拉弧螺柱焊機焊接技術

一、電弧螺柱焊機

電弧螺柱焊機是由焊接電源、控制器、焊槍、地線鉗、焊接電纜等部分組成。但大多數(shù)焊接設備的焊接電源都與控制器合并為一體，稱為主機。比較先進的控制方式是使用微處理器，以便精確設置和適時控制焊接過程中的焊接電流、焊接時間等參數(shù)。

焊接電源一般為晶閘管控制的或逆變式的弧焊整流器。逆變式的弧焊整流器體積小、重量輕、動特性好，無疑是焊機的首選，但受大功率器件的限制，所以目前大容量的焊機還是以晶閘管控制的弧焊整流器為主。

但不論那種結構的焊接電源，其安全要求都應符合 ISO14555 規(guī)定。用于螺柱焊的直流焊接電源應具有以下特點：

1、焊接電源應具有下降的靜外特性。只有這樣才能維持電弧的穩(wěn)定性，保證焊接質量。

2、焊接電源應有引弧電流（ 40～50A）和較高的空載電壓（ 70～100V）。以確保 100％的引弧成功率，對于大直徑的螺柱焊接，其空載電壓甚至超過 100V。只有這樣才能滿足提升高度較大時的需求。

3、要有較高的負載電壓。按弧焊電源下降特性的定義，當焊接電流≥6 00A 時，其負載電壓應保持 44V 不變。在施工現(xiàn)場使用的焊機，其焊接電纜較長，有的長達50m，電壓降很大。如果不增加負

載電壓加以補償，就勢必會降低其焊接能力，若不按照ISO14555 規(guī)定配制焊接電纜的截面積，情況就會更加嚴重，甚至無法焊接。

這就是為什么不同廠家制造的同一電流等級的焊機，其焊接螺柱的最大直徑有較大差異的主要原因之一。

4、焊接電流要有陡升的前沿。螺柱焊接的最大特點是瞬間大電流，因此要求焊接電源在接通后的 32ms之內(nèi)，焊接電流應達到其峰值。

對于短周期螺柱焊而言，其焊接電流的上升時間應該更短，否則就有可能出現(xiàn)焊接時間已到，但焊接電流還沒有達到其峰值的現(xiàn)象。設定的焊接電流與螺柱焊接所得到的能量不成比例，則很難保證其焊接質量。

提高焊接電流上升速度的唯一辦法是減小電抗器的電感量。普通弧焊整流器之所以要加大電抗器，除了濾波之外還要限制短路電流的上升速度和短路電流的峰值，以降低引弧時的沖擊電流，減小飛濺和弧坑，并避免燒穿工件。螺柱焊則不同，是按照已設定的引弧、螺柱提升、接通主電源等邏輯順序進行的。也就是說，在螺柱與工件有一定間隙的情況下才接通焊接主電源的，因而避免了引弧時的飛濺。其實螺柱焊的最大“飛濺”是發(fā)生在螺柱壓入熔池時，瞬間發(fā)生的噴濺物。

5、電源要有較小的內(nèi)阻抗。焊接電源的主電路的電氣絕緣，采用H 級耐熱等級與B 級相比，具有體積小重量輕的優(yōu)點，倍受人們的推崇。但深入分析后發(fā)現(xiàn)，也并非完美無缺。ISO14555 規(guī)定 H、B 級耐熱等級的最高溫度分別為180℃和 130℃， H 級比 B 級允許的溫度約高       40％。也就是說，在主電路設計時，其線圈的電流密度可以大幅度提高，以減小導線的截面積。隨之而來的是導線的電阻，也即電路的阻抗增加。這對于大電流焊接的螺柱焊機而言，則是致命的缺點。假如焊接電源主電路的絕緣由 B 級改為 H 級，次級回路所有導線截面積的減小而導致總電阻的增加那怕只有  0.006 Ω 。焊接電源主電路的功耗增加，勢必減小輸出的焊接功率，使焊接能力下降，這便是體積、重量的減小付出的代價。也就是說，焊接同一直徑的螺柱， H級比 B 級絕緣的焊機需要更高的功率才能達到同一效果，效率明顯下降。

一般地講，焊接黑色金屬時，應采用“直流正接”，即螺柱（焊槍）接焊接電源的負極，工件接正極，這樣可以增加熔深。因為焊接時，陽極的溫度高于陰極的溫度。若焊接銅、鋁及其合金時，則應“直流反接”，即螺柱接正極，工件接負極。這樣可以利用正離子的轟擊霧化作用，清除工件表面的氧化層，提高焊接質量。使用電弧螺柱焊機或電容放電螺柱焊機焊接時，其極性都應如此。

二、 . 電弧螺柱焊的焊接工藝參數(shù)

電弧螺柱焊的焊接工藝參數(shù)有焊接電流、焊接電壓、焊接時間、提升高度、伸出長度、插入速度等。

1、焊接電流主要根據(jù)螺柱的直徑進行調節(jié)，大約為   300 ～3000A。對于非合金鋼，在已知螺柱

直徑 d 時，可以用下式估算焊接電流   2）：I （A）=80×d（ mm） d≤16mm（ 2）

I （A）=90×d（ mm）   d＞ 16mm （ 3）對于合金鋼，其焊接電流大約比上式計算值少10％。短周期電弧螺柱焊的焊接電流與電源有關，是固定的，因此，焊接能量僅依賴于焊接時間。

2、電弧電壓與焊接電流的關系是由焊接電源的靜外特性決定的。電弧電壓主要取決于提升高度和焊接電流， 其值一般為 20～ 40V。焊接時，工件表面上的油或油脂會增加弧壓， 而惰性氣體則會降低電弧電壓。

3、對于平焊（工件焊接平面平行于地平面），其焊接時間可用下式進行估算：

tw （s ）=0.02×d（ mm） d≤12mm （4） tw （s ）=0.04×d（ mm） d ＞12mm （5）

對于橫焊（工件焊接平面垂直于地平面），其焊接時間應該減小。短周期焊接時間小100ms ，這不僅依賴于螺柱直徑，而且還與電流強度有關。

4、焊柱的提升高度正比于螺柱的直徑，大約為 1.5 ～ 7mm。提升高度主要是為了防止熔滴過渡時造成短路而影響電弧的穩(wěn)定性及焊縫質量。維持電弧的穩(wěn)定，為焊接提供足夠的能量至關重要。因為弧柱的溫度遠比陽極或陰極的溫度要高。穿透焊接時，要加大提升高度，利用電弧的高溫迅速燒穿鍍鋅板，以獲得滿意的接頭。當然增加提升高度也有害處，一方面會增加電弧的長度，使之更易受磁場的影響，發(fā)生磁偏吹；另一方面也會增加焊縫的氣孔。