(3)电弧法螺柱焊的基本形成是电弧电流经过波形控制的电流螺柱焊,通常称作短周期螺柱焊(SHORT CYCLE STUD WELDING)或短时间螺柱焊(SHORT TIME STUD WELDING),也有资料称作行程式螺柱焊,这种螺柱焊的电源一般情况下是两个并联的电源先后给电弧供电,可以是两个弧焊整流器,也可是整流器加电容器组,只有采用逆变器作电源时可以不用双电源。短周期螺柱焊采用逆变器或双整流作电源时的电弧过程是阶段稳定的电弧过程,当双电源中含有电容器组时,电容放电产生的电弧过程仍然是不稳定的。
实现螺柱焊接的方法有电阻焊、摩擦焊、爆炸焊及电弧焊等多种,这里主要讨论的是电弧法螺柱焊(STUD ARC WELDING)。电弧法螺柱焊在使用设备及焊接技术方法上有其特殊性,而其他螺柱焊接方法均采用传统设备,仅仅焊接夹具有所改变,例如:电阻法螺柱焊其实就是电阻焊中的T形焊,是凸焊的一种。
电弧螺柱焊是一种高效、高质量的螺柱焊接方法,原则上说螺柱焊与手工电弧焊十分相似,只不过这里的螺柱既是被焊材料之一,同时又是无药皮的焊条[6]。
螺柱焊时,螺柱被夹持在焊接的夹持器内,操作者将焊枪支撑脚(或套筒)定位,螺柱作用在工件上,当操作者按启动按钮时,焊枪中的磁力提升机构使螺柱上升引弧,这样导致螺柱面和工件熔化,当磁力提升机构的电磁铁释放时压缩弹簧加压使螺柱浸入熔池,并将液态金属部分挤出接头之外,从而形成再结晶和重结晶混合接头。当熄弧后,仍保持几毫秒短路电流形成加压顶锻。所以,这种焊接方法归属于电弧焊特殊焊接方法。
三种基本方法各有不同的特点及不同的最佳应用领域。但也有共同之处,即为了保证接头质量都要求螺柱浸入熔池,熄弧后仍然保留几毫秒带电(短路电流)加压时间,这和电阻对焊中的有电顶锻的概念是一致的。
根据螺柱焊操作过程的不同,按IS04063分为两大类[7-12]。
4 螺柱焊的突出特点
(1)螺柱焊与一般电弧焊相比,焊接时间短,输入母材的能量很小,因而焊缝金属和热影响区均很窄,焊件变形小;
(2)采用螺柱焊生产率高且成形规则、美观,焊接时间通常不超过1s;
(3)采用螺柱焊不仅可以节约材料,而且可以减小连接部件所需的机械加工及焊接工作量;
(4)若采用电容贮能螺柱焊可以将小的螺柱与薄板相连接;
(5)因为螺柱焊熔深浅,焊接过程不会损害预先进行加工的结构背面,焊后无需清理;
(6)与焊条电弧焊相比,螺柱焊所用设备轻便且便于操作;
(7)螺柱焊与螺纹拧入的螺柱相比,在满足强度的条件下所需要的母材厚度小;
(8)烟雾、弧光、噪音三大污染较手工电弧焊大大减少,优化了工作环境。