TIG-拉弧复合热源铝合金螺柱焊工艺试验研究(2)
1.1.1 螺柱焊的基本概述
简单来说，螺柱焊就是利用焊接设备，在母材与待焊螺柱之间引燃电弧，当母材和螺柱被加热到了合适的温度时，便会有专门的焊枪自动施加力将螺柱压入熔池中，使螺柱与母材结合，形成永久焊接接头的工艺。
螺柱焊接工艺在1918年诞生【1】，在1939年时应用于造船行业【2】，并在50-60年代被发达国家应用在钢结构工程中【3】，至今为止经历了几十年的发展。自螺柱焊接技术被发明以来，已经从单一的造船行业逐步扩展到了机车轨道交通、锅炉压力容器、机箱机柜、建筑桥梁、家电产品、汽车、钣金加工、钢结构、炊具、标牌制作和珠宝制作等诸多行业。相对于发展中国家，发达国家的螺柱焊技术更加完善，自动化设备更加普及，所以，在发展中国家拥有很大的市场潜力。随着工业化的发展，传统的螺柱连接工艺将会渐渐被螺柱焊接所代替【4】。
螺柱焊工艺自诞生以来，由于其焊接的优越性，得到了广泛的应用与推广。但是我过的螺柱焊技术开始的相对较晚，最近十年才开始了商业化的生产，不过，伴随着我国工业化程度的提高，螺柱焊工艺将被越来越多的中国企业所推广与使用【5】。而螺柱焊技术顺应着当代技术的发展，将会逐步的向自动化、数字化以及智能化方向发展，其使用范围也将得到进一步的扩大。
1.1.2 储能式螺柱焊
储能式螺柱焊焊接时所需的能量由充电电容放电所提供，焊接进行时，两焊接面互相推进到一定小的距离时，电容中储存的能量在其间隙中放出，产生电弧，提供热量输出，加热焊接面，待工件表层的金属熔化后，焊枪推动使间隙融合，形成焊缝。
储能式螺柱焊分为两种，接触式和间隙式。接触式螺柱焊是指依靠弹簧推动工件，螺柱头部加工有凸台用以保证两焊接面的间隙。焊接开始后，电容释放储存的能量，产生高电流脉冲，使凸台汽化，两焊接面引出电弧，电弧提供的热输出直接熔化两焊接面表层金属的同时，被焊螺柱被焊枪中的弹簧压力快速推向工件，在3-4ms内完成螺柱与工件的接触，电弧随之消失。随后在弹簧剩余压力的作用下，熔化区域熔合，形成焊缝。间隙式螺柱焊过程与之大致相同，不同的是，接触式螺柱焊利用弹簧的提供压力，而间隙式螺柱焊使用气动或电动的方法提升螺柱，然后推向工件，接触后产生高脉冲能量。间隙式螺柱焊的优点在于：只需提供较小的工件推力或不需提供工件推力，且能快速的完成焊接过程，散热快，能更好的成型，对于铜或铝制金属来说显得更为的合适。
储能式螺柱焊主要运用于：非金属与金属零件间的连接；难以穿孔的工件上焊接螺柱；精密件与微电子的焊接；异种金属的焊接等。
1.1.3 拉弧式螺柱焊
拉弧式螺柱焊是一个杆与板或其它型体的电弧压力焊过程。由于储能式螺柱焊功率有限，只适用于较小直径螺柱（8mm以下）的快速焊接，相对于直径较大（8mm及以上）的螺柱则使用拉弧式螺柱焊。拉弧式螺柱焊的整个流程如下：准备焊接→提起引弧→电弧熔化金属形成熔池→压下螺柱并挤出熔池的熔化金属→停压断电形成焊缝→冷却结晶完成焊接。
拉弧式螺柱焊工艺属于一种稳定的焊接工艺，分为长周期和短周期两种。一般来说，连续焊接时间超过100ms便为长周期焊接，长周期焊接通常使用磁环进行保护；反之，连续焊接时间低于100ms便为短周期焊接，通常焊接时使用惰性气体进行保护。短周期焊接相对于长周期焊接来说，优点在于：周期更短，焊接成本低，熔深长。
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