螺柱焊机及螺柱焊技术

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螺柱焊

螺柱焊

螺柱焊(stud welding )将螺柱一端与板件(或管件)表面接触并通电引弧,待接触面熔化后,给螺柱一定压力完成焊接的方法。

螺柱焊钉螺柱焊(stud welding)是将螺柱一端与板件(或管件)表面接触,通电引弧,待接触面熔化后,给螺柱一定压力完成焊接的方法。

电弧螺柱焊用圆柱头焊钉适用高层钢骨结构建筑、工业厂房建筑、公路、铁路、桥梁、塔架、汽车、能源、交通设施建筑、机场、车站、电站、管道支架、起重机械及其它钢结构等。

简介主要由螺柱焊电源和焊枪组成. 电弧螺柱焊的基本原理是在待焊螺柱与工件间引燃电弧,当螺柱与工件被加热到合适温度时,在外力作用下,螺柱送入工件上的焊接熔池形成焊接接头。

根据焊接过程中所用焊接电源的不同,传统电弧螺柱焊可以分为普通电弧螺柱焊和电容储能电弧螺柱焊两种基本方法螺柱焊原理分析螺柱焊是将金属螺柱或其他紧固件焊接在工件上的方法。

实现螺柱焊接的方法有多种,如:拉弧式螺柱焊、储能式螺柱焊、电阻焊、凸焊等。

与之相对应的焊机也有所不同,分别为拉弧式螺柱焊机、储能式螺柱焊机、电阻焊机、凸焊机等。

[1]螺柱焊机在国内有多种非正规称法,如种焊机,植焊机,种钉机,植钉机,植焊机,螺钉焊机,螺丝焊机等等,均是指螺柱焊机。

储能式螺柱焊机储能式螺柱焊机采用大容量电容作为焊接能量的来源,通过可控硅精确控制放电时间,以瞬间低电压-强电流的方式将螺柱尖端迅速熔化,使螺柱和工作面间隙快速合并,将螺柱牢固的焊接在工作面上,整个过程持续约1-3ms。

储能式螺柱焊机的工作原理简图如下:螺柱焊原理图储能式螺柱焊机采用220V交流电,通过变压器1降压,再通过整流桥2将交流电变为直流电,经过双向整流管3和充电电阻向电容6充电。

由智能芯片精确控制可控硅5,使储能电容6瞬间释放全部电量完成整个焊接过程。

储能式螺柱焊机广泛运用于钣金工程、电子业开关柜、试验和医疗设备、食品工业、家电工业、通讯工程、工业全套炊具、办公室和银行设备、投币式督货机、玻璃幕墙结构和绝缘技术等。

螺柱焊接技术

螺柱焊接技术

目前,我国汽车制造业主要应用的螺柱焊接技术是短周期拉弧式螺柱焊,辅以相关的自动控制设备,大幅提高了汽车的焊接质量,提升了汽车品质。

螺柱焊接技术由于具有快速、可靠、操作简单和成本低等优点,可替代铆接、钻孔、手工电弧焊和钎焊等连接工艺,可焊接碳钢、不锈钢、铝以及铜及其合金等金属,现在已广泛应用在汽车、船舶制造等领域。

我国应用螺柱焊接技术的历史不长,但是随着我国经济的快速发展和制造业水平的不断提高,螺柱焊接技术正被越来越多的国内企业所采用。

螺柱焊接技术及原理将螺柱或类似的金属柱状物及其他紧固件焊接在工件上的方法称为螺柱焊。

实现螺柱焊的方法有多种:电阻焊、摩擦焊、爆炸焊及电弧焊等。

目前应用最广泛的方法是电弧法螺柱焊,根据焊接电源的不同,可细分为储能式(电容放电)螺柱焊和拉弧式螺柱焊。

1.储能式螺柱焊储能式螺柱焊由充电电容放电提供焊接所需的能量,当电容放电时,螺柱和工件之间出现很短时间的电弧,电弧会熔化工件表面和螺柱顶端的少量金属,随后螺柱浸入熔池,熔化金属迅速冷却,形成焊接接头。

储能式螺柱焊的焊接时间极短,通常情况下在5ms 之内,无需保护气体;熔池浅,约0.1mm,工件背面无变形、压痕,适于薄板焊接;可用于焊接碳钢、不锈钢、铝、铜及其合金等金属;板厚与螺柱直径比可达1∶10。

储能式螺柱焊设备根据焊枪的配置不同,可分为接触式和间隙式两种。

接触式螺柱焊依靠焊枪内置弹簧压紧螺柱,工件和螺柱之间的距离由螺柱顶部小凸台来保证,当电容放电时,小凸台迅速气化,螺柱和工件之间出现电弧,电弧产生的热量使螺柱顶部形成熔化层,工件表面形成很浅的熔池。

在焊枪内置弹簧压力下,螺柱快速下沉,在3~4ms内,螺柱浸入熔池,电弧消失,熔池冷却迅速形成焊接接头(见图1)。

图1 接触式螺柱焊接过程间隙式螺柱焊接过程和接触式螺柱焊大致相同,不过与接触式的弹簧压紧螺柱与工件接触不同的是,间隙式是通过电动或气动的方式把螺柱从工件表面提升到一定距离,然后螺柱下沉,同时电容放电,螺柱与工件之间产生电弧。

螺柱焊的焊接原理与操作流程

螺柱焊的焊接原理与操作流程

螺柱焊的焊接原理与操作流程螺柱焊是一种常见的焊接方法,用于将螺栓或螺柱连接到金属结构中。

它通常用于焊接螺纹孔道或洞口,以实现更强大的结构连接。

下面将详细介绍螺柱焊的焊接原理和操作流程。

焊接原理:螺柱焊的原理是通过热力作用使螺柱与基材形成永久连接。

在焊接过程中,焊条产生的热能融化金属,并与基材融合,形成焊缝。

随着焊缝的冷却和凝固,螺柱便与基材牢固连接。

焊接原理类似于其他电弧焊接过程。

操作流程:1.准备工作:首先,安全操作非常重要。

佩戴适当的个人防护设备,如焊接帽、焊接手套、护目镜等。

确保所需的工具和设备都准备好,包括电弧焊机、焊条、螺柱等。

2.准备接头:将待焊接的螺纹孔道或洞口清洁干净,去除任何油、灰尘或锈蚀物。

确保焊接表面平整,以便焊接能够牢固。

3.调整焊机参数:根据焊接材料和厚度,调整电弧焊机的参数,如电流和电压等。

根据焊接手册或经验,选择正确的焊条直径和类型。

4.定位螺柱:将螺柱放置在设计位置,并将其固定在基材上,以防止移动。

确保螺柱与待焊接的孔道或洞口的中心对齐。

5.焊接:点亮电弧,并将焊条的电极保持在离焊接位置约1-2毫米的距离。

保持稳定且均匀的焊接速度,使焊条的熔化金属充满螺柱和基材之间的空隙。

6.完成焊接:一旦焊接完成,停止电弧并移除焊枪。

让焊缝自然冷却,以确保焊缝的牢固性。

如果需要,可以在焊接后对焊缝进行清理和整理。

补充:-焊接过程中要保持连续的焊接,以确保焊缝的质量和强度。

焊接速度不宜过快或过慢,应根据焊条类型和焊接厚度进行调整。

-掌握良好的电弧焊技术非常重要。

焊接时,保持稳定的手的姿势和焊枪的角度,以获得均匀且良好的焊缝质量。

-注意安全,确保工作区域通风良好,以避免有害气体吸入或氧气不够。

确保焊接地线连接牢固且良好接地,以防止触电和其他意外事故。

-使焊接过程中的焊条保持干燥和正确存储,以防止焊缝的质量受到影响。

总结:螺柱焊是一种常用的焊接方法,用于将螺柱连接到金属结构中。

了解焊接原理和正确的操作流程对于获得坚固及高质量的焊接结果至关重要。

钢螺柱焊设备标准

钢螺柱焊设备标准

钢螺柱焊设备标准1.目的规范钢螺柱焊设备,适用于应用在汽车车身零部件上钢螺柱焊接。

2.基本配置一套完整的生产用螺柱焊机包含:螺柱焊机、焊枪分配器、自动送钉系统(纯手动焊接不需要)、连接主机与分配器之间的电缆、电源接地线、带电缆的焊枪(分配器与送钉系统一对一)。

自动拉弧螺柱焊接系统构成示意图手动拉弧螺柱焊接系统构成示意图3.技术要求1)整体要求●采用拉弧式非气体保护焊;●适用于镀锌钢板、普通钢板及高强钢板上的螺柱焊接;●保证螺柱焊接后垂直于工件,焊后接头可靠,工件不变形;●要求对螺柱焊数量有计数功能,焊接螺柱数量能设置并在计数器上显示;●螺柱与工件在垂直范围内(螺柱和板件垂直方向之间的角度偏差小于3°)才能焊接;●设备与机器人系统采用PROFINET进行通讯;●设计固定支架和平衡器等,用于固定送钉管及电缆等;。

●主机应配备轮子;●螺柱焊设备调试数据包由乙方协助开发完成;●可以满足板厚≥0.7mm薄板螺柱焊接质量要求。

2)全自动螺柱焊机技术要求●用途:主要用于低碳钢、镀锌钢薄板,高强钢板的螺柱焊接。

●结构形式:落地可移动式。

●电源电压:400±10%,50HZ,3相,电源进线从控制母线引入。

●焊接电流范围:100A-1500A。

●焊接时间范围:6ms-100ms。

●冷却方式:风冷。

●绝缘等级:F。

●采用逆变式控制电源。

●主要结构:全自动螺柱焊机由以下部分组成:➢焊接控制电源;➢全自动焊枪;➢送料器;➢电缆、送钉管、接地排、接地极及其他附件。

机器人抓枪方式机器人抓件方式●主要功能要求:➢微处理器控制;➢全面安全保护功能;➢具有抗电磁干扰的能力,能够自动补偿电网电压波动;➢具有温度和短路保护;➢保证螺柱焊后垂直于工件,焊后接头可靠,工件不变形;➢采用拉弧式非气体保护焊;➢焊机具有对螺柱长度在设计公差范围内的自适应功能。

●焊接电源和控制器要求:➢采用逆变式控制电源,控制更精密,使输出电流更加平稳;➢数字设定焊接电流和焊接时间;➢同机器人通讯采用Profinet总线形式;➢焊机的终端显示器采用中文触摸屏,能实时显示监控所有重要操作结果及预设参数(包括焊接电流和焊接时间、引弧时间、焊接电压、引弧电压和焊枪的提升推进情况等);➢焊接参数偏离设定值时,系统具有自诊断功能,具有自动报警功能;➢可通过外部编程器,直接设定焊接电流、焊接时间等所有焊接参数;➢每台控制器最多可配备5个可编程焊接接口(同时接5把焊枪),每个接口均可单独编程(设定不同焊接参数);各接口之间采用并联方式,保证焊接回路一致性;➢具有防重复焊接装置;➢具有过载保护装置;➢具有抗电磁干扰的能力;➢具有应急开关(可切断电源)。

螺柱焊技巧

螺柱焊技巧

螺柱焊技巧1. 引言螺柱焊是一种常见的焊接技术,用于将螺钉或螺柱固定在工件上。

它在机械制造、建筑、汽车工业等领域得到广泛应用。

本文将介绍螺柱焊的基本原理、焊接材料和设备、焊接过程以及一些常见的焊接技巧。

2. 螺柱焊的基本原理螺柱焊是通过将螺柱与工件焊接在一起,形成强固的连接。

焊接产生的热量会使螺柱和工件的材料熔化,并通过冷却形成焊接接头。

螺柱焊的焊接接头通常具有较高的强度和可靠性。

3. 焊接材料和设备3.1 焊接材料螺柱焊常用的焊接材料有焊丝和焊剂。

焊丝是用于填充焊接接头的材料,常见的焊丝有铜焊丝、铝焊丝和不锈钢焊丝等。

焊剂是用于清洁焊接接头和促进焊接的化学剂。

3.2 焊接设备螺柱焊常用的焊接设备有焊枪、焊接机和辅助工具。

焊枪是焊接过程中用于提供电流和焊丝的工具,焊接机是用于提供电能和控制焊接参数的设备。

辅助工具包括焊接夹具、钳子等,用于固定工件和焊接材料。

4. 螺柱焊的焊接过程螺柱焊的焊接过程可以分为准备工作、焊接操作和后续处理三个阶段。

4.1 准备工作在进行螺柱焊之前,需要进行以下准备工作:•清洁工件表面,去除油污和氧化物,以确保焊接接头的质量。

•预热工件,特别是对于厚度较大的工件,预热可以减少焊接应力和变形。

•选择合适的焊接材料和设备,根据工件材料和焊接要求选择合适的焊丝和焊剂。

•调整焊接参数,包括电流、电压和焊接速度等,以保证焊接接头的质量。

4.2 焊接操作螺柱焊的焊接操作步骤如下:1.将螺柱与工件对齐,并使用焊接夹具或钳子固定住。

2.使用焊枪将焊丝送入焊接接头,同时提供所需的电流。

3.移动焊枪,使焊丝在螺柱和工件之间形成焊接接头。

4.控制焊接速度和焊丝供给速度,以保证焊接接头的质量。

5.焊接完成后,停止供电并等待焊接接头冷却。

4.3 后续处理焊接完成后,还需要进行一些后续处理工作:•对焊接接头进行清理,去除焊渣和氧化物。

•对焊接接头进行检查,确保焊接质量符合要求。

•如有需要,可以进行热处理或机械加工,以进一步提高焊接接头的性能。

拉弧式螺柱焊机工作原理

拉弧式螺柱焊机工作原理

拉弧式螺柱焊机工作原理
拉弧式螺柱焊机是一种常用于焊接螺柱的设备,其工作原理主要包括以下几个步骤:
1. 准备操作:将工件螺柱与焊针端正确连接,并设置焊接参数,如电流、焊接时间等。

2. 螺柱固定:将待焊接的螺柱放置在工作台上,并采用合适的夹具固定住。

3. 触发电弧:按下焊机的“启动”按钮,焊机开始工作,同时产生一股电弧。

4. 熔化焊材:电弧在螺柱焊接点上顶熔化工件表面,形成一个熔池。

5. 螺柱焊接:螺柱下端直接放在熔池中,并与熔池充分接触。

6. 熔池冷却:断开电弧后,熔池开始冷却,焊接点逐渐凝固。

7. 焊接完成:待焊接的螺柱与工件形成坚固的连接,焊接完成。

需要注意的是,拉弧式螺柱焊机的工作原理是通过电弧熔化焊材与螺柱焊接,因此需要采用适当的电流和焊接时间来控制焊接质量。

此外,操作者还需要掌握合适的焊接技巧,确保焊接点的质量和稳定性。

螺柱焊的过程及工艺参数

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。

螺柱焊的过程及工艺参数

螺柱焊的过程及工艺参数

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。

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螺柱焊机及螺柱焊技术(成都斯达特焊接研究所成都610051)摘要:文章介绍了螺柱焊机和螺柱焊接工艺参数,并对电弧螺柱焊机的焊接电源、栓钉穿透焊工艺以及我国螺柱焊接技术的现状作了深入的分析,阐述了螺柱焊接技术的发展趋势。

关键词:螺柱焊机螺柱焊接工艺栓钉穿透焊螺柱焊技术发展所谓螺柱焊是指在金属或类似金属件的端面与另一金属工件表面之间产生电弧,待接合面熔化时迅速施加压力,完成焊接的一种方法。

螺柱焊接方法起源于1918年,由于这种焊接新技术具有快速、可靠、简化工序、降低成本等一系列优点,因而引起了世界各国的普遍重视,经过不断地改进和完善,特别是二次世界大战后得到了迅速发展,现已广泛应用到桥梁、高速公路、房屋建筑、造船、汽车、电站、电控柜等行业。

可焊接低碳钢、不锈钢、低合金钢,铜、铝及其合金材质的螺柱、焊钉、销钉、栓钉等。

1螺柱焊机的分类螺柱焊机分为电弧螺柱焊机和电容放电螺柱焊机两大类,前者以弧焊整流器作为电源进行焊接,后者则以电容器储存的能量瞬间放电而进行焊接。

两种焊接方式的特点及应用情况见表1。

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。

用于螺柱焊的直流焊接电源应具有以下特点: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。

d、焊接电流要有陡升的前沿。

螺柱焊接的最大特点是瞬间大电流,因此要求焊接电源在接通后的32ms之内,焊接电流应达到其峰值。

对于短周期螺柱焊而言,其焊接电流的上升时间应该更短,否则就有可能出现焊接时间已到,但焊接电流还没有达到其峰值的现象。

设定的焊接电流与螺柱焊接所得到的能量不成比例,则很难保证其焊接质量。

提高焊接电流上升速度的唯一办法是减小电抗器的电感量。

普通弧焊整流器之所以要加大电抗器,除了滤波之外还要限制短路电流的上升速度和短路电流的峰值,以降低引弧时的冲击电流,减小飞溅和弧坑,并避免烧穿工件。

螺柱焊则不同,是按照已设定的引弧、螺柱提升、接通主电源等逻辑顺序进行的。

也就是说,在螺柱与工件有一定间隙的情况下才接通焊接主电源的,因而避免了引弧时的飞溅。

其实螺柱焊的最大“飞溅”是发生在螺柱插入熔池时,瞬间发生的喷溅物。

e、电源要有较小的内阻抗。

焊接电源主电路的电气绝缘,采用H级耐热等级与B级相比,具有体积小重量轻的优点,倍受人们的推崇。

但深入分析后发现,也并非完美无缺。

GB11021规定:H、B级耐热等级的最高温度分别为180℃和130℃,H级比B 级允许的温度约高40%。

也就是说,在主电路设计时,其线圈的电流密度可以大幅度提高,以减小导线的截面积。

随之而来的是导线的电阻,也即电路的阻抗增加。

这对于大电流焊接的螺柱焊机而言,则是致命的缺点。

假如焊接电源主电路的绝缘由B级改为H 级,次级回路所有导线截面积的减小而导致总电阻的增加那怕只有0.006Ω,按2500A 焊接电流计算,其增加的功耗为37.5kw,再加上主变压器初级增加的功耗,则是相当可观的。

焊接电源主电路的功耗增加,势必减小输出的焊接功率,使焊接能力下降,这便是体积、重量的减小付出的代价。

也就是说,焊接同一直径的螺柱,H级比B级绝缘的焊机需要更高的功率才能达到同一效果,效率明显下降。

成都斯达特焊接研究所研制的RST-3150-3电弧螺柱焊机,B级绝缘,能焊接d=30mm的焊钉,这是同等级的H级绝缘的电弧螺柱焊机难以达到的。

f、供电的电源柜(箱)应有足够的容量,电弧螺柱焊机的负载持续率很低,一般都小于15%,消耗的平均功率较低,但瞬间功率却很大,大直径螺柱焊接时,瞬间功率甚至超过300kw,这就要求供电的电源柜(箱)应有足够的容量,以满足螺柱焊接的要求。

如果供电电源的容量小,在焊接时,电源电压的降低达到其额定值的15%以下,超过了整流管的调压稳流的范围,就很难保证焊接质量,有些焊机甚至按照已设定的电源电压限值强迫停机。

架设专线,提高电源柜(箱)的容量或错开用电高峰是解决问题的好办法。

1.2 电容放电螺柱焊机电容放电螺柱焊的特点是时间短,热变形小,很适合薄板的螺柱焊接,在造船、汽车、电控柜、橱柜等行业应用很广。

电容放电螺柱焊不用气体保护,操作也比较简单,很适合自动化生产线的要求,所以这种焊接技术已广泛应用于汽车焊接生产线。

螺柱焊接的生产率依赖于电容器的充电速度,可以达到15个/分钟(手工焊),30个/分钟(自动焊)。

电容放电螺柱焊有拉弧式和引弧式两种。

拉弧式电容放电螺柱焊类似于拉弧式短周期电弧螺柱焊,其焊接时间约3~10ms,见表1。

引弧式电容放电螺柱焊的特点是欲焊螺柱的端面有一引弧点,它又分为接触式和间隙式两种。

接触式螺柱焊的焊接时间≤3ms ,而间隙式螺柱焊的焊接时间大约1ms 。

采用间隙式电容放电螺柱焊,即使焊接铝及其合金也可以不用气体保护。

电容放电螺柱焊的焊接时间都是不可调节的。

电容放电螺柱焊的焊接能量依赖于电容器的电容量和充电电压,可按下式进行计算: W=21CU 2 (1) 式中:W —焊机的额定储存能量,J ;C —电容器组的总电容量, F ;U —充电电压,V 。

电容放电螺柱焊的焊接电流的峰值约为1000~10000A ,这依赖于电容器的电容量、充电电压和焊接回路的电感和电阻。

从安全方面考虑,充电电压一般不超过200V 。

电容放电螺柱焊机都应设有限流保护装置或恒流充电装置以及自动放电装置,以保护人身和设备的安全。

1.3 焊接极性一般地讲,焊接黑色金属时,应采用“直流正接”,即螺柱(焊枪)接焊接电源的负极,工件接正极,这样可以增加熔深。

因为焊接时,阳极的温度高于阴极的温度。

若焊接铜、铝及其合金时,则应“直流反接”,即螺柱接正极,工件接负极。

这样可以利用正离子的轰击雾化作用,清除工件表面的氧化层,提高焊接质量。

使用电弧螺柱焊机或电容放电螺柱焊机焊接时,其极性都应如此。

2 电弧螺柱焊的焊接工艺参数电弧螺柱焊的焊接工艺参数有焊接电流、焊接电压、焊接时间、提升高度、伸出长度、插入速度等。

a 、 焊接电流主要根据螺柱的直径进行调节,大约为300~3000A 。

对于非合金钢, 在已知螺柱直径d 时,可以用下式估算焊接电流2):I (A )=80×d (mm ) d ≤16mm (2)I (A )=90×d (mm ) d >16mm (3)对于合金钢,其焊接电流大约比上式计算值少10%。

短周期电弧螺柱焊的焊接电流(600~1500A )与电源有关,是固定的,因此,焊接能量仅依赖于焊接时间。

b 、 电弧电压与焊接电流的关系是由焊接电源的静外特性决定的。

电弧电压主要 取决于提升高度和焊接电流,其值一般为20~40V 。

焊接时,工件表面上的油或油脂会增加弧压,而惰性气体则会降低电弧电压。

c 、 对于平焊(工件焊接平面平行于地平面),其焊接时间可用下式进行估算: tw (s )=0.02×d (mm ) d ≤12mm (4)tw (s )=0.04×d (mm ) d >12mm (5)对于横焊(工件焊接平面垂直于地平面),其焊接时间应该减小。

短周期焊接时间小于100ms ,这不仅依赖于螺柱直径,而且还与电流强度有关。

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。

e 、 螺柱的伸出长度正比于螺柱的直径,一般为1~8mm 。

当使用瓷环对熔池进行 保护时,也与要求的焊缝四周焊脚的形状有关。

当要求周边的焊脚高而宽时,螺柱的伸出长度应该增加,反之则可以减小。

螺柱的伸出长度略大于螺柱的熔化长度。

此值若设计的过长,在螺柱提升后螺柱端面与工件之间的距离过短,使之无法形成稳定的电弧,造成大量的金属飞溅并出现夹渣缺陷;反之若螺柱伸出长度过短,金属熔化量不足,其焊缝成型肯定不良。

f、螺柱插入熔池是采用挤压的方式,在焊缝成型前的瞬间将熔化的有害物质挤出焊缝,以便形成良好的焊接接头。

但插入速度又不可太快,以防止形成大量的喷溅。

螺柱的插入速度,当螺柱的直径d≤14mm时,大约为200mm/s;当d >14mm时,为100mm/s。

焊枪一般都带有可调节的阻尼装置,以满足上述要求。

螺柱焊接时,金属的熔化量正比于伸出长度和螺柱的直径,因此大直径螺柱焊接时,因金属熔化量多,应该调低螺柱的插入速度,以减小这种喷溅。

焊接电流、焊接时间、提升高度和伸出长度是电弧螺柱焊的四个主要焊接工艺参数,应根据螺柱的直径,工件的材质进行设定。

对于同一螺柱直径的焊接,使用不同厂家制造的焊接设备,其焊接工艺参数也不尽相同,因此应进行多次试焊,并对焊缝的外观和成型、螺柱焊后高度和力学性能(拉伸、锤击、弯曲、扭力等)评定后,才能选定一组最佳的工艺参数进行焊接。

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