螺柱焊是一種廣泛運用于汽車(chē)、船舶、工程制造等領(lǐng)域的焊接工藝。其主要起到固定連接作用，因而需要具有一定的位置精度及結合強度要求。若螺柱焊焊接質(zhì)量達不到要求，將導致工件脫落，無(wú)法滿(mǎn)足最終裝配要求。尤其對于薄壁異形工件，焊接電流的波動(dòng)將直接影響焊接質(zhì)量，當焊接電流大時(shí)會(huì )導致焊透、擊穿現象;電流小時(shí)會(huì )導致虛焊、氣孔現象。

1螺柱焊原理及方式

1.1焊接原理。

目前螺柱焊焊接主要通過(guò)兩種原理實(shí)現:尖端引弧式(電容儲能式)和拉弧式。儲能式螺柱焊焊接需要將設置好的能量額度沖入電容內，隨后焊接時(shí)，能量從電容中一次性全部釋放，用于焊接，焊接時(shí)間為1-5毫秒。儲能式螺柱焊的焊接能力有限，一般運用于焊接直徑3-10毫米的螺柱。而拉弧式螺柱焊焊接通過(guò)變壓器/整流器降壓后直接放電。由于不需要預充電，電能可以源源不斷地釋放，所以焊接時(shí)間長(cháng)短可以控制，根據設備功率不同，可焊接直徑3-25mm的螺柱。1．2焊接方式。以?xún)δ苁铰葜负附訛槔?，螺?正對工件)被焊槍加速至0．5-1米/秒的速度運動(dòng)，與此同時(shí)，電容電瓶也充電完成;放電尖端接觸工件產(chǎn)生放電電流，尖端被瞬間強大的電流加熱并蒸發(fā);電弧引燃，在1-2毫秒內使工件母材熔化;螺柱被壓入焊接熔池，熱量很快被工件吸收，使焊池凝固;兩者間達到原子間結合，形成永久焊接接頭螺柱牢牢地焊接在了工件上。

2螺柱焊焊接質(zhì)量的典型影響因素

2.1焊接材料影響。

螺柱及焊接工件的材料，由于其自身的材料化學(xué)成分影響。焊接工件首先需要滿(mǎn)足的是在厚度上與螺柱直徑相匹配，一般情況下螺柱直徑與工件厚度的比例不大于3:1。如在非對稱(chēng)或不規則的工件進(jìn)行焊接，如不采取相應的防護措施，極有可能造成電弧偏移螺柱中心的現象，即“磁偏吹”現象。磁偏吹表現為螺柱與工件間的電弧不穩定，導致螺柱與工件接合處金屬熔化不規則，接合面積小于螺柱面積，這樣的接頭必然會(huì )存在一定缺陷，從而影響焊接質(zhì)量。材料表面雜質(zhì)，包括水分、氧化皮、油污等，不僅會(huì )大大降低電弧導電性，引起電弧偏吹，而且會(huì )形成夾雜，影響焊縫的內在質(zhì)量。當材料表面狀態(tài)未知或發(fā)生變化時(shí)，采用相同的焊接工藝參數施焊，焊接質(zhì)量將不穩定。

2.2螺柱垂直度影響。在焊接過(guò)程的細分狀態(tài)中，在接頭成型時(shí)，螺柱下落方向盡量保持與工件垂直。有資料研究發(fā)現，偏斜的角度超過(guò)2．5°時(shí)，焊接質(zhì)量會(huì )受到一定的影響。當螺柱被壓入焊池瞬間呈傾斜狀態(tài)，就可能使螺柱一邊出現未焊透，而另一邊液體金屬被擠飛，導致焊接接頭質(zhì)量降低。尤其手工操作時(shí)，螺柱垂直度在很大程度上由操作者把握，受人為因素印象更大。

3改善螺柱焊焊接質(zhì)量的方式

3.1保證螺柱焊接強度(材料影響)。

根據熱傳導傅立葉定律，單位時(shí)間內通過(guò)定截面的熱量，正比例于垂直于該截面方向上的溫度變化率和截面面積，而熱量傳遞的方向則與溫度升高的方向相反。較厚部位對電弧加熱部位的冷卻作用最強，接頭溫度下降速度最快，其次是薄壁部位，而細桿的散熱速度最慢。通過(guò)工件定位夾具，工件薄壁部位與夾具充分接觸，焊接操作時(shí)，機械打磨去除工件表面與夾具接觸面的氧化皮，而工件較厚本體與夾具通過(guò)銅網(wǎng)彈性接觸。

夾具起到兩個(gè)作用:

其一，工件薄壁及本體分別通過(guò)緊貼及彈性接觸，實(shí)現了“焊槍-螺柱-工件-夾具”之間均勻的電流回路分布;

其二，減小了工件本體與工裝的接觸面積的同時(shí)，保證薄壁與工裝的充分接觸，從而實(shí)現了工件整體均勻的散熱效果。

3.2保證螺柱位置精度(垂直度影響)。

為保證焊接后螺柱的位置要求，首先需要保證螺柱與焊槍的平行關(guān)系，同時(shí)也要保證焊槍與工件的垂直度關(guān)系。隨著(zhù)焊接次數的增加，螺柱卡頭十字槽與焊槍之間的同軸度不斷增大，導致螺柱與焊槍(支撐套筒)之間形成斜角;焊槍與工件之間主要通過(guò)三角支撐套筒保證，由于人工手動(dòng)操作焊槍?zhuān)翁淄才c工件無(wú)法保證每次都是三點(diǎn)接觸，尤其是在施焊的瞬間，一致性無(wú)法保證。為此對焊槍進(jìn)行定位，將焊槍(定位套筒)固定。定位套筒與焊槍螺紋連接，定位套筒通過(guò)C型爪，固定于氣動(dòng)導軌上。焊槍通過(guò)氣壓作用，在垂直方向上，僅可以通過(guò)導軌活動(dòng)，焊接時(shí)，僅需提供在垂直方向的下壓力，以此保證焊槍與工件的垂直關(guān)系。

3.3驗證分析。通過(guò)以上的分析:薄壁工件通過(guò)夾具固定，利用彈性的銅網(wǎng)實(shí)現工件和夾具之間的可靠接觸，在臺階處增加了一處熱平衡空間使焊接過(guò)程中較為均勻的熱量。焊槍通過(guò)氣動(dòng)導軌固定，在氣動(dòng)作用下垂直下行，保證了焊槍與焊接面之間的垂直。最終成功制作出符合技術(shù)要求的螺柱焊產(chǎn)品。