铝合金螺柱焊工艺方法研究
铝合金螺柱焊工艺方法研究
铝合金螺柱焊工艺方法研究
铝合金螺柱焊工艺方法研究
本文针对中大直径铝合金螺柱难以采用螺柱焊的技术问题,以Φ16mm螺柱为研究对象进行了铝合金螺柱焊方法和工艺的探索性研究。
提出了TIG-拉弧复合热源技术、A1合金螺柱预浸镀/复合热源联合技术、预装保护剂螺柱焊技术对铝合金的螺柱焊方法和保护技术进行改进,并结合接头的力学性能、宏/微观形态对各焊接方法及工艺参数进行综合的分析和评价。
铝合金电弧螺柱焊仅使用陶瓷环保护时接头内部会生成大量的缺陷。
采用惰性气体保护后获得较好接头的质量,强度提高34%。
焊接电流过大将破坏惰性气体的保护效果。
TIG-拉弧复合热源中的TIG电弧可去除铝板表面的氧化膜。
TIG电弧同时起到预热的作用,可降低焊接电流,降低热裂纹生成的机率。
由于铝板的预热,焊接电流过大时易使飞溅增大,导致出现缺陷的机率增大。
铝合金螺柱预浸镀Zn-Ni能够有效地防止铝氧化膜的生成,并且镀层金属不会为焊缝带来夹杂缺陷。
螺柱经浸镀处理后接头强度提高3.4倍,在较宽的电流范围内都能得到性能稳定的接头。
螺柱端面预装的保护剂能破坏工件表面的氧化膜,并阻止新的氧化膜生成。
焊缝抗剪强度达到123MPa,焊缝强度系数为64%,接头强度比无保护剂焊接试样提高了45.3%。
适当增加保护剂含量能提高焊缝强度,焊接电流过大会造成保护剂的过度分解,降低接头质量。
螺柱焊的工艺过程
螺柱焊的工艺过程螺柱焊是一种常见的焊接工艺，用于将螺柱与工件焊接在一起。
这种工艺具有简单、快速、可靠的特点，在工程领域得到广泛应用。
螺柱焊的工艺过程主要包括以下几个步骤：1. 准备工作：首先需要准备好螺柱和工件，确保它们的质量符合要求。
同时，还要选择合适的焊接设备和焊接电流、电压等参数。
2. 清洁表面：在进行螺柱焊之前，需要对螺柱和工件的焊接表面进行清洁处理，以去除油污、氧化物和其他杂质，以确保焊接质量。
3. 定位固定：将螺柱和工件进行定位固定，通常使用夹具或者磁力吸盘等工具，以确保焊接位置准确稳定。
4. 焊接操作：开始进行焊接操作，根据焊接参数和焊接材料的要求，选择合适的焊接方法，比如手工电弧焊、氩弧焊等。
5. 焊接检查：焊接完成后，需要对焊缝进行检查，以确保焊接质量。
主要检查焊缝的形状、尺寸、焊缝的完整性和焊接质量等。
螺柱焊的工艺过程相对简单，但是在实际操作中仍然需要注意一些细节和注意事项，以确保焊接质量和安全。
下面是一些需要注意的事项：1. 焊接设备的选择：根据具体的焊接要求，选择合适的焊接设备和焊接电流、电压等参数，以确保焊接质量。
2. 清洁表面：在进行螺柱焊之前，务必将焊接表面进行彻底清洁，以去除油污、氧化物和其他杂质，以确保焊接质量。
3. 焊接位置的定位固定：在进行螺柱焊时，需要将螺柱和工件进行准确定位和固定，以避免焊接位置偏移或者晃动，影响焊接质量。
4. 焊接参数的选择：根据焊接材料和焊接要求，选择合适的焊接参数，包括焊接电流、电压、焊接速度等，以确保焊接质量。
5. 焊接质量的检查：焊接完成后，需要对焊缝进行检查，检查焊缝的形状、尺寸、完整性和焊接质量等，以确保焊接质量。
螺柱焊是一种常见的焊接工艺，通过简单的步骤和注意事项，可以实现螺柱与工件的可靠焊接。
在实际操作中，需要根据具体情况选择合适的焊接设备和参数，并对焊接质量进行严格的检查，以确保焊接质量和安全。
螺柱焊的过程及工艺参数
第2章螺柱焊的过程及工艺参数螺柱焊的过程螺柱焊的基本过程是引弧→焊接电弧→顶锻→冷却凝固；在这一过程中，焊接电流、焊接时间以及焊接过程中电弧的形态，对焊接结果有很大影响。
螺柱焊的引弧受程序控制，先是螺钉接触到工件，当按住启动按钮后，焊机首先提供一个微小电流，之后螺钉被提升，在螺钉尖端的铝极与工件之间建立电弧。
（说明：铝极是襄嵌在螺柱尖端的一部份铝材料，其作用是便于引弧及还原被氧化的铁。
）当建立了电弧之后，焊机自动进入大电流焊接：螺柱端部开始熔化，工件上形成溶池。
此时的燃弧过程称焊接电弧阶段。
当到达设定的焊接时间之后，电弧熄灭，螺柱在外力(一般为弹簧力)的作用下，浸入溶池。
进入顶锻阶段。
然后，溶池自然冷却凝固，完成焊接过程。
螺柱焊的工艺参数螺柱焊的工艺参数主要包括极性选取、电流和焊接时间的选择、提升高度、浸入尺寸及速度的调节。
首先说明的是，螺柱直径增加时，焊接所需要的能量也增加。
1.极性极性是指工件到焊接电源的连接方式，以工件为准：工件接正极即为正极性，工件接负即为负极性。
一般的钢质螺钉采用正极性接法。
而对于铝及其合金，黄铜材料的螺钉，常采用负极性连接方式。
2.焊接电流与焊接时间一般情况下，焊接电流正比与螺柱的公称直径。
当直径小于16mm时，焊接电流一般是公称直径的80倍，即10mm的螺钉，使用的焊接电流为800A。
当直径超过16mm时，焊接电流一般取值为公称直径的90倍。
当螺钉材料为合金钢时，电流取值减少10%。
焊接时间的取值也与直径成比例关系：对于公称直径小于12mm的螺柱，一般取（d为螺柱的公称直径），对于公称直径大于12mm的螺柱，一般取。
如果焊接位置不是平焊，而是横焊或仰焊，一般采用增大电流和减少焊接时间进行焊接。
当工件为薄板时，为了不致工件烧穿，也采用增大电流和减少焊接时间的方法。
3.提升高度对于不同直径形状的螺柱，要求的提升高度是不一样的，提升高度是否合适，要看是否在焊接过程中出现磁偏吹或短路。
螺柱焊的过程及工艺参数
第2章螺柱焊的过程及工艺参数2.1螺柱焊的过程螺柱焊的基本过程是引弧→焊接电弧→顶锻→冷却凝固；在这一过程中，焊接电流、焊接时间以及焊接过程中电弧的形态，对焊接结果有很大影响。
螺柱焊的引弧受程序控制，先是螺钉接触到工件，当按住启动按钮后，焊机首先提供一个微小电流，之后螺钉被提升，在螺钉尖端的铝极与工件之间建立电弧。
（说明：铝极是襄嵌在螺柱尖端的一部份铝材料，其作用是便于引弧及还原被氧化的铁。
）当建立了电弧之后，焊机自动进入大电流焊接：螺柱端部开始熔化，工件上形成溶池。
此时的燃弧过程称焊接电弧阶段。
当到达设定的焊接时间之后，电弧熄灭，螺柱在外力(一般为弹簧力)的作用下，浸入溶池。
进入顶锻阶段。
然后，溶池自然冷却凝固，完成焊接过程。
2.2螺柱焊的工艺参数螺柱焊的工艺参数主要包括极性选取、电流和焊接时间的选择、提升高度、浸入尺寸及速度的调节。
首先说明的是，螺柱直径增加时，焊接所需要的能量也增加。
1.极性极性是指工件到焊接电源的连接方式，以工件为准：工件接正极即为正极性，工件接负即为负极性。
一般的钢质螺钉采用正极性接法。
而对于铝及其合金，黄铜材料的螺钉，常采用负极性连接方式。
2.焊接电流与焊接时间一般情况下，焊接电流正比与螺柱的公称直径。
当直径小于16mm时，焊接电流一般是公称直径的80倍，即10mm的螺钉，使用的焊接电流为800A。
当直径超过16mm时，焊接电流一般取值为公称直径的90倍。
当螺钉材料为合金钢时，电流取值减少10%。
焊接时间的取值也与直径成比例关系：对于公称直径小于12mm的螺柱，一般取0.02d（d为螺柱的公称直径），对于公称直径大于12mm的螺柱，一般取0.04d。
如果焊接位置不是平焊，而是横焊或仰焊，一般采用增大电流和减少焊接时间进行焊接。
当工件为薄板时，为了不致工件烧穿，也采用增大电流和减少焊接时间的方法。
3.提升高度对于不同直径形状的螺柱，要求的提升高度是不一样的，提升高度是否合适，要看是否在焊接过程中出现磁偏吹或短路。
螺柱焊接技术
螺柱焊接技术介绍螺柱焊接作为一种历史不是很久的焊接工艺(和其他焊接相比),在中国广大工矿企业中得到普及使用也只有10年多的历史。
通过多年的调查统计，目前国内的螺柱焊接生产还是处于粗旷式的生产，虽然进口螺柱焊机得到广泛使用，但普遍存在使用不当，螺柱焊接生产质量不高，内耗严重的情况。
本文是根据我们螺柱焊接40多年的技术积累和实践经验，就螺柱焊接生产中常见的技术问题进行分析归纳和总结，并给出解决方案，以提高广大国内客户螺柱焊接生产的质量和效率。
一螺柱焊机使用中焊钉焊不住的技术分析螺柱焊钉焊不住原因有很多种，以下将尽可能全面的进行螺钉焊不住的情况分析及解决方法：焊枪调整不正确大约80%的螺钉焊不住的情况都出自于焊枪参数调整不正确，尤其在铝钉螺柱焊接时更为明显。
螺柱焊枪参数调整分为压力参数调整及提升参数调整。
解决方案：根据焊机说明书调整。
电压调整不正确如果电压参数与螺钉规格不匹配，也会造成焊不住的情况。
解决方案：根据实际焊接效果微调电压参数，直到达到要求的焊接效果。
螺钉材质影响此种情况的发生也较为普遍，由于螺钉生产厂商的螺钉质量参差不齐，不排除某些厂商为降低生产成本而采用不符合标准的材料。
解决方案：使用符合ISO13918标准的螺钉。
磁偏吹影响磁偏吹的影响较多出现在拉弧式螺柱焊接时，储能式螺柱焊接时较少出现。
解决方案：参见ISO14555焊接标准。
母材放置不稳此原因出自用户本身，与其他因素无关，但也不能被忽视。
解决方案：更换母材夹具，使母材固定不动。
接地钳松动此种问题可能会引起接地钳钳口打火，从而将接地钳钳口烧变形造成接地钳报废。
解决方案：合理调整接地钳，确保接地钳牢固夹紧母材。
与其他焊机共用接地由于螺柱焊机的工作原理与普通电焊机不同，同一工件上不允许同时让螺柱焊机与普通电焊机同时工作，否则可能会导致焊接不牢固，严重时，可能会引起焊机故障。
解决方案：检查同一工件上是否有其他焊机同时工作，调整工序安排错开各焊机使用时间。
铝合金-不锈钢螺栓管接头复合火焰钎焊工艺及组织分析
耐 热抗 蚀 、 电磁 屏蔽 、 物 医学 等 领 域有 重 要 的应 用 前 生 景 －］ ４。 在 热交 换领 域 ， 热 性 能 高 且 具 有 通 孔 结 构 的泡 导 沫 金属 （ 紫铜 或纯 铝 ） 于 流 动 的 流体 （ 气 相 的空 如 置 如 气 、 相 的水 ） 中时 ， 液 之 由于 其大 的表 面积 、 杂 的三维 复
头， 钎料 润湿 铺 展不 充分 ， 成 的焊 脚 尺寸 很 小 甚 至难 形
形成 润 湿角 。直接加 热 焊脚 位 置 时 钎料 又 难 在 不锈 钢
母 材 上 润 湿 铺 展 。 为此 ， 中 提 出了 复合 火 焰 钎 焊 工 文
表 ２ ＳＵ ３ ６不锈 钢化学成分 （ ｓ１ 质量分数 ， ） ％
进 行严 格 的表面 清理 ， 免 氧 化 物 、 避 油污 等 杂 质 的不 利
影 响
表 １ １６ ０ ０铝 合 金 化 学 成 分 （ 量分 数 ， ） 质 ％
可 实现 铝 一钢 异 种 金 属 的 冶 金 结 合 ， 钎 焊 是 目前 焊 而 接质 量最 稳定 最可 靠 的方法 之一 。 文 中针对 某 型 号 的板 式 散 热 器 ， 展 了铝 合 金 一 开
不锈 钢 接头 火焰钎 焊 工 艺试 验 。该 产 品焊缝 接 头 包 括
上下 铝板 对接 接 头和 铝合 金 一不 锈 钢 螺栓 管 接 头 。一 次装 配 整体 火焰 钎焊 发 现很 难 兼顾 两种 类 型 焊缝 的润
湿铺 展 和致 密填 充 。火 焰直 接 加 热 铝合 金 板钎 焊管 接
收 稿 日期 ： ０ ２—０ ２１ ３—１ ２ 基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 项 目（０ ７ ０ ６和 ５９ ０ ０ ， 尔 滨 市 青 ５９ ４ ４ ００ ２ ）哈 ４ 年科 技 创 新 人 才 （０ ９ Ｆ ＸＧ ５ ） ２０ Ｒ Ｑ ０ ０ 。 ２１ ０ ２年 第 ４期 ３５
铝合金螺柱焊接裂纹分析及工艺措施
位置 、断口形貌分析 ， 裂纹均不在焊缝 上，而在母 材焊
接螺柱上 ，焊接开裂 的主要原 因应该是材质 问题 ，即怀 疑焊接螺柱的材质不对 ；同时 ，焊后散热太快也是 产生
某单 位 ２ ０ 压铸 机 ，在使 用若 干年 以后发 现压 铸 ０ｔ
机的 主 活 塞 柱 出 现 直 裂 纹 ，长 约 ２０ ｍ，深 ４ ５ｒ ａ ０～
３ ０ ｍ部位 ，引起裂纹 的原 因可能 是在铸 造 和使 用 过 ０ｒ ａ 程中的不当 ，再 加上 冲击 受力 的作 用 ，对 主活 塞柱 裂 纹有一定 的影 响。虽 然不影 响使 用 ，但 是为 了防止裂 纹扩展 ，避 免在使 用过 程 中出现 重 大的安 全事 故 ，故 决定给予焊补修复 。 （ ）主活塞柱的材质为 ４ ２ ５钢 ，根据 ４ ５钢 的性质和 焊接性 能，减少受热对 活塞柱 的影 响，用铣车根据 裂纹 深度铣 出一 Ｖ形坡 口，裂纹 两端不用打止裂孔 。
５ ｒｍ。经核 实压 铸机主活塞 （ ０ ａ 活塞为实心 ，＋ ２ ｍ ２ ０ ｍ） 材质 为 ４ ５钢 ，表层镀铬 ，在一般情 况下 中碳钢 尤其是
大厚 件的中碳 钢为 了预 防冷 、热 裂纹 和 气孔 等焊接 缺
陷的发生 ，需要 焊前 预热 ，但 由于压 铸机 主活 塞柱 的
精度 比较高 ，活塞柱 本 身也不 利 于焊 前预热 ，经过 研
５ 。 。
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铝 合 金 螺 柱 焊 接 裂 纹 分 析 及 工 艺 措 施
常州伟泰 电子科技有 限公 司 （ 江苏 ２ ３ ） 孙锁芳 １￣２
【 要 】 ６６ 摘 Ｏ０铝螺柱与５５ ７４铝板焊接后出现裂纹， 有裂纹件达 ５ ％，经分析及 多次试验，找到了 且 ０
螺柱焊机及其焊接工艺
短周期焊接≤100 3～12 ≤1500不保护或气体保护1/8d但不能小于0.6mm
拉弧式电容放电螺柱焊＜10 3～10 ≤3000（峰值）不保护1/10d但不能小于0.5mm
注：最低板厚是指避免烧穿的厚度。
1.1电弧螺柱焊机
电弧螺柱焊机是由焊接电源、控制器、焊枪、地线钳、焊接电缆等部分组成。但大多数焊接设备的焊接电源都与控制器合并为一体，称为主机。比较先进的控制方式是使用微处理器，以便精确设置和适时控制焊接过程中的焊接电流、焊接时间等参数。焊接电源一般为晶闸管控制的或逆变式的弧焊整流器。逆变式的弧焊整流器体积小、重量轻、动特性好，无疑是焊机的首选，但受大功率器件的限制，所以目前大容量的焊机还是以晶闸管控制的弧焊整流器为主。但不论那种结构的焊接电源，其安全要求都应符合GB15579的规定。用于螺柱焊的直流焊接电源应具有以下特点：
d、焊柱的提升高度正比于螺柱的直径，大约为1.5～7mm.提升高度主要是为了防止熔滴过渡时造成短路而影响电弧的稳定性及焊缝质量。维持电弧的稳定，为焊接提供足够的能量至关重要。因为弧柱的温度远比阳极或阴极的温度要高。穿透焊接时，要加大提升高度，利用电弧的高温迅速烧穿镀锌板，以获得满意的接头。当然增加提升高度也有害处，一方面会增加电弧的长度，使之更易受磁场的影响，发生磁偏吹；另一方面也会增加焊缝的气孔。
a、焊接电源应具有下降的静外特性。只有这样才能维持电弧的稳定性，保证焊接质量。
b、焊接电源应有引弧电流（40～50A）和较高的空载电压（70～100V）。以确保100％的引弧成功率，对于大直径的螺柱焊接，其空载电压甚至超过100V.只有这样才能满足提升高度较大时的需求。
c、要有较高的负载电压。按弧焊电源下降特性的定义，当焊接电流≥600A时，其负载电压应保持44V不变。在施工现场使用的焊机，其焊接电缆较长，有的长达50m，电压降很大。如果不增加负载电压加以补偿，就势必会降低其焊接能力，若不按照ISO14555规定配制焊接电缆的截面积，情况就会更加严重，甚至无法焊接。这就是为什么不同厂家制造的同一电流等级的焊机，其焊接螺柱的最大直径有较大差异的主要原因之一。
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铝合金螺柱焊工艺方法研究
本文针对中大直径铝合金螺柱难以采用螺柱焊的技术问题,以Φ16mm螺柱为研究对象进行了铝合金螺柱焊方法和工艺的探索性研究。
提出了TIG-拉弧复合热源技术、A1合金螺柱预浸镀/复合热源联合技术、预装保护剂螺柱焊技术对铝合金的螺柱焊方法和保护技术进行改进,并结合接头的力学性能、宏/微观形态对各焊接方法及工艺参数进行综合的分析和评价。
铝合金电弧螺柱焊仅使用陶瓷环保护时接头内部会生成大量的缺陷。
采用惰性气体保护后获得较好接头的质量,强度提高34%。
焊接电流过大将破坏惰性气体的保护效果。
TIG-拉弧复合热源中的TIG电弧可去除铝板表面的氧化膜。
TIG电弧同时起到预热的作用,可降低焊接电流,降低热裂纹生成的机率。
由于铝板的预热,焊接电流过大时易使飞溅增大,导致出现缺陷的机率增大。
铝合金螺柱预浸镀Zn-Ni能够有效地防止铝氧化膜的生成,并且镀层金属不会为焊缝带来夹杂缺陷。
螺柱经浸镀处理后接头强度提高3.4倍,在较宽的电流范围内都能得到性能稳定的接头。
螺柱端面预装的保护剂能破坏工件表面的氧化膜,并阻止新的氧化膜生成。
焊缝抗剪强度达到123MPa,焊缝强度系数为64%,接头强度比无保护剂焊接试样提高了45.3%。
适当增加保护剂含量能提高焊缝强度,焊接电流过大会造成保护剂的过度分解,降低接头质量。