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簡(jiǎn)介:德國(guó)bb21拉弧式螺柱焊是利用電弧作為熱源，在電弧燃燒時(shí)將螺柱和工件熔化，當(dāng)熔化的金屬足夠時(shí)，利用外力頂鍛，使電弧熄滅。螺柱浸入熔池后，將液態(tài)金屬擠出焊頭之外，從而凝固形成焊接接頭。

一、   焊接原理

        德國(guó)bb21J螺柱焊機(jī)工作輸入電壓為單相或三相輸入，經(jīng)過(guò)整流器1整流成直流電壓，然后再經(jīng)過(guò)三相可控逆變電路2將直流電壓轉(zhuǎn)化為中頻交流電壓，中頻交流電壓送主變壓器變換成焊電弧所需要的幾十V的電壓輸出

二、焊接的種類

德國(guó)bb21拉弧式螺柱焊按其電弧時(shí)間長(zhǎng)短、利用保護(hù)條件、使用電源情況，可簡(jiǎn)單分為兩類：第一類是利用陶瓷環(huán)或氣體保護(hù)，以免工件及螺柱的熔池被空氣氧化或進(jìn)入水份，并在焊接過(guò)程中向焊縫區(qū)過(guò)渡有用成分。這種方法通常用于直徑為3-25mm的螺柱、栓釘?shù)暮附?。焊接電流達(dá)幾千安培。焊接時(shí)間為0.1~2S；第二類是短周期的拉弧螺柱焊，這種方法在焊接時(shí)不用陶瓷環(huán)或保護(hù)氣體，螺釘?shù)亩瞬坑幸粋€(gè)比直徑更大的法蘭，且呈164°-168°的錐角，比較適合于鍍層鋼板。除了焊接條件如電流、時(shí)間與第一種方法不同外，槍的頂鍛力也比第一種方法大。

三、   拉弧焊機(jī)的電弧

1、 引弧

引弧是螺柱與工件接觸時(shí)產(chǎn)生。焊接電源在儲(chǔ)備電壓足夠情況下，接通微小電流(10-30 A)。作為引燃附加物，在螺柱尖端有附加鋁的結(jié)塊球狀物或在螺柱前端平面有鋁引燃層。因?yàn)殇X比鋼有較小的逸出功(Al：3.95 eV；Al2O3：3.17 eV；Fe：4.79 eV)。這樣電弧引燃較容易，同時(shí)用作熔池脫氧。
　　對(duì)于短周期拉弧螺柱焊，螺柱向下運(yùn)動(dòng)的時(shí)候接通主電弧是必要的。一般的情況下，先導(dǎo)電弧沒(méi)有焊接過(guò)程。在特殊情況時(shí)，點(diǎn)爆能對(duì)工件表面層造成適當(dāng)干擾。而先導(dǎo)電弧具有較高電流時(shí)可能影響工件表面。對(duì)于自動(dòng)送料焊接小直徑螺柱時(shí)，先導(dǎo)電弧有一個(gè)電壓差調(diào)整過(guò)程。例如為了匹配主電弧使用的電流強(qiáng)度或焊接時(shí)間以及送料時(shí)間等進(jìn)行協(xié)調(diào)，根據(jù)所焊接的螺柱直徑有所不同。

  2、焊接電弧

拉弧螺柱焊時(shí)常用陶瓷環(huán)屏蔽。因此，不能觀察到焊接電弧。有人將陶瓷環(huán)打開(kāi)90°用6000 幅/s高速攝影機(jī)跟蹤觀察焊接過(guò)程。直徑22 mm平坦螺柱尖端顯示起弧在螺柱中部，并且迅速向邊緣運(yùn)動(dòng)和在該處熔化。螺柱和母材迅速鋪開(kāi)的熔池，呈現(xiàn)強(qiáng)烈的帶有噪聲沸騰的金屬蒸氣。在熄弧時(shí)人們觀察到基于螺柱和工件位置的熔池?cái)U(kuò)大及小的熔珠滴落溶解在熔池。這種噪聲和沸騰改變了電弧螺柱焊的操作過(guò)程是沒(méi)有對(duì)比工藝的。形成的焊縫帶有舒展的表面張力和鎮(zhèn)靜的熔池。
　　當(dāng)選擇焊接參數(shù)不當(dāng)時(shí)(例如微小的提升高度、較長(zhǎng)的焊接時(shí)間)能形成短路熔滴沖擊過(guò)渡。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)焊接電源約等于提供1.5倍焊接電流值，而且爆炸性的短路過(guò)程會(huì)熔斷。結(jié)果是形成強(qiáng)烈的飛濺和不良的焊接。
　　利用電壓示波波形圖觀察往上、往下電弧電壓的時(shí)候，螺柱焊焊接操作按標(biāo)準(zhǔn)提升高度值時(shí)，電弧電壓接近保持恒定值，大約30 V
　　對(duì)于螺柱焊時(shí)用富氬混合氣時(shí)，大約保持在27V。使用附加保護(hù)氣體是用于焊接較大直徑的螺柱(19-20 mm)，使用的電流比推薦的標(biāo)準(zhǔn)電流值約大3%焊接沒(méi)有增強(qiáng)氣孔生成。

四、   拉弧螺柱焊焊接工藝

1、 工藝特點(diǎn)

拉弧式螺柱焊接與儲(chǔ)能式焊接的電容放電不同，它是通過(guò)晶閘管控制的直

電源或逆變式焊接電源來(lái)進(jìn)行焊接。拉弧式螺柱焊接工藝，螺柱和工件的金屬熔化量比儲(chǔ)能式螺柱焊多，熔深較深，焊接熔池深，適合焊接熱軋板，厚板），焊接強(qiáng)度更高，適合焊接大直徑螺柱。

2、 焊接工藝參數(shù)

拉弧式螺柱焊接工藝參數(shù)相對(duì)而言較儲(chǔ)能式復(fù)雜。主要有：焊接電流、焊接

時(shí)間、預(yù)引弧電流&或時(shí)間.、提升高度、螺柱伸出長(zhǎng)度、保護(hù)方式等。

Ⅰ、焊接電流主要根據(jù)螺柱的直徑選定，各種不同機(jī)型能調(diào)節(jié)的范圍也不同，

在300A-2500A內(nèi)連續(xù)可調(diào)，逆變式電源螺柱焊接的最小電流可以調(diào)節(jié)到更小。就非合金鋼而言 ：

I=(75~85)d d=3~16mm

I=(85-95)d d=16~30mm

對(duì)于合金鋼而言，焊接電流應(yīng)相應(yīng)地降低5%左右。當(dāng)然，在實(shí)際的焊接過(guò)程中要視板厚和強(qiáng)度要求而定。

 短周期拉弧式螺柱焊機(jī)的焊接電流一般是固定的，大小與電源有關(guān)。所以這類焊接電源在使用中的焊接能量由焊接時(shí)間來(lái)控制。當(dāng)然，短周期拉弧式螺柱焊機(jī)的大機(jī)型也有通過(guò)焊接電流和焊接時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)熱輸入量。

Ⅱ、焊接時(shí)間Tw（單位ms），又稱焊接電流持續(xù)時(shí)間。主要是影響焊接熱輸入量?？捎孟铝惺阶舆M(jìn)行估算

Tw=(2~4)d  d≦12mm

Tw=(4~5)d  d≧12mm

這個(gè)參數(shù)與焊接電流配合調(diào)節(jié)。

Ⅲ、預(yù)引弧電流&時(shí)間.很大程度上決定了母材的熔深。預(yù)引弧電流一般為40~50A可調(diào)范圍較窄。很多品牌的焊接電源的預(yù)引弧電流是固定的，是在面板上設(shè)置預(yù)引弧時(shí)間來(lái)替代。短周期焊接電源的預(yù)引弧時(shí)間約為40~100ms，長(zhǎng)周期的預(yù)引弧時(shí)間調(diào)節(jié)范圍更寬。

Ⅳ、提升高度是維持穩(wěn)定的焊接電弧和獲得良好焊縫外觀成形的一個(gè)重要的焊接參數(shù)。它與螺柱直徑成正比，約1.5-8mm。提升高度能有效防止因熔滴過(guò)渡時(shí)短路所造成的電弧不穩(wěn)和焊縫質(zhì)量不佳。特別是穿透焊時(shí)，由于弧柱的溫度要比陽(yáng)極和陰極的溫度高，通過(guò)增加提升高度獲得的高溫電弧燒穿鍍鋅板，從而得到良好的焊縫接頭。但是，過(guò)高的提升高度也有不利的一面：一是由于電弧的增長(zhǎng)易發(fā)生磁偏吹現(xiàn)象，影響成形；二是增加焊縫氣孔；三是降低優(yōu)良焊縫的重現(xiàn)性。特別是在焊接鋁材料時(shí)，這是一個(gè)較為敏感的影響焊接質(zhì)量的因素。

Ⅴ、螺柱伸出長(zhǎng)度實(shí)際是螺柱的熔化長(zhǎng)度，也與螺柱直徑成正比，經(jīng)驗(yàn)值約為1.5-6mm。當(dāng)所選保護(hù)方式為陶瓷環(huán)保護(hù)時(shí)，此長(zhǎng)度也與要求的焊腳高度有關(guān)。另外，在焊接時(shí)，這個(gè)參數(shù)常常和提升高度配合調(diào)節(jié)。因?yàn)槁葜嵘?，電弧的長(zhǎng)度可以認(rèn)為等于提升高度減去螺柱伸出長(zhǎng)度。當(dāng)提升高度值確定后，螺柱伸出長(zhǎng)度過(guò)短，則電弧變長(zhǎng)，金屬熔化量不夠，焊縫成形不良；螺柱伸出長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，電弧太短不穩(wěn)定，造成未熔合、飛濺、夾渣等焊接缺陷。

Ⅵ、保護(hù)方式。螺柱焊接的保護(hù)方式主要有無(wú)外加保護(hù)、氣體保護(hù)和陶瓷環(huán)保護(hù)3種。其中，無(wú)外加保護(hù)方式主要是用于儲(chǔ)能式螺柱焊接工藝和直徑小于等于6mm的拉弧式螺柱焊接工藝；后2種保護(hù)方式則常用于拉弧式螺柱焊接工藝中，使用的氣體主要有CO₂、Ar；陶瓷環(huán)的形式則根據(jù)螺柱焊腳的外觀要求而選擇。

焊接電流、焊接時(shí)間、提升高度、伸出長(zhǎng)度是拉弧式螺柱焊接工藝的- 個(gè)主要參數(shù)，在實(shí)際焊接中，應(yīng)根據(jù)螺柱直徑和母材厚度、材質(zhì)匹配。有些廠家

已經(jīng)在焊機(jī)面板上標(biāo)明對(duì)照表，便于人機(jī)交流。但是，不同制造商的焊接工藝參數(shù)也有所差別，因此要進(jìn)行多次試焊，對(duì)焊縫外觀成形、力學(xué)性能.彎曲、拉

伸、抗扭/等方面綜合評(píng)定，調(diào)節(jié)出適合的工藝參數(shù)。