复合热源摩擦螺柱焊接工艺研究(3)
1.2.2 国内螺柱焊接技术发展现状
1.2.3 螺柱焊接技术的发展趋势
1.3 螺柱焊接
1.3.1 螺柱焊的分类
螺柱焊是将螺柱 (可以是杆、管或窄条)通过不同的焊接热源，对其端面和板材、筒体弧面或其他型体局部表面加热后加压焊合，此法由接触焊演变而来。原则上，电阻焊、电弧焊、电渣焊、摩擦焊都可用于螺柱焊，只是需要一把夹持螺柱并控制焊接和加压过程的螺柱焊枪。因此，原则上螺柱焊有电弧螺柱焊、电阻螺柱焊、电渣螺柱焊、摩擦螺柱焊等。目前常用的是电弧螺柱焊，主要有储能式和拉弧式两种焊接方式。储能式焊接熔深小，主要应用于薄板焊接；拉弧式焊接熔深较大，广泛用于重工业生产。其他焊接方法如，杆板埋弧压力焊，焊接时无弧光外露，防止空气进入熔池，与前述电弧螺柱焊相比，焊接时间较长，要增加未熔熔剂和渣壳的清除工序，但在焊接粗直径杆时可用较小电流焊接。电渣压力焊已广泛用于建筑结构总钢筋的垂直对焊，也用于大型刀具和工具的异种金属焊接[1]。
1.3.2 电弧螺柱焊
电弧螺柱焊接是电弧焊的一种特殊应用。焊接时，在螺柱与工件间引燃电弧，使螺柱端面和相应的工件表面被加热到熔化状态，达到适当温度时，将螺柱挤压到熔池中去，在瓷环保护下，使两者熔合形成焊缝[7]。
螺柱焊接主要有电容储能式和拉弧式两种焊接方式。在这两大类螺柱焊接方法中，电容储能式属于不稳定的瞬时电弧过程，电弧螺柱焊是持续稳定的电弧过程。因此，前者可控性较差，较难实现自动化焊接，而自动化螺柱焊接的概念是指带自动送料系统与多枪单元。所以提到螺柱焊接自动化大部分是指电弧螺柱焊[8]。
1.3.3 电渣压力焊
电渣压力焊已广泛用于建筑结构总钢筋的垂直对焊，也用于大型刀具和工具的异种金属焊接。焊接过程类似于电弧螺柱焊，不同的是引弧后要用一定时间熔化焊剂形成渣池，再送工件入渣池，使电流通过渣池电阻产生热量熔化工件和母体，并不断送进以保持恒定电压。经过一定时间，将工件压入母体后断电冷却形成焊接接头。典型的轴及工具的电渣压力焊可焊大直径的工件，不过要增加焊机容量，在大直径螺柱焊接时利用电阻热节约能量；缺点是工件不能直径过小，而且焊接时间较长，晶粒粗大。焊接的经济效益随工件直径加大而增加，适合于大工件焊接[1]。
1.3.4 摩擦螺柱焊
摩擦螺柱焊是利用工件与螺柱端面相对旋转、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，急停，顶锻，完成焊接的一种方法。摩擦螺柱焊可以方便地连接同种或异种材料，包括金属、部分金属基复合材料、陶瓷及塑料[9]。
摩擦螺柱焊具有摩擦焊和螺柱焊共同的特点，是一种新型的焊接方法。摩擦焊是利用焊接面摩擦产生的热能来焊接，是一种绿色的焊接方法，若有合适的设备，会在杆板或管板T型接头的焊接中得较快到发展[1]。
1.3.5 螺柱焊的特点
无论哪种焊接方式，焊接稳定性是螺柱焊焊接质量的评判标准。必须有可靠的焊接设备，提供精确的可重复操作。螺柱的质量对于焊接质量很关键。螺柱焊接是一种单面焊接，其最主要的优势是：a无需钻孔，打洞，攻螺纹，粘结、铆接等连接方式；b.即使是在油漆件、瓷釉件、电镀板、塑料包封件上焊接，也无需对非焊接面进行再次加工；c.因为没有穿孔，所以螺柱焊接不漏水/漏气；d.螺柱焊接是一种非常适用的焊接。焊接上的螺栓成为连接母体的一部分[6]。摩擦螺柱焊最重要的参数是: 螺柱的尺寸、螺柱旋转的圆周速度。工艺参数少且易于控制，焊缝没有凝固组织，不会产生与熔化相关的缺陷，焊接变形小，而且接头性能良好。焊后工件尺寸精度高， 减少了焊后矫形及修整工序[9~14]。
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