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螺柱焊機工藝簡(jiǎn)介

2017-06-25

將金屬螺柱或類(lèi)似的其他金屬緊固件(栓釘等)焊到工作(一般為板件)上去的方法叫做螺柱焊,通常用英文簡(jiǎn)稱(chēng)STUD WELDING表示。螺柱焊可以代替鉚接或鉆孔螺絲緊固等。它廣泛應用于汽車(chē)、造船、機車(chē)、航空、機械、鍋爐、化工設備、變壓器及大型建筑結構等行業(yè)。
    實(shí)現螺柱焊接的方法有電阻焊、摩擦焊、爆炸焊及電弧焊等多種,這里指的是電弧法螺柱焊(STUD ARC WELDING)。電弧法螺柱焊在使用設備及焊接技術(shù)方法上有其特殊性,而其他螺柱焊接方法均采用傳統設備,僅僅焊接夾具有所改變,例如:電阻法螺柱焊其實(shí)就是電阻焊中的T形焊,是凸焊的一種。

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                                                     金達焊接-RSN2500栓釘焊機(螺柱焊機)

電弧法螺柱焊又可根據其所用焊接電源不同而分為三種基本形式:
    第一種是穩定電弧螺柱焊,螺柱端部與工件表面之間產(chǎn)生穩定的電弧過(guò)程,電弧作為熱源在工作上形成熔池,同時(shí)螺柱端被加熱形成熔化層,在壓力(彈簧等機械壓力)作用下將螺柱端部浸入熔池,并將液態(tài)金屬全部或部分擠出接頭之外,從而形成再結晶的塑性連接或再結晶與重結晶混合連接接頭。這種螺柱焊的電源一般是弧焊整流器(可控整流或不控整流)、焊接逆變器或直流弧發(fā)電機,即普通弧焊電源就可以。穩定電弧螺柱焊通常稱(chēng)作電弧螺柱焊(ARC STUD WELDING),也有資料稱(chēng)作標準螺柱焊。電弧螺柱焊的電弧放電是持續而穩定的電弧過(guò)程,焊接電流不經(jīng)過(guò)調制,焊接過(guò)程中焊接電流基本上是恒定的。
    第二種是不穩定電弧螺柱焊,與上述方法不同之處在于供電電源是電容器組,電容器在螺柱端部與工作表面間的放電過(guò)程是不穩定的電弧過(guò)程,即電弧電壓與電弧電流瞬時(shí)在變化著(zhù),焊接過(guò)程是不可控的。這種穩定電弧螺柱焊通常稱(chēng)作電容放電螺柱焊或電容儲能螺柱焊,有些資料亦稱(chēng)作尖端放電螺柱焊。
    第三種電弧法螺柱焊的基本形成是電弧電流經(jīng)過(guò)波形控制的電流螺柱焊,通常稱(chēng)作短周期螺柱焊(SHORT CYCLE STUD WELDING)或短時(shí)間螺柱焊(SHORT TIME STUD WELDING)也有資料稱(chēng)作行程式螺柱焊,這種螺柱焊的電源一般情況下是兩個(gè)并聯(lián)的電源先后給電弧供電,可以是兩個(gè)弧焊整流器,也可是整流器加電容器組,只有采用逆變器作電源時(shí)可以不用雙電源。短周期螺柱焊采用逆變器或雙整流作電源時(shí)的電弧過(guò)程是階段穩定的電弧過(guò)程,當雙電源中含有電容器組時(shí),電容放電產(chǎn)生的電弧過(guò)程仍然是不穩定的。
   
三種基本方法各有不同的特點(diǎn)及不同的******應用領(lǐng)域。但也有共同之處,即為了保證接頭質(zhì)量都要求螺柱浸入熔池,熄弧后仍然保留幾毫秒帶電(短路電流)加壓時(shí)間,這和電阻對焊中的有電頂鍛的概念是一致的。
    本章僅介紹在鋼結構行業(yè)大量使用的電弧螺柱焊焊接接過(guò)程
    (1)焊接過(guò)程  電弧螺柱焊電弧發(fā)生與焊條電弧焊時(shí)焊條的引弧原理是相同的,都是短路提升引弧。不同的是螺柱被夾持在焊槍的夾頭上,操作者將焊槍的支撐架定位螺柱與工件短路點(diǎn)。焊槍中的磁力提升機構使螺柱上升引弧。當提升機構的電磁鐵釋放時(shí),彈簧加壓使螺柱浸入熔池,斷電冷卻形成接頭。螺柱提升高度即螺柱的行程是在焊槍中焊前調定的。
    (2)保護瓷環(huán)  電弧螺柱焊的焊接加熱過(guò)程是穩定的電弧燃燒過(guò)程,像有保護的普通電弧焊(藥皮焊條弧焊、埋弧焊及氣體保護焊)一樣,為防止空氣侵入熔池惡化接頭質(zhì)量而要求保護,電弧螺柱焊可以采用氣保護,一般采用氬氣,像GTAW焊一樣由氬氣通過(guò)噴嘴形成圍繞電弧的保護罩,因為螺柱焊不存在熔滴過(guò)渡以及接頭基本上是塑性連接,熔池沒(méi)有冶金過(guò)程,所以不采用CO2氣。也可以采用渣保護,在螺柱定位短路后用埋弧焊焊劑埋上焊接區進(jìn)行引弧焊接,同時(shí)焊劑也可以穩弧,和埋弧焊過(guò)程基本一樣,亦只限于可以存住焊劑的平位焊。但大多數情況(結構鋼螺柱焊)采用陶瓷環(huán)的機械保護方法。陶瓷環(huán)也稱(chēng)作保護套圈(圖2)其作用是除了防止空氣侵入焊接區之外,還可以產(chǎn)生熱量集中的效果以及有助于接頭在各種空間位置成形。焊接螺柱被加壓下落將熔池熔化金屬擠出到瓷環(huán)的焊縫成形穴中,由瓷環(huán)控制焊腳形狀,凝固后成為接頭的一部分,所以接頭是由塑性連接及熔化連接兩種連接方式共同完成的焊接過(guò)程。瓷環(huán)保護圈是一次性消耗材料,焊后自然破碎清除即可,瓷環(huán)市場(chǎng)價(jià)一角錢(qián)左右,比采用氬氣保護焊接成本低得多。
    (2)螺柱尺寸  電弧螺柱焊對螺柱尺寸要求如下:
    1)螺柱長(cháng)度必須大于20mm才能施焊。螺柱長(cháng)度應由夾持長(cháng)度、瓷環(huán)高度及焊接留量三部分組成。焊接時(shí)套入螺柱的瓷環(huán)一般在10mm左右,焊接留量大約在3~5mm,其余是夾持長(cháng)度約5~6mm。所謂焊接留量是指螺柱視在長(cháng)度與焊后工件表面到螺柱上端長(cháng)度的差值,差值是由于焊接熔化、插入熔池及加壓時(shí)塑性變形共同縮短的量。在設計螺柱長(cháng)度時(shí)必須考慮預留這段長(cháng)度,所以叫做焊接留量。
    2)螺柱直徑一般得大于6mm,小于30mm,否則焊接難度增大甚至難以采用電弧螺焊接方法。

    3)螺柱端部應加工成錐形,錐度按專(zhuān)業(yè)標準規定,允許偏差較大。加工成錐形是為了便于短路引弧,短路通電時(shí)電流線(xiàn)集中,提升引弧時(shí)熱電離及熱發(fā)射在電弧發(fā)生過(guò)程起更大的作用。有時(shí)在錐端鑲嵌或涂敷鋁的氧化物作為引弧劑,當焊接電流強度選得較大時(shí)可以不用引弧劑。