1、螺柱焊接方法分類及應用摘自焊接設備選用手冊金屬結構加工制造的高速發展和技術進步對將金屬螺柱(或類似的金屬緊固件如栓、釘、錨等)焊到 板件(或管件)上去形成T形接頭的連接方法不斷提岀新的要求，于是逐漸產生并形成了一種特殊的焊接技術，即螺柱焊，也稱作植焊。螺柱焊接技術雖然建立在其他成熟的焊接方法的原理基礎上，但它畢竟有 自己特殊的工藝規律及需要專用的設備，因而形成了一門有別于其他焊接技術的獨立學科或技術分支。實 現螺柱焊接的方法根據熱源分類，可以有電阻法、摩擦法、 *法及電弧法等多種焊接方法。這里指的是 電弧法螺柱焊(stud arc welding )，因為只有電弧法螺柱焊才有其技術及焊接設備的

2、特殊性。電弧法螺 柱焊又根據所采用的供電電源可分為三大類螺柱焊接方法。第一種是穩定的電弧法螺柱焊。螺柱端部與工件之間，產生穩定的電弧過程，電弧作為熱源在工件上形成熔池，同時在螺柱端部形成熔化層及塑性區，螺柱被夾持在焊槍中，靠焊槍中的彈簧壓力或其他機械壓 力作用將螺柱壓入熔池，并且將部分或全部熔化金屬擠岀熔池進入陶瓷環成形槽中，從而形成再結晶的塑 性連接或再結晶和重結晶的混合連接接頭。這種螺柱焊的電源一般是具有下降伏安特性的弧焊整流器(可 控及不可控整流器)、焊接逆變器或直流弧焊發電機。如同焊條電弧焊一樣，電弧放電是穩定而持續的電 弧過程。穩定的電弧法螺柱焊也稱作電弧螺柱焊(arc stud w

3、elding )。第二種是不穩定電弧法螺柱焊。與前者的不同之處在于電弧的供電電源是電容器組。電容器在螺柱端部與工件之間放電，實現螺柱焊接。因為電容放電是不穩定的電弧過程，即電弧電壓與焊接電源是瞬間變化 著的，過程是不可控的。這種不穩定的電弧法螺柱焊一般稱作電容儲能螺柱焊或電容放電螺柱焊(capacitance discharge stud welding)。又因為用這種方法施焊的螺柱端部中心必須加工出一個凸尖，所以也有人稱作尖端放電螺柱焊( peak discharge stud welding)。第三種電弧法螺柱焊稱作短周期螺柱焊(short cycle stud welding )或短時螺

4、柱焊(short timestudwelding )。焊接電弧經過了電流波形調制，由較小的先導電弧電流及較大的焊接電弧電流兩部分組成。因而是短時階段穩定或不穩定電弧法螺柱焊。短周期螺柱焊的供電電源一般由兩個并聯的電源分別先后給 先導電弧及焊接電弧供電。可以是兩個弧焊整流器(可控或不控)，也可以是整流器和電容器組，只有采 用逆變電源是才可以不用雙電源并聯。三種基本焊接方法各有不同的焊接特點及不同的最佳應用領域如表8-1所示。No項目電弧螺柱焊電容放電螺柱焊短周期螺柱預接觸式預留空間式拉弧式1可焊螺柱直徑d/mm鋼制625 (30 )鋼 38，鋁 26鋼 38 (10)鋼 38 (12可焊板厚S

5、/mm3.030.00.33.00.43.03熔池深度/mm2.55.0<0.24d/ S348 (10)5螺柱形狀尺寸焊接端部加工成錐形并在錐尖鑲嵌引 弧劑(鋁的氧化物) 或平頭加引弧結(見GB/T 10433 2002 及 GB/T902.12 1989 )焊接端部有大于螺柱直徑1mm的法蘭，法蘭中心有 引弧尖(尖端)(見 GB/T902.3 1989 )法蘭和引弧凸尖。也可以用法蘭端面為平頭或呈7。角(見 GB/T902.3 1989 )螺柱端部要求1mm直徑大柱直徑1mm蘭，法蘭呈或7°角或平(國內暫無標6熔池保護方法陶瓷環機械保護或 平位焊時用埋弧焊 焊劑保護或用氬氣

6、（Ar）保護自保護（焊接電弧燃燒時間在 50ms之內自保護），燃燒時間大于50ms時或焊某些有色金屬時采用氬氣（ Ar）保護7可焊金屬材料碳鋼、不銹鋼、鋁合金黑色金屬、不銹鋼、鋁黑色金屬、不銹鋼、鋁、銅黑色金屬、不銹鋼、（有色金屬難焊接）8可否 焊接 鋅薄 鋼板鋅層5gm否可鋅層1525 gm否可9焊接電源下降特性（V-A特性） 的弧焊整流器，弧焊 逆變器或弧焊發電 機電容器組整流器及電容器組并聯雙電源雙整流器并聯或逆變器10控制環及設備特點開環、移動式開環、移動式或固定式移動式或固定式11可否實現自動填料否可12焊接生產率/ （個/min ）< 10< 15 15（手動）， 60

7、（自動）13焊接電流維持時間/ms100200130.81.24102010014主要使用場合建筑、造船、電力、高速公路護欄、化工及熱能爐窯等五金、家電、廚具、機箱、 地鐵裝修、超市貨架、汽車等行業鍍鋅薄鋼板結構、汽車車身、通訊設備的機箱、機柜、箱式變電站等電弧螺柱焊適用于 ©6mm以上©30mm以下的大直徑螺柱在中厚鋼板上的焊接。一般應用于大型金屬構件的植釘。如鍋爐、化工爐的保溫層固定，造船、鐵路、客車、橋梁及糧食鋼板倉庫的建造等場合， © 10 © 12mm的螺柱用得最多；高層建筑金屬構架、電力變壓器、高速公路護欄以及建筑工程上的預埋 件結構等，用&

8、#169;16©20mm的螺柱河鋼筋較多。電容放電螺柱焊適用于非鍍層薄鋼板上的植釘。如機箱、儀表箱、櫥具、家電、超市貨架等薄壁結構© 6mm以下的螺柱較多。其中拉弧式電容放電螺柱焊卻可以焊接鋅層薄鋼板。短周期螺柱焊主要用于鍍層薄鋼板上的植釘。如汽車車身、通訊設備的機箱、機柜、箱式變電站等場合。電弧螺柱焊（arc stud welding）作為熔化焊接方法之一，同樣存在如何保護熔池不受空氣的侵犯的問題。這里基本上沒有采用傳統的渣保護、氣保護或渣之聯合保護等方法，而使用了陶瓷環的機械保護法。 它基本上可以滿足結構鋼（低碳鋼及普低鋼）的植焊質量要求。而且成本低，每個陶瓷環僅合人民幣1角錢左右，焊后瓷環破碎作為垃圾清除。對有色金屬或不銹鋼或其他材料，用氬氣（Ar）保護是比較理想的，自然成本略高。電容儲能螺柱焊和短周期螺柱焊則不采用任何保護措施，因為電弧燃燒時間極短（前者約 為12ms ，后者為2050ms ）在引發電弧和電弧由小電流到大電流迅速膨脹過程中，將接頭區的空氣 排擠岀去，電離化的金屬蒸汽充滿了電弧空間并具有一定的負壓，當被排擠岀的空氣重新回來恢復到新的 平衡時，焊接過程已經結束。這個時間臨界值為50ms。所以短周期螺柱焊不能焊 ©12mm以上的螺柱也 是受到了燃弧時間會超過臨界無保護時間的50ms的限制。所以電弧法螺柱焊又具備壓