简介:德国bb21拉弧式螺柱焊是利用电弧作为热源，在电弧燃烧时将螺柱和工件熔化，当熔化的金属足够时，利用外力顶锻，使电弧熄灭。螺柱浸入熔池后，将液态金属挤出焊头之外，从而凝固形成焊接接头。

一、   焊接原理

        德国bb21J螺柱焊机工作输入电压为单相或三相输入，经过整流器1整流成直流电压，然后再经过三相可控逆变电路2将直流电压转化为中频交流电压，中频交流电压送主变压器变换成焊电弧所需要的几十V的电压输出

二、焊接的种类

德国bb21拉弧式螺柱焊按其电弧时间长短、利用保护条件、使用电源情况，可简单分为两类：第一类是利用陶瓷环或气体保护，以免工件及螺柱的熔池被空气氧化或进入水份，并在焊接过程中向焊缝区过渡有用成分。这种方法通常用于直径为3-25mm的螺柱、栓钉的焊接。焊接电流达几千安培。焊接时间为0.1~2S；第二类是短周期的拉弧螺柱焊，这种方法在焊接时不用陶瓷环或保护气体，螺钉的端部有一个比直径更大的法兰，且呈164°-168°的锥角，比较适合于镀层钢板。除了焊接条件如电流、时间与第一种方法不同外，枪的顶锻力也比第一种方法大。

三、   拉弧焊机的电弧

1、 引弧

引弧是螺柱与工件接触时产生。焊接电源在储备电压足够情况下，接通微小电流(10-30 A)。作为引燃附加物，在螺柱尖端有附加铝的结块球状物或在螺柱前端平面有铝引燃层。因为铝比钢有较小的逸出功(Al：3.95 eV；Al2O3：3.17 eV；Fe：4.79 eV)。这样电弧引燃较容易，同时用作熔池脱氧。
　　对于短周期拉弧螺柱焊，螺柱向下运动的时候接通主电弧是必要的。一般的情况下，先导电弧没有焊接过程。在特殊情况时，点爆能对工件表面层造成适当干扰。而先导电弧具有较高电流时可能影响工件表面。对于自动送料焊接小直径螺柱时，先导电弧有一个电压差调整过程。例如为了匹配主电弧使用的电流强度或焊接时间以及送料时间等进行协调，根据所焊接的螺柱直径有所不同。

  2、焊接电弧

拉弧螺柱焊时常用陶瓷环屏蔽。因此，不能观察到焊接电弧。有人将陶瓷环打开90°用6000 幅/s高速摄影机跟踪观察焊接过程。直径22 mm平坦螺柱尖端显示起弧在螺柱中部，并且迅速向边缘运动和在该处熔化。螺柱和母材迅速铺开的熔池，呈现强烈的带有噪声沸腾的金属蒸气。在熄弧时人们观察到基于螺柱和工件位置的熔池扩大及小的熔珠滴落溶解在熔池。这种噪声和沸腾改变了电弧螺柱焊的操作过程是没有对比工艺的。形成的焊缝带有舒展的表面张力和镇静的熔池。
　　当选择焊接参数不当时(例如微小的提升高度、较长的焊接时间)能形成短路熔滴冲击过渡。对于标准焊接电源约等于提供1.5倍焊接电流值，而且爆炸性的短路过程会熔断。结果是形成强烈的飞溅和不良的焊接。
　　利用电压示波波形图观察往上、往下电弧电压的时候，螺柱焊焊接操作按标准提升高度值时，电弧电压接近保持恒定值，大约30 V
　　对于螺柱焊时用富氩混合气时，大约保持在27V。使用附加保护气体是用于焊接较大直径的螺柱(19-20 mm)，使用的电流比推荐的标准电流值约大3%焊接没有增强气孔生成。

四、   拉弧螺柱焊焊接工艺

1、 工艺特点

拉弧式螺柱焊接与储能式焊接的电容放电不同，它是通过晶闸管控制的直

电源或逆变式焊接电源来进行焊接。拉弧式螺柱焊接工艺，螺柱和工件的金属熔化量比储能式螺柱焊多，熔深较深，焊接熔池深，适合焊接热轧板，厚板），焊接强度更高，适合焊接大直径螺柱。

2、 焊接工艺参数

拉弧式螺柱焊接工艺参数相对而言较储能式复杂。主要有：焊接电流、焊接

时间、预引弧电流&或时间.、提升高度、螺柱伸出长度、保护方式等。

Ⅰ、焊接电流主要根据螺柱的直径选定，各种不同机型能调节的范围也不同，

在300A-2500A内连续可调，逆变式电源螺柱焊接的最小电流可以调节到更小。就非合金钢而言 ：

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

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

对于合金钢而言，焊接电流应相应地降低5%左右。当然，在实际的焊接过程中要视板厚和强度要求而定。

 短周期拉弧式螺柱焊机的焊接电流一般是固定的，大小与电源有关。所以这类焊接电源在使用中的焊接能量由焊接时间来控制。当然，短周期拉弧式螺柱焊机的大机型也有通过焊接电流和焊接时间来调节热输入量。

Ⅱ、焊接时间Tw（单位ms），又称焊接电流持续时间。主要是影响焊接热输入量。可用下列式子进行估算

Tw=(2~4)d  d≦12mm

Tw=(4~5)d  d≧12mm

这个参数与焊接电流配合调节。

Ⅲ、预引弧电流&时间.很大程度上决定了母材的熔深。预引弧电流一般为40~50A可调范围较窄。很多品牌的焊接电源的预引弧电流是固定的，是在面板上设置预引弧时间来替代。短周期焊接电源的预引弧时间约为40~100ms，长周期的预引弧时间调节范围更宽。

Ⅳ、提升高度是维持稳定的焊接电弧和获得良好焊缝外观成形的一个重要的焊接参数。它与螺柱直径成正比，约1.5-8mm。提升高度能有效防止因熔滴过渡时短路所造成的电弧不稳和焊缝质量不佳。特别是穿透焊时，由于弧柱的温度要比阳极和阴极的温度高，通过增加提升高度获得的高温电弧烧穿镀锌板，从而得到良好的焊缝接头。但是，过高的提升高度也有不利的一面：一是由于电弧的增长易发生磁偏吹现象，影响成形；二是增加焊缝气孔；三是降低优良焊缝的重现性。特别是在焊接铝材料时，这是一个较为敏感的影响焊接质量的因素。

Ⅴ、螺柱伸出长度实际是螺柱的熔化长度，也与螺柱直径成正比，经验值约为1.5-6mm。当所选保护方式为陶瓷环保护时，此长度也与要求的焊脚高度有关。另外，在焊接时，这个参数常常和提升高度配合调节。因为螺柱提升后，电弧的长度可以认为等于提升高度减去螺柱伸出长度。当提升高度值确定后，螺柱伸出长度过短，则电弧变长，金属熔化量不够，焊缝成形不良；螺柱伸出长度过长，电弧太短不稳定，造成未熔合、飞溅、夹渣等焊接缺陷。

Ⅵ、保护方式。螺柱焊接的保护方式主要有无外加保护、气体保护和陶瓷环保护3种。其中，无外加保护方式主要是用于储能式螺柱焊接工艺和直径小于等于6mm的拉弧式螺柱焊接工艺；后2种保护方式则常用于拉弧式螺柱焊接工艺中，使用的气体主要有CO₂、Ar；陶瓷环的形式则根据螺柱焊脚的外观要求而选择。

焊接电流、焊接时间、提升高度、伸出长度是拉弧式螺柱焊接工艺的- 个主要参数，在实际焊接中，应根据螺柱直径和母材厚度、材质匹配。有些厂家

已经在焊机面板上标明对照表，便于人机交流。但是，不同制造商的焊接工艺参数也有所差别，因此要进行多次试焊，对焊缝外观成形、力学性能.弯曲、拉

伸、抗扭/等方面综合评定，调节出适合的工艺参数。