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簡介:德國bb21拉弧式螺柱焊是利用電弧作為熱源，在電弧燃燒時將螺柱和工件熔化，當(dāng)熔化的金屬足夠時，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bb21J螺柱焊機工作輸入電壓為單相或三相輸入，經(jīng)過整流器1整流成直流電壓，然后再經(jīng)過三相可控逆變電路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bb21拉弧式螺柱焊按其電弧時間長短、利用保護(hù)條件、使用電源情況，可簡單分為兩類：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，并在焊接過程中向焊縫區(qū)過渡有用成分。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，這種方法在焊接時不用陶瓷環(huán)或保護(hù)氣體，螺釘?shù)亩瞬坑幸粋€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、   拉弧焊機的電弧

1、 引弧

引弧是螺柱與工件接觸時產(chǎn)生。焊接電源在儲備電壓足夠情況下，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。因為鋁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，同時用作熔池脫氧。
　　對于短周期拉弧螺柱焊，螺柱向下運動的時候接通主電弧是必要的。一般的情況下，先導(dǎo)電弧沒有焊接過程。在特殊情況時，點爆能對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可能影響工件表面。對于自動送料焊接小直徑螺柱時，先導(dǎo)電弧有一個電壓差調(diào)整過程。例如為了匹配主電弧使用的電流強度或焊接時間以及送料時間等進(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90°用6000 幅/s高速攝影機跟蹤觀察焊接過程。直徑22 mm平坦螺柱尖端顯示起弧在螺柱中部，并且迅速向邊緣運動和在該處熔化。螺柱和母材迅速鋪開的熔池，呈現(xiàn)強烈的帶有噪聲沸騰的金屬蒸氣。在熄弧時人們觀察到基于螺柱和工件位置的熔池擴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程是沒有對比工藝的。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(例如微小的提升高度、較長的焊接時間)能形成短路熔滴沖擊過渡。對于標(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程會熔斷。結(jié)果是形成強烈的飛濺和不良的焊接。
　　利用電壓示波波形圖觀察往上、往下電弧電壓的時候，螺柱焊焊接操作按標(biāo)準(zhǔn)提升高度值時，電弧電壓接近保持恒定值，大約30 V
　　對于螺柱焊時用富氬混合氣時，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%焊接沒有增強氣孔生成。

四、   拉弧螺柱焊焊接工藝

1、 工藝特點

拉弧式螺柱焊接與儲能式焊接的電容放電不同，它是通過晶閘管控制的直

電源或逆變式焊接電源來進(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)相對而言較儲能式復(fù)雜。主要有：焊接電流、焊接

時間、預(yù)引弧電流&或時間.、提升高度、螺柱伸出長度、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，在實際的焊接過程中要視板厚和強度要求而定。

 短周期拉弧式螺柱焊機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間來控制。當(dāng)然，短周期拉弧式螺柱焊機的大機型也有通過焊接電流和焊接時間來調(diào)節(jié)熱輸入量。

Ⅱ、焊接時間Tw（單位ms），又稱焊接電流持續(xù)時間。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

這個參數(shù)與焊接電流配合調(diào)節(jié)。

Ⅲ、預(yù)引弧電流&時間.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)引弧時間來替代。短周期焊接電源的預(yù)引弧時間約為40~100ms，長周期的預(yù)引弧時間調(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渡時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，由于弧柱的溫度要比陽極和陰極的溫度高，通過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，過高的提升高度也有不利的一面：一是由于電弧的增長易發(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，這是一個較為敏感的影響焊接質(zhì)量的因素。

Ⅴ、螺柱伸出長度實際是螺柱的熔化長度，也與螺柱直徑成正比，經(jīng)驗值約為1.5-6mm。當(dāng)所選保護(hù)方式為陶瓷環(huán)保護(hù)時，此長度也與要求的焊腳高度有關(guān)。另外，在焊接時，這個參數(shù)常常和提升高度配合調(diào)節(jié)。因為螺柱提升后，電弧的長度可以認(rèn)為等于提升高度減去螺柱伸出長度。當(dāng)提升高度值確定后，螺柱伸出長度過短，則電弧變長，金屬熔化量不夠，焊縫成形不良；螺柱伸出長度過長，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)方式主要有無外加保護(hù)、氣體保護(hù)和陶瓷環(huán)保護(hù)3種。其中，無外加保護(hù)方式主要是用于儲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、焊接時間、提升高度、伸出長度是拉弧式螺柱焊接工藝的- 個主要參數(shù)，在實際焊接中，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)在焊機面板上標(biāo)明對照表，便于人機交流。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，對焊縫外觀成形、力學(xué)性能.彎曲、拉

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