺柱焊時，由于焊接電纜接到工件上的位置偏于一側，在單側帶電金屬鈑上具有高的電流強度，在電纜夾鉗側變?yōu)檩^高的磁場。因此，在電纜夾鉗的對面電弧偏吹(圖中1)。為了避免這個不希望的結果要控制金屬鈑材上流向焊接處的電流盡可能地對稱，因此，用兩個電纜夾鉗裝在合適的焊接處(圖中2)。電纜夾鉗夾在妥善處.理露出金屬光澤的鈑材上。在螺柱焊接時鄰近的兩個電纜夾

25、鉗地方，由于非對稱供電單側電流更強烈，人們從生產(chǎn)證實會有電弧偏吹。一般情況下電弧偏吹鄰近鐵磁的螺柱，而工件的影響是微小的。在相同條件時，螺柱焊接具有奧氏體工件時強烈的電弧偏吹在鐵素體附近。在奧氏體螺柱附近分布部分磁力線在空氣中，并且在此情況下對電弧的有效作用產(chǎn)生影響。鐵素體工件聚集磁力線和穩(wěn)定電弧的固有磁場。另外一方面不均勻質(zhì)量分布產(chǎn)生強烈的電弧偏吹。陶瓷環(huán)能降低電弧偏吹，因為隔墻絕緣物陶瓷環(huán)限制電弧的偏差。因此，在一段情況下實際超過16mm直徑的螺柱焊接時仍然使用陶瓷環(huán)。在工件上的一側聚集鐵磁材料時，由于鐵磁材料的導磁性能比空氣要好，從而電弧的固有磁場流向磁阻量較小方向(圖中3)。而且螺柱單

26、側強烈熔化焊縫加強高邊緣趨向微小，在冷卻時附加不規(guī)則的收縮角度，致使螺柱焊接后的位置傾斜。在實際生產(chǎn)中抵消不均分布鐵磁物質(zhì)是困難的。為了避免單側磁場，人們把在螺柱焊接時周圍不平衡質(zhì)量作為比喻。工件良好的磁性接觸是基本條件。任何一個氣隙，當磁力線經(jīng)過時是高的磁阻，磁力線可能流出降低了磁力線作用。因此，工件干凈和光滑的下料或者電纜夾鉗接地和工件邊緣相匹配是平衡作用的先決條件。在螺柱焊接的時候，工件焊接部位上有鋼鈑組成的完全相同的工藝裝備或型鈑的情況下，由于在焊接時這樣的工藝裝備會產(chǎn)生永久磁場，所以，在焊接時經(jīng)常增加電弧偏吹的次數(shù)。為了減少這種現(xiàn)象發(fā)生，使用塑料制品(例如硬織物)、鋁、奧氏體鋼或銅鈑

27、。由X5SCrNi18-10(1.4301)制成的M6螺柱在1mm厚S235鋼鈑上短時間螺柱焊時，熟知的實踐經(jīng)驗是變換它們的極性(并減小一級)使工件反向磁化以減少電弧偏吹的傾向。焊接電纜也能使電弧磁力線轉移方向，接到焊槍電纜在螺柱夾持器側面范圍已經(jīng)有微小電弧偏吹的結是(圖中5)。在鄰近焊接部位通過焊槍或電纜也會附加電弧偏吹應予以考慮。為了避免電弧偏吹，人們常常通過試驗，采用質(zhì)量分布對比其效果，如圖中4和圖中6。不僅只有全部組件完全再平衡，而且是定性的質(zhì)量平衡才有可能。但是這種情況是罕見的。在儲能式螺柱焊時，人們能從凸緣單側焊接飛濺分別識別電弧偏吹。此時雖然焊接時間短，但是，主要有高的電流強度。

28、此時在焊接處有較高的電弧引爆，較高的電流密度再次集中在螺柱帶凸緣平面，而短的電弧減少側向偏移的危險。此外也表明短的焊接時間(大約1 ms)比長的焊接時間(1.5-2.5 ms)能有較少的電弧偏吹。原則上，在螺柱焊接時焊接電源的正極接工件焊接時排斥電弧，而焊接電源的負極接焊槍吸引電弧。而電弧偏吹與電流密度成正比，并能受焊接時附加對稱質(zhì)量夾鉗和附加補償質(zhì)量(在手動焊槍有外接電纜情況下)或圍繞垂直軸旋轉焊槍的影響。焊透形狀及其重要性螺柱焊時電弧熔化螺柱和工件，并且根據(jù)螺柱的直徑、工件和操作條件形成不同的熔化區(qū)。對于一個幾乎沒有異議的焊接必須是在形成焊接熔化區(qū)后，緊接著的是沒有缺陷的凝固過程。隨著焊接

29、過程的結束焊縫成形。拉弧螺柱焊直徑超過12 mm的時候，熔池尺寸足夠，并能達到高的焊接質(zhì)量。在此時首先是螺柱與工件連接處形成凸出面。然后浸入工件，在螺柱中心熔化區(qū)密封凝固，呈現(xiàn)窄的邊緣寬度和無缺陷的焊縫加強高邊緣外觀。在過小的電弧長度情況下(較小的提升高度)，對于16 mm直徑螺柱在強烈焊接螺柱的中部存在著一定的危險。在這個螺柱中心保持電弧長度和在此區(qū)域強烈熔化的情況下，位于螺柱中部液態(tài)熔池的凝固和由于封閉的容積收縮軸向運動，不能很好地抵消。結果就會出現(xiàn)氣泡和平面氣孔。在使用保護氣體(82%Ar+18%CO2)的時候，因為電弧傾斜，將螺柱邊緣強烈熔化，會有很強的焊縫加強高形成。對于較大的螺柱(

30、直徑為14-22mm)會造成有微小的不均勻焊透深度缺陷。此時在熔化連接區(qū)留下細長的熔池。在這里熔池一些位置上的軸向收縮力是封閉的，導致生成裂縫和平面氣孔。人們努力阻止這種情況發(fā)生，對于較大直徑的螺柱控制熔池在2-4mm。經(jīng)過限制螺柱浸入母材運動(限制浸入尺寸)。一個螺柱的焊后成形受螺柱尖端形狀的影響，在拉弧螺柱焊超過100 ms和電弧長度(提升高度)較高時，使螺柱的尖端至工件變?yōu)槠教?。這樣當螺柱帶扁平的尖端平面，并附加鋁的結塊球狀物時，在較大的拉弧長度情況下，與螺柱帶圓錐形引燃尖端，而在較小拉弧長度情況下，有相同的結果。人們減少焊接時間，使螺柱和工件之間達到微小的焊接，這樣的焊接接頭快速凝固。

31、此外，無缺陷發(fā)生。在形成熔化區(qū)的時候，螺柱和工件的熔深是協(xié)調(diào)一致的。螺柱尖端必須與它的圓錐角相匹配。用陶瓷環(huán)拉弧螺柱焊的螺柱，通常的角度是130°- 140°。對于短周期螺柱焊，螺柱尖端主要是實施從164°至168°較平坦基面(參看ISO 13918)。當焊接時間大于50ms和鈑厚大于2mm時，螺柱的圓錐角大約為150°。在用陶瓷環(huán)拉弧螺柱焊時能有較大的熔池，由于和空氣的作用有生成氣孔在其上沉積的缺陷。實際上，螺柱浸入工件形成的焊縫加強高不能完全封閉。常見的是在螺柱和工件之間來完全熔合存在無焊縫加強高的情況。對于這樣的焊縫是不適宜用于力傳遞的。

32、特別是，螺柱在焊接時由于電弧偏吹在工件上單側熔化很強烈。在短周期拉弧螺柱焊時電弧偏吹導致未熔合，經(jīng)過采取措施是可以避免的。同樣，螺柱和工件焊縫的加強高外觀也是安全的標志。在儲能式螺柱焊時，電弧偏吹不強烈，它的細長熔池在較大的缺陷面，從焊縫處出現(xiàn)單側噴濺。由于電容放尖端引燃螺柱焊具有極短的焊接時間(1-3 ms)，希望螺柱尖端和工件完全符合焊接。為了僅在標準熔化區(qū)情況下(落O.1 mm厚度)可達到足夠的焊接強度，根據(jù)這個要求螺柱的錐角角度標準定為172°- 176°。鋁釘焊接時的特征鋁具有良好的導電性、導熱性、抗腐蝕能力，有利于變形特性以及有較大的強度，因此在工業(yè)方面得到了廣

33、泛的應用。 但是，鋁釘焊接時的特征與鐵有很多不同之處。焊接鋁與焊接鐵基材料有所不同，與兩者物理特性有關下表列出影響純鋁與鐵焊接性能的物理特性值。 物理性能 單位 鐵 鋁 金屬密度 g/cm3 7.85 2.7 氧化物密度 g/cm3 3.70 3.4 金屬熔點  1539 660 氧化物熔點  1460-1580 2050 固態(tài)時的溶氫能力 cm3/100g 8

34、60;0.05 導熱率 W/（cm·K） 0.58 2.2 導電性 ·m/mm2 10 35根據(jù)這些物理性能方面的區(qū)別，鋁焊接時的特征是： (1)和氧的高親和力：在短時間內(nèi)能夠在光澤鋁鈑平面生成高熔點的氧化層(A12O3)，其熔點溫度大約2050。而它的密度較大，約3.70 g/cm3，造成夾渣和增加未熔合的危險。(2)熔點：鋁比鐵的熔點低很多。鋁加熱時，當鋁還不太紅時就已經(jīng)熔化了。而鐵基材料有十分明顯的“粘稠”狀態(tài)，對純鋁來說，則局限在一個很窄的溫度段內(nèi)。當鋁的焊接處看起來是固態(tài)時，轉瞬間都已

35、變成稀熔液狀態(tài)了。因此在焊接鋁時要精確控制熱量的輸入。(3)熱導率：鋁的熱導性比鐵的熱導性大3倍，焊接時要集中線能量。(4)溶氫能力：鋁在固態(tài)時完全不能溶解氫。所有在焊接過程中溶入液態(tài)鋁熔池中的氣體，在熔池凝固之前必須由焊縫中排出。否則，氣體將以氣孔形式殘留在焊縫中。氫氣的來源主要是母材表面的氧化層。這種氧化層具有吸濕性，它可吸引濕氣并溶入熔池。采取的對策是在焊接之前徹底清除待焊工件表面的氧化層。 鋁螺柱焊時要注意的問題在螺柱焊生產(chǎn)中，遇到最多的是工業(yè)純鋁和防銹鋁只要正確選擇焊接方法、制訂合理的焊接工藝。以及仔細清理和裝配工件就可獲得滿意的焊接質(zhì)量。需要注意的有：(1) 在鋁螺柱焊時

36、造成的氣孔，最普遍的是因為螺柱和母材清理不干凈，或者是清理后放置時間過長。因此，在焊接鋁及其合金時，工件必須仔細清洗。已經(jīng)清洗的工件。最好在24小時之內(nèi)進行焊接。如果放置時間過長。就會重新生成較厚的氧化膜并吸收水分或玷污工件，仍不能保證焊接質(zhì)量。(2) 焊接熔池必須非常認真地與大氣屏蔽，只能在極短的焊接時間(< 1.5 ms)情況下作業(yè)，通常電弧生成的金屬蒸汽能阻止與大氣的作用。在較長的焊接時間中，需要借助保護氣體(主要是純氬，純度99.99%)實現(xiàn)完善的屏蔽。由于螺柱焊的情況是錯綜復雜的，螺柱夾持器在焊槍的保護氣體氣室上方，而且是完全無干擾的氣流。但是在焊接作業(yè)時，焊槍不斷的往上和往下

37、反復動作以及裝螺柱作業(yè)后，通電流之前保護氣體還沒有提前供氣，這樣就會使空氣滲入焊槍的保護氣體的氣室。 (3) 在鋁螺柱用氬氣作保護時，利用氬弧焊時可以自動地清除氧化膜的現(xiàn)象(因為氬弧焊時正離子撞擊陰極表面所放出的能量，比電子撞擊陰極表面所放出能量要大)，而螺柱焊是采用直流電源，把工件接負極(即直流反接)。那么，由于正離子沖擊工件表面的結果，就可以把氧化膜清除。這種現(xiàn)象一般稱為“陰極破碎”或“陰極凈化”。所以在鋁螺柱焊時采用反接極性。(4) 鋁螺柱焊時稀薄的熔池具有微小的焊釉粘度。鋁螺柱浸入工件時擠向熔池外表面，這樣很容易向工件單側傾斜，所以在操作時要予以注意。 (5) 鋁螺柱焊接時并不是很容易

38、得到無氣孔和少氣孔的優(yōu)秀焊接效果。雖然使用陶瓷環(huán)能夠保持熔池反應尺寸，但是，要是使用了受潮的陶瓷環(huán)，當電弧與受潮的陶瓷環(huán)一起作用時，附加的氫氣會全部溶解在焊錠中。 因此，對于用陶瓷環(huán)拉弧鋁螺柱焊時，陶瓷環(huán)一定要干燥，否則陶瓷環(huán)應加熱干燥處理(升溫至900保溫1小時以上)后再使用。儲能式鋁螺柱焊多年以來，對于到M8為止的鋁螺柱保持用儲能式螺柱焊方法。大約1ms的焊接時間能阻止熔池與大氣的作用。較高的電流密度破壞了鋁材的氧化皮并形成金屬蒸汽保護了熔池。然而對于M10及以上規(guī)格較大的鋁螺柱時，使用儲能式鋁螺柱是不穩(wěn)定的。借助帶法蘭螺柱增大焊接面積。由于氣孔和未熔合造成的在拉力和彎曲試驗時的斷裂，通常

39、在螺柱，而不是在焊接區(qū)。就焊接工業(yè)純鋁螺柱來說，焊接區(qū)只能加載低微的強度。而焊接防銹鋁螺柱，在大多數(shù)情況下效果較好，螺柱斷裂前可承受較大的可塑變形。純鋁螺柱相對來說質(zhì)地較軟。因此當焊接時尖端引燃沖擊在工件上時可能會發(fā)生焊接變形，從而對進行的焊接過程造成干擾。為了有利于儲能式鋁螺柱焊，前提條件是： 工件表面干凈且不粗糙； 螺柱前端表面干凈； 螺柱和夾持器、工件和地線夾接觸沒有問題且必須防止電弧偏吹。拉弧式鋁螺柱焊拉弧式鋁螺柱焊通常采用氣體保護，焊接直徑至12mm。螺柱材料是：工業(yè)純鋁和防銹鋁。在焊接時氣孔和未熔合會一起出現(xiàn)，部分的螺柱帶階梯形凸緣以擴大橫截面。其直徑與焊接鈑厚度比控制在2：1之內(nèi)

40、。與焊鋼螺柱相比，對于拉弧鋁螺柱焊時，特別要注意的一些問題概述如下：(1) 焊接能量：為了滿足焊接質(zhì)量要求需要比焊接鋼螺柱時增加更多的能量。(2) 保護氣體：由于鋁是反應活潑性金屬，所以必須絕對地在氬氣或氦氣(或兩種氣體混合)保護氣體下焊接。焊接前很好地清洗工件，并且焊接時必須保證保護氣體的氣流均勻無紊流。作為保護氣體常用純氬，部分改善焊接結果是用75%氬氣和25%氦氣混合。但是，太高的氦成分反而會使焊接時造成電弧不穩(wěn)。(3) 極性和電流種類：鋁螺柱經(jīng)過焊接生產(chǎn)實踐，為了改善焊接質(zhì)量螺柱接正極。這樣能使電弧對鋁鈑定向極化，而且操作者能觀察到在鈑材焊縫加強高部分是白色凈化區(qū)。但是在汽車工業(yè)中，鋁

41、螺柱焊仍用直流接正極施焊。(4) 電弧偏吹：磁性偏差在電弧鄰近非鐵磁材料時要比鄰近鋼材要大，這是由于鋁與鋼相比具有較高的磁阻造成。因此，焊接時會有很強的磁力線在工件外面使電弧不能穩(wěn)定。使用陶瓷環(huán)并附加保護氣體屏蔽能減少電弧偏吹。當陶瓷環(huán)定心部位不干凈的時候，在鈑材上會有熱偏吹，析出的氣體和電弧發(fā)生單向燃燒。出現(xiàn)這種情況會使焊縫加強高不均勻。(5) 陶瓷環(huán)：陶瓷環(huán)的支承座在潮濕情況下能吸收水分，所以操作者不能忽視陶瓷環(huán)包括支承座能與水蒸氣摻合的問題。潮濕的陶瓷環(huán)通常經(jīng)過電弧分解會產(chǎn)生氫氣，溶解在熔池中。當焊縫冷卻時，會產(chǎn)生氣孔。因此，裝在焊槍的支撐上的陶瓷環(huán)應當永遠保持干燥。(6) 材料表面：減

42、少鈑材表面弄臟能.得到高質(zhì)量焊接接頭，機油和沉積的油脂通常在電弧燃燒時分解出自由氫，在焊縫中形成氣孔。不清潔的鈑材表面經(jīng)常在焊接后，在可辨認的螺柱周圍形成薰黑的色暈圈。(7) 鋁材和厚度：通過試驗純鋁與防銹鋁相比容易出現(xiàn)更多的宏觀氣孔，而且鋁的純度越高產(chǎn)生氣孔越容易。這是因為鋁合金與純鋁有不同的凝固溫度范圍。由于高的導熱性，鋁螺柱的尺寸與鈑材必須有一定比例。當鋁螺柱焊接后，要求在鈑材背面必須無損傷時，鈑材的厚度大約為螺柱直徑的75%。盡管人們用短周期氣體保護拉弧螺柱焊時，認真地凈化不帶法蘭鋁螺柱和鈑材。但是，在焊接后仍然沒有高的抗拉強度，斷裂時在鈑材焊接區(qū)的外側。在斷裂平面中間有兩樣的焊接熔池

43、，這證明是由于有氧化層存在的緣故。 CD 1501 儲能式螺柱焊機 焊接范圍：M3 - M6 焊接材料：低碳鋼，不銹鋼，鋁，黃銅 焊接時間：1 - 3 ms 外形尺寸：420×180×250mm(不含手柄高度)  CA 08 提升式螺柱焊槍 彈簧壓力：可調(diào)，壓力調(diào)整范圍為0 - 12 提升范圍：可調(diào)，最大提升高度為4.5 mm 焊接時間：1 ms 適配焊機：CD 1501，CD 2301，CD 3101；ARC 500，ARC 800德國HBS儲能式螺柱焊機的技術優(yōu)勢存在于諸多方面，單從操作界面上看，與其他品牌螺柱焊機相比，德國HBS具有以下六大技術優(yōu)勢，以CD1501儲能式螺柱焊機為例進行說明：一、開機系統(tǒng)自檢進入開機狀態(tài)，設備會需要幾秒鐘時間為自身做一次小檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題，設備則會停止工作并報錯，方便檢修