螺柱焊接方法分類及應(yīng)用

1、螺柱焊接方法分類及應(yīng)用摘自焊接設(shè)備選用手冊金屬結(jié)構(gòu)加工制造的高速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)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出新的要求，于是逐漸產(chǎn)生并形成了一種特殊的焊接技術(shù)，即螺柱焊，也稱作植焊。螺柱焊接技術(shù)雖然建立在其他成熟的焊接方法的原理基礎(chǔ)上，但它畢竟有自己特殊的工藝規(guī)律及需要專用的設(shè)備，因而形成了一門有別于其他焊接技術(shù)的獨立學(xué)科或技術(shù)分支。實現(xiàn)螺柱焊接的方法根據(jù)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(shù)及焊接設(shè)備的特殊性。電弧

2、法螺柱焊又根據(jù)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(wěn)定的電弧法螺柱焊。螺柱端部與工件之間，產(chǎn)生穩(wěn)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(qū)，螺柱被夾持在焊槍中，靠焊槍中的彈簧壓力或其他機(jī)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出熔池進(jìn)入陶瓷環(huán)成形槽中，從而形成再結(jié)晶的塑性連接或再結(jié)晶和重結(jié)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(fā)電機(jī)。如同焊條電弧焊一樣，電弧放電是穩(wěn)定而持續(xù)的電弧過程。穩(wěn)定的電弧法螺柱焊也稱作電弧螺柱焊（arc stud welding）。第二種

3、是不穩(wěn)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(xiàn)螺柱焊接。因為電容放電是不穩(wěn)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(wěn)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）或短時螺柱焊（short time s

4、tud welding）。焊接電弧經(jīng)過了電流波形調(diào)制，由較小的先導(dǎo)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(wěn)定或不穩(wěn)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(lián)的電源分別先后給先導(dǎo)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(lián)。三種基本焊接方法各有不同的焊接特點及不同的最佳應(yīng)用領(lǐng)域如表8-1所示。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(yīng)用于大型金屬構(gòu)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，1012mm的螺柱用得最多；

5、高層建筑金屬構(gòu)架、電力變壓器、高速公路護(hù)欄以及建筑工程上的預(yù)埋件結(jié)構(gòu)等，用1620mm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(jī)箱、儀表箱、櫥具、家電、超市貨架等薄壁結(jié)構(gòu)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(shè)備的機(jī)箱、機(jī)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(hù)熔池不受空氣的侵犯的問題。這里基本上沒有采用傳統(tǒng)的渣保護(hù)、氣保護(hù)或渣之聯(lián)合保護(hù)等方法，而使用了陶瓷環(huán)的機(jī)械保護(hù)法。它基本上可以滿足結(jié)構(gòu)鋼（低碳鋼及普低鋼）的植焊質(zhì)

6、量要求。而且成本低，每個陶瓷環(huán)僅合人民幣1角錢左右，焊后瓷環(huán)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(hù)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(hù)措施，因為電弧燃燒時間極短（前者約為12ms，后者為2050ms）在引發(fā)電弧和電弧由小電流到大電流迅速膨脹過程中，將接頭區(qū)的空氣排擠出去，電離化的金屬蒸汽充滿了電弧空間并具有一定的負(fù)壓，當(dāng)被排擠出的空氣重新回來恢復(fù)到新的平衡時，焊接過程已經(jīng)結(jié)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(hù)時間的50ms的限制。螺柱焊接接頭是在焊槍中彈簧壓力或其他機(jī)械壓力條件下形成的，所以電弧法螺柱焊又具備壓力焊的接頭特征，螺