农机行业螺柱焊技术的应用

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摘 要： 螺柱焊工艺技术凭借其快速、有效、操作简单以及无孔连接的特点，在汽车车身生产领域、船舶制造、建筑等行业得到广泛的应用。农业机械行业根据产品作业环境及产品性能要求，合理策划工艺、工装设计，减少偏弧现象，采用螺柱焊工艺取代原油箱传感器部位的打孔安装工艺。

关键词： 螺柱焊；拉弧式；短周期螺柱焊；农业机械；油箱；传感器

中图分类号：S232 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310143－01

1 螺柱焊原理定义

螺柱焊就是在焊接过程中，待焊接螺柱与母材间放电引弧，当螺柱与母材局部被电弧加热到熔融状态时，将螺柱快速压入母材的熔池中，使母材与螺柱间达到原子结合状态，继而形成永久性连接的焊接工艺过程。

根据螺柱焊引弧方式的不同，可以分为两类：电容放电的储能式螺柱焊和提升引弧式的拉弧式螺柱焊。

储能式螺柱焊通过电容放电提供焊接所需能量，在螺柱与母材之间形成熔池，并迅速冷却，整个过程焊接时间非常短，熔池较浅，焊接变形较小，没有压痕，常用于薄板、对连接强度要求不是很高的静载荷性能产品上。

拉弧式螺柱焊与储能式相比，过程相对复杂，对焊接工作过程的电流控制要求较高，熔池较深，适合简单动态载荷使用。根据焊接时间长短的不同，分为长周期螺柱焊和短周期螺柱焊，其中长周期大多用于直径15mm以上螺钉的焊接。根据产品要求的不同配合使用气体保护或磁环保护。

螺柱焊具有快速、牢固、操作简单的无孔连接的优势，农业机械行业也极力引入螺柱焊工艺，提高制造工艺水平。农业机械属于田间作业机械，跟乘用车相比作业环境比较恶劣，对比两类螺柱焊工艺特点，具备动态载荷的拉弧式螺柱焊工艺更加适合农机行业，满足农机产品生产。

2 螺柱焊工艺参数分析

拉弧式螺柱焊工艺参数主要有：焊接电流、焊接时间、提升高度、螺柱伸出长度、引弧电流、引弧时间以及送钉时间等。其中引弧电流、引弧时间、送钉时间现在基本由设备自身控制系统集成，无需操作人员调节。

焊接电流控制焊接热量的输出，主要是根据螺柱顶部直径进行选取，低碳钢焊接中，焊接电流和螺柱直径关系为，焊接电流I≈100±10%d。

焊接时间与焊接电流一同组成焊接所需能量，短周期螺柱焊焊接时间约为5倍直径d，长周期根据生产环境不同，焊接时间进行相应调节，但部分焊接设备因输出电流额定，仅适用调节焊接时间控制焊接效果，两者相互配合调节，保障焊接质量。

提升高度与螺柱直径成正比，过长过短均会造成焊接质量的下降，过短会引起引弧不够充分，反之则会增加磁偏吹的现象和焊缝气孔，一般设定提升高度为1.2～1.5mm。

螺柱伸出长度根据焊枪结构的不同所调整的要求也不大相同，根据设备说明进行调节。

3 螺柱焊工装结构分析

螺柱焊结构的分析主要是考虑如何减少磁偏吹，控制螺柱焊焊接强度。在焊接过程中，电弧作为柔性导体，容易受到外界外部电流磁场的影响，造成螺钉电弧周围分布不均匀，发生电弧侧偏的现象，简称偏弧，致使螺柱四周的焊缝不对称。

螺柱焊偏弧受到结构限制，相对离边过窄、地线夹持、产品结构、工装材质及定位导向等都会引起螺柱焊的磁偏吹现象。对螺柱焊强度的检测通常采用弯曲实验方法进行检测，将螺钉侧面弯曲30°之后，螺钉根部熔核部分不断裂，视为焊接强度满足要求。

4 拉弧式螺柱焊在农机行业上的应用

在农机燃油箱法兰螺柱安装处，推广采用拉弧式螺柱焊工艺取代原钻孔安装螺钉工艺，简化生成工序，提高生产效率。原结构如图1所示。

根据拉弧式螺柱焊偏弧影响条件，在圆孔周围近距离焊接六根M4*16焊钉，同时保障六螺钉均分，以及满足螺柱焊强度要求，在焊接工装结构设计方面需严格进行控制，减少磁偏吹现象。

图1 打孔安装示意图 图2 不同材质非封闭工装对偏弧的影响

首先对位置度进行保障，设计制作快速生产使用定位导向夹具，保障全油箱生产线节拍，采用中心大孔进行焊接定位，在同一定位面板上加工六个Φ25定位导向孔。其次对定位导向夹具材质进行分析，减少工装材质对焊接偏弧的影响，分别对Q345、尼龙、不锈钢、胶木、黄铜进行磁偏吹影响实验测试。按实际焊接不对称性在0.15mm之外，螺柱焊强度的测试数据如图2所示。

根据数据统计分析显示，非封闭工装对焊接偏弧的影响非常之大，Q345、黄铜、不锈钢材质工装熔核大多向圆孔中心偏移，胶木、尼龙材质偏移则多偏向圆孔外侧；焊接定位工装尽可能采用封闭式定位导向。在强度数据方面，显示普通碳钢对偏弧的影响幅度最大，胶木、尼龙较小。从而在夹具材质方面的选择方面，采用胶木或者尼龙材质最为合理。

拉弧式螺柱焊工艺成功用于燃油箱传感器的安装，解决了螺柱与母材边窄的可焊性和中间大孔对电弧磁场的不均匀分布造成的磁偏吹问题，通过实验数据对螺柱焊工装以及产品结构有了强有力的支撑，成功应用于农机行业。

随着螺柱焊机快速发展，自动化、数字化、智能化高效节能型螺柱焊机市场占有率不断的提升，参数调节更加方便快捷，高效稳定的伺服焊枪也逐步应用于高精度焊接。在汽车、桥梁、公路、房屋建筑、造船、电控柜等行业螺柱焊的应用范围也越来越广泛。

参考文献：

[1]陈祝年编著，焊接工程师手册，机械工业出版社，ISBN 7-111-09859-5.2002.1.

[2]池强、张建勋、付继，飞拉弧式电弧螺柱焊质量影响因素，电焊机，2005.04.

[3]尤建兵，螺柱焊接技术的发展趋势，电焊机，2006.01.

[4]张义编著，螺柱焊焊接技术及其应用，机械工业出版社，2009.

[5]马福临编著，电弧螺柱焊理论基础与应用，北京理工大学出版社，2002.

[6]王元良，螺柱焊接技术的发展及应用，电焊机，2006.01.

[7]马福临，螺柱焊在建筑钢结构的应用及其新型焊机，钢结构，2003.15.

作者简介：

杨博（1983-），男，汉族，学士学位，工艺副主管，现供职于一拖（洛阳）福莱格车身有限公司。