螺柱焊的過(guò)程及工藝參數(shù)

第2章 螺柱焊的過(guò)程及工藝參數(shù)2.1螺柱焊的過(guò)程 螺柱焊的基本過(guò)程是引弧焊接電弧頂鍛冷卻凝固；在這一過(guò)程中，焊接電流、焊接時(shí)間以及焊接過(guò)程中電弧的形態(tài)，對(duì)焊接結(jié)果有很大影響。 螺柱焊的引弧受程序控制，先是螺釘接觸到工件，當(dāng)按住啟動(dòng)按鈕后，焊機(jī)首先提供一個(gè)微小電流，之后螺釘被提升，在螺釘尖端的鋁極與工件之間建立電弧。（說(shuō)明：鋁極是襄嵌在螺柱尖端的一部份鋁材料，其作用是便于引弧及還原被氧化的鐵。）當(dāng)建立了電弧之后，焊機(jī)自動(dòng)進(jìn)入大電流焊接：螺柱端部開(kāi)始熔化，工件上形成溶池。此時(shí)的燃弧過(guò)程稱焊接電弧階段。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的焊接時(shí)間之后，電弧熄滅，螺柱在外力(一般為彈簧力)的作用下，浸入溶池。進(jìn)入頂鍛階段。然后，溶池自然冷卻凝固，完成焊接過(guò)程。2.2螺柱焊的工藝參數(shù)螺柱焊的工藝參數(shù)主要包括極性選取、電流和焊接時(shí)間的選擇、提升高度、浸入尺寸及速度的調(diào)節(jié)。首先說(shuō)明的是，螺柱直徑增加時(shí)，焊接所需要的能量也增加。1. 極性 極性是指工件到焊接電源的連接方式，以工件為準(zhǔn)：工件接正極即為正極性，工件接負(fù)即為負(fù)極性。一般的鋼質(zhì)螺釘采用正極性接法。而對(duì)于鋁及其合金，黃銅材料的螺釘，常采用負(fù)極性連接方式。2.焊接電流與焊接時(shí)間一般情況下，焊接電流正比與螺柱的公稱直徑。當(dāng)直徑小于16mm時(shí)，焊接電流一般是公稱直徑的80倍，即10mm的螺釘，使用的焊接電流為800A。當(dāng)直徑超過(guò)16mm時(shí)，焊接電流一般取值為公稱直徑的90倍。當(dāng)螺釘材料為合金鋼時(shí)，電流取值減少10%。焊接時(shí)間的取值也與直徑成比例關(guān)系：對(duì)于公稱直徑小于12mm的螺柱，一般取0.02d（d為螺柱的公稱直徑），對(duì)于公稱直徑大于12mm的螺柱，一般取0.04d。 如果焊接位置不是平焊，而是橫焊或仰焊，一般采用增大電流和減少焊接時(shí)間進(jìn)行焊接。當(dāng)工件為薄板時(shí)，為了不致工件燒穿，也采用增大電流和減少焊接時(shí)間的方法。3.提升高度對(duì)于不同直徑形狀的螺柱，要求的提升高度是不一樣的，提升高度是否合適，要看是否在焊接過(guò)程中出現(xiàn)磁偏吹或短路。當(dāng)提升高度過(guò)大時(shí)，電弧燃燒不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生電弧漂移和電弧偏吹。提升高度過(guò)小時(shí)，電弧容易產(chǎn)生短路而斷弧。提升高度對(duì)于同一端部形狀的螺柱來(lái)說(shuō)，正比于其公稱直徑，一般在1.54mm變化.4.浸入尺寸和浸入速度一般要求螺柱浸入工件尺寸為3-8mm，且正比于螺柱直徑。浸入尺寸取決于螺柱下降時(shí)的速度和壓力。螺柱下降速度越快，壓力越大，則浸入的尺寸越大，此時(shí)飛濺越大；反之，則浸入尺寸較小，飛濺較小。但如果螺柱下降速度太小，則螺柱有可能不能浸入溶池，出現(xiàn)焊接不牢的現(xiàn)象。調(diào)節(jié)浸入速度的方法是調(diào)節(jié)焊槍阻尼。（調(diào)整方法參閱后面有關(guān)章節(jié)）表2.1 不通螺柱直徑的提升高度和浸入尺寸螺柱直徑/mm提升高度/mm浸入尺寸/mm浸入速度/mms-16810131.01.01.51.53.03.54.04.0約2001619222.02.53.05.05.56.5約1002.3螺柱焊時(shí)的磁偏吹螺柱焊的電弧對(duì)焊接結(jié)果具有重要意義，原因是螺柱焊時(shí)瞬間電流很大，產(chǎn)生了很強(qiáng)的磁場(chǎng)。另外，過(guò)熱的空氣和陶瓷環(huán)產(chǎn)生的氣流也對(duì)電弧產(chǎn)生影響。這兩個(gè)因素都會(huì)導(dǎo)致電弧沿螺柱軸線發(fā)生偏移，從而造成電弧偏吹，其結(jié)果是栓釘單邊熔化，頂鍛后由于熱脹冷縮不對(duì)稱發(fā)生偏斜。通常情況下，由于磁場(chǎng)分布不均而引起的“磁偏吹”影響較大，磁偏吹發(fā)生時(shí)，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量和合格率，有的幾乎不能正常進(jìn)行焊接。 徹底消除螺柱焊時(shí)的“磁偏吹”現(xiàn)象幾乎是不可能的，人們只能從以下幾種方法中選擇一兩種方法來(lái)降低其影響。1、在電弧偏吹背向端接入地線接地端在生產(chǎn)過(guò)程中總是預(yù)先接好，在焊接過(guò)程中，由于工件慢慢被磁化，將發(fā)生電弧向接入端的另一面偏移。此時(shí)應(yīng)盡早接入另一根規(guī)格相同的地線，長(zhǎng)度相同，以防止工件被磁化而發(fā)生磁偏吹。如下圖2-2所示： 圖2-2 在工件兩端接入地線減小磁偏吹 2、結(jié)構(gòu)的影響 當(dāng)電弧兩面為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)時(shí)，磁偏吹會(huì)偏向質(zhì)量（重量）較大的一面。這是因?yàn)橘|(zhì)量較大的一面將會(huì)被更大強(qiáng)度地磁化，從而對(duì)電弧產(chǎn)生引力，當(dāng)發(fā)生這一現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行修正，設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮螺柱焊施工的要求，在無(wú)法避免的情況下，焊接時(shí)應(yīng)注意加入“引鐵”。如圖2-3所示 圖2-3 在磁偏吹的背向端加入“引鐵”減小磁偏吹 加入“引鐵”的目的是“吸引”電弧，引鐵常常加工成半圓形，厚度30mm左右，重量約為1Kg（可根據(jù)實(shí)際情況稍微做調(diào)整）。3、 焊接工裝盡量采用非磁性材料。焊接過(guò)程中經(jīng)常使用一些工具，為防磁化和影響焊接效果，盡量使用塑料制品、鋁、奧氏體不銹銅和銅質(zhì)材料。4、焊槍電纜也會(huì)影響電弧 焊槍電纜（尾線），在陰影區(qū)的面積越小，導(dǎo)致磁偏吹越嚴(yán)重，建議焊接時(shí)盡量控制尾線，避免焊接質(zhì)量下降。如圖2-4所示 注：同樣道理，在臨近焊接部位的地方，盡量不要設(shè)置任何導(dǎo)線。圖2-4 焊接電纜對(duì)磁偏吹的影響5、 焊接部位兩面分布異種金屬材料 此時(shí)應(yīng)注意是否有材料的磁性差別，如