淺析螺柱焊及螺柱焊技術(shù)

所謂螺柱焊是指在金屬或類似金屬件的端面與另一金屬工件表面之間產(chǎn)生電弧，待接合面熔化時(shí)迅速施加壓力，完成焊接的一種方法。螺柱焊接方法起源于1918年,由于這種焊接新技術(shù)具有快速、可靠、簡(jiǎn)化工序、降低成本等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而引起了世界各國(guó)的普遍重視。螺柱焊可焊接低碳鋼、不銹鋼、低合金鋼，銅、鋁及其合金材質(zhì)的螺柱、焊釘、銷釘、栓釘?shù)取?

電弧螺柱焊機(jī)是由焊接電源、控制器、焊槍、地線鉗、焊接電纜等部分組成。但大多數(shù)焊接設(shè)備的焊接電源都與控制器合并為一體，稱為主機(jī)。焊接電源一般為晶閘管（硅整流/可控硅）控制的或逆變式（IGBT）的弧焊整流器。

電弧螺柱焊機(jī)的焊接工藝參數(shù)

電弧螺柱焊的焊接工藝參數(shù)有焊接電流、焊接電壓、焊接時(shí)間、提升高度、伸出長(zhǎng)度、插入速度等。

a、 焊接電流主要根據(jù)螺柱的直徑進(jìn)行調(diào)節(jié)，大約為300～3000A。對(duì)于非合金鋼，在已知螺柱直徑d時(shí)，可以用下式估算焊接電流2）：

I（A）=80×d（mm）         d≤16mm        

I（A）=90×d（mm）         d＞16mm        

對(duì)于合金鋼，其焊接電流大約比上式計(jì)算值少10％。

b、 電弧電壓與焊接電流的關(guān)系是由焊接電源的靜外特性決定的。電弧電壓主要取決于提升高度和焊接電流，其值一般為20～40V。焊接時(shí)，工件表面上的油或油脂會(huì)增加弧壓，而惰性氣體則會(huì)降低電弧電壓。

c、 對(duì)于平焊（工件焊接平面平行于地平面），其焊接時(shí)間可用下式進(jìn)行估算：

tw（s）=0.02×d（mm）         d≤12mm      

tw（s）=0.04×d（mm）         d ＞12mm      

對(duì)于橫焊（工件焊接平面垂直于地平面），其焊接時(shí)間應(yīng)該減小。

螺柱焊機(jī)的特點(diǎn)

螺柱焊機(jī)是指把金屬螺柱或類似零件，經(jīng)過(guò)加壓和瞬間放電，將整個(gè)端面焊于工件上的焊機(jī)。靠焊槍中的彈簧壓力將螺柱壓入熔池，從而形成金屬再結(jié)晶連接。電弧法螺柱焊作為熔化焊方法的一種，它的接頭是在焊槍中彈簧壓力條件下形成的，所以具有壓力焊的特征，螺柱插入熔池后，不能馬上斷電，更不允許螺柱下落未插入熔池前斷電。要求有一段帶電頂鍛時(shí)間，以保證接頭能形成完整的再結(jié)晶過(guò)程。

現(xiàn)代鈑金生產(chǎn)制作中，越來(lái)越多的產(chǎn)品零件使用到螺柱焊機(jī)，該機(jī)可把螺紋螺柱快速焊接到板材表面。此工藝由于焊接造作方便，焊接器材背面僅有很小的焊接損傷，因此，代替了傳統(tǒng)加工方法，如鉆孔、攻絲和手工焊接螺柱等。但是此設(shè)備在螺柱焊接中必須右手握住焊槍，另一手放進(jìn)螺紋柱，同時(shí)協(xié)助右手壓正焊槍后，按動(dòng)把手開(kāi)關(guān)進(jìn)行焊接。這種操作方法很不方便，尤其對(duì)于幾只螺柱成組在一起的焊接更是不便。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外螺柱焊機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，由于行業(yè)不同發(fā)展要求也會(huì)不同。但其發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在：

(1)目前一些控制策略已應(yīng)用在逆變?nèi)酆笝C(jī)的控制系統(tǒng)、模糊控制技術(shù)和人工智能技術(shù)等。而計(jì)算機(jī)的發(fā)展又帶動(dòng)了逆變技術(shù)的進(jìn)步。利用計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算能力和內(nèi)存量大等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)一些計(jì)算機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制方法和顯示功能。這必將推動(dòng)螺柱焊機(jī)的發(fā)展。因此，研制具有有自動(dòng)化功能——只需輸人焊接方法、螺柱直徑、焊接材料就能提供較佳焊接工藝參數(shù)。并通過(guò)實(shí)際施焊，采集螺柱焊記錄數(shù)據(jù)，并能自動(dòng)調(diào)節(jié)輸人能量及相關(guān)參數(shù)以能穩(wěn)定焊接質(zhì)量。所以，自適應(yīng)逆變電源螺柱焊機(jī)必將出現(xiàn)。

(2)研制大直徑螺柱(M25以上)的協(xié)同式螺柱焊機(jī)，使焊接時(shí)不受直徑、焊接位置的影響保證焊接質(zhì)量的再現(xiàn)性以滿足建筑等行業(yè)日益增長(zhǎng)的需要。

(3)隨著螺柱焊在工業(yè)部門的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，結(jié)合產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不同類型螺往焊專機(jī)和加工中心必將進(jìn)一步增長(zhǎng)。