螺柱焊机是一种用来连接螺栓和钢构件的设备。下面是螺柱焊机的使用方法。
1.准备工作
进入焊接区域前，必须使用安全帽，护目镜和手套等安全装备。检查设备和材料保证其符合要求，检查电气线路并保证安全接地。
2.进行焊接
将螺柱放置在需要连接的构件上，确保其垂直，然后将焊头安装在螺柱表面。使用手动或自动焊接程序进行连接。焊接完成后，使用量规，卡尺和其它检测设备测试连接是否符合标准。
3.清洁工作
将焊接剩余物清除干净，并用锉刀或砂纸将焊接点打磨平滑。
4.检查和维护
每次使用后，必须检查焊接设备和材料是否完好，并储存于干燥和安全的地方。同时，还应该定期清洁和检修设备。
以上就是螺柱焊机的使用方法，使用时一定要注意安全，以免发生意外。
welding is not permitted.
解释: 启动焊接信号后无接触信号,导致无法焊接
Cause: • No stud in collet.
原因: 夹套里没有焊钉
送料器里没有焊钉
支撑脚或喷嘴调整不当或太脏
焊接回路中断
焊头故障（例如：焊头被卡住了）
夹持器损坏了
Remedy: • Remove loading fault.
措施： 排除送钉故障
检查支撑脚或喷嘴的调整状态
检查焊接回路
送一次钉
重复一次焊接
更换夹持器
专业人员处理
Fault 3: “Weld tool not in back position“
故障 3 ：焊头没有在焊接位置
Explanation: Proximity switch for back position not configured, defective or power supply missing.
解释：焊接位置的接近开关没有被盖住或接近开关被损坏或者没有电压
Cause: • Drop in compressed-air supply.
原因： 压缩空气供应气压不足
管线总成损坏
焊接之后的检测时间超差
焊头损坏
送料器损坏
把夹持器焊在工件表面了
Remedy: • Check compressed air.
措施： 检查压缩空气供应装置
检查管线总成
检查焊头运动滑轨
检查或更换焊头
检查送料器
检查送料器保险丝F1-F3
故障复位
更换夹持器
专业人员处理
Fault 5: “Weld procedure sequence fault“
故障 5 ：焊接程序顺序故障
Explanation: Due to a malfunction the weld sequence is not terminated correctly.
解释：由于一个错误功能使焊接过程没有按照程序进行到底
Cause: • Feeder or SMPS malfunction.
原因： 送料器或电源故障
Remedy: • Reset fault.
措施： 故障复位
检查焊接（重新焊接）
专业人员处理
Fault 6: “Program no selected“
故障 6 ： 缺少程序
Explanation: The weld unit does not detect any program number.
解释： 焊接单元不识别程序号码
Cause: • Program no. is 0.
原因： 程序号码为0
没有设置接受信号
数据线被损坏了
Remedy: • Customer interface (or interface program) must be verified.
措施： 检查用户接口（或接口程序）是否编写
专业人员处理
Fault 7: “Program not active“
故障 7 ： 程序没有激活
Explanation: The selected weld program is not active and therefore cannot be executed.
解释： 由于被选择的焊接程序没有被激活,因此无法实施焊接
Cause: • Weld unit incorrectly programmed.
原因： 焊接单元程序编写错误
用户控制端错误
数据线被损坏了
Remedy: • Check weld program and activate or select an active weld program.
措施： 检查焊接程序并激活或者选择一个已经激活的程序
专业人员处理
Fault 13: “SMPS: Lift fault“
故障 13 ： 电源：没有拉弧
Explanation: Weld unit is unable to identify lift via measurement lines.
解释：焊机通过它的测量线不能确定拉弧过程
Cause: • Incorrectly sequence of lift movement.
原因： 拉弧过程的顺序不正确
焊接条件阻碍了拉弧
管线总成损坏
焊头被损坏
送料器被损坏
设备内部运行故障
Remedy: • Check weld conditions.
措施： 检查焊接条件
检查焊头
检查送料器
送一次钉
检查送料器连接线
重复一次焊接
启动焊接完成信号
专业人员处理
Fault 15: “Drop down timeout“
故障 15 ： 下落时间超时
Explanation: Max. drop time was exceeded and welding was stopped.
解释： 下落时间超出最大允许值，焊接被中断
Cause: • Air gap incorrectly adjusted.
原因： 间隙调整错误
焊接回路电阻过高
没有连接地线测量线
自动焊头或焊枪损坏
Remedy: • Reset fault.
措施： 故障复位
检查测量线（降低焊接回路电阻值）
检查自动焊头或焊枪状态
专业人员处理
Fault 16: “Open circuit, no arc“
故障 16 ： 空载焊接
Explanation: Extinguishing of the arc during weld, resp. the weld current is below I =80A.
解释： 焊接过程中拉弧被断开，或焊接回路电流小于80A
Cause: • Air gap too large.
原因： 间隙过大
焊枪在开始焊接时被提起
焊接表面油污太多
电源故障
Remedy: • Repeat weld cycle.
措施： 重复一次焊接
送一次钉
检查焊枪的调整
检查焊接条件
检查工件表面
专业人员处理
Fault 17: “Measurement line broken“
故障 17 ： 测量线中断
Explanation: Measurement line signal not any longer detected.
解释： 测量线信号没有被捕捉到
Cause: • Measurement line broken or incorrectly connected.
原因： 测量线损坏或连接错误
地线测量线和测量线接反了
和工件的接触电压中断
焊接电缆中断
使用储能焊机焊接时会遇到焊接不良或者缺陷问题，这些问题会导致产品不合格或者直接报废，费时费力。其实这些问题都是可以避免的。
1、焊点被烧穿
通常是由于焊接电流过大、工件厚度材质差异过大、电极头接触不良、电极压力不足、工件或电极污染过重、被焊金属本身有缺陷导致。
2、焊接飞溅大
通常是由于焊接电流过大、电极头冷却不良、电极压力不足、工件或电极污染、工件厚度材质差异过大导致。
3、焊点压痕过大
通常是由于焊接电流过大、电极压力过大、电极端面直径过小或端面变形、上下电极未对准或端面不平行导致。
4、焊点过小或强度不够
通常是由于焊接电流过小、焊接时间过短、焊接回路接触不良、电极压力过大、工件或电极污染、工件厚度和材质差异过大。
5、焊点有烧痕或划痕
通常是由焊接电流过大、被焊金属本身有缺陷、电极头冷却不良、电极压力过小、电极端面修磨粗糙。
6、焊点有裂纹
通常是由焊接电流过大、被焊金属本身有缺陷、上下电极未对准、电极压力过小、工件表面污物过多、设备调整不当。
在焊接过程中，温度对焊接有着很大的影响，为什么这样说呢？电极在焊接过程中会持续的受热，温度的升高会使得焊接电阻增大，造成烧穿等不稳定的现象，根据设备功率和散热情况，我们需选择风冷或水冷，保证电极温度稳定，才能使得焊接过程稳定。
螺柱焊机焊不住螺柱这是为什么？
1. 磁偏吹影响
磁偏吹的影响较多出现在拉弧式螺柱焊接时，储能式螺柱焊接时较少出现。
解决方案：参见ISO14555焊接标准。
2. 母材放置不稳
此原因出自用户本身，与其他因素无关，但也不能被忽视。
解决方案：更换母材夹具，使母材固定不动。
3. 接地钳松动
此种问题可能会引起接地钳钳口打火，从而将接地钳钳口烧变形造成接地钳报废。
解决方案：合理调整接地钳，确保接地钳牢固夹紧母材。
4. 焊枪调整不正确
大约80%的螺钉焊不住的情况都出自于焊枪参数调整不正确，尤其在铝钉螺柱焊接时更为明显。螺柱焊枪 参数调整分为压力参数调整及提升参数调整。
解决方案：根据焊机说明书调整。
5. 电压调整不正确
如果电压参数与螺钉规格不匹配，也会造成焊不住的情况。
解决方案：根据实际焊接效果微调电压参数，直到达到要求的焊接效果。
连接技术包括焊接技术、机械连接技术和粘接技术，它是制造技术的重要组成部分，也是航空飞机、发动机制造中不可缺少的技术。
先进连接技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的出发点。20世纪初电弧应用于焊接产生了电弧焊，在造船、汽车、桥梁、航空航天等产业，创造出了很多大型焊接结构，使焊接成为一种重要的连接技术。20世纪中期，电子束、等离子弧、激光束相继问世， 高能束连接技术应运而生，其应用如航空发动机的电子束焊接，立即创造出了明显的经济和社会效益。
新型材料的出现对连接技术提出了新的课题，成为其发展的重要推动力。 很多新材料，如耐热合金、钛合金、陶瓷、金属基/陶瓷基/树脂基/碳－碳复合材料等的连接，特别是异种材料之间的连接，采用通常的焊接方法无法完成，扩散焊、摩擦焊、超塑成形扩散连接、液相扩散焊、活性钎焊、高性能粘接与机械连接等方法应运而生，解决了很多过往无法解决的材料连接题目。
新产品、新构件和新器件对连接技术提出了新的要求，促进传统连接技术的精益求精与连接技术的创新，以适应发展的要求，如微连接技术、精密钎焊技术、加活性焊剂的氩弧焊及电弧－激光等复合能源高效焊技术等。
焊接制造工艺由于其工艺的复杂性，以及对劳动强度、产品质量、批量等要求，使得焊接工艺对于机械化、自动化、智能化的要求极为迫切。目前电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展为焊接过程的自动化与智能化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中，近20年来，在自动焊接技术方面已取得很多研究与应用成果。
国内外先进连接技术发展现状
1 先进/特种焊接技术
在航空飞机、发动机的研制和生产中，焊接技术已经成为主导工艺方法之一。它的进步与发展不仅能减轻飞机、发动机的重量，而且还为航空飞机、发动机结构设计新构思提供技术支持，促进航空飞机、发动机性能的进步。
（1） 国外情况
航空发动机结构中广泛采用了各种焊接技术。焊接结构件在喷气发动机零部件总数中所占比例已超过50%，焊接的工作量已占发动机制造总工时的10%左右。 在飞机结构中，F111的机翼支承梁（钢结构）和狂风、F14的钛合金中心翼翼盒、机翼盒形梁及整体壁板结构等重要的结构上采用了焊接技术。F22后机身前后梁采用了热等静压钛合金铸件的电子束焊接结构，原苏联20世纪60年代研制的米烙25机体结构的80%（结构重量）是焊接的，焊缝长达4000多m，焊点达到140万个。苏27飞机，大量采用了钛合金材料和焊接技术（60多项发明创新），是其保证飞机性能和减重的决定性因素。用氩弧焊、电子束焊制造了米格29的机身整体油箱和米格33的机头（含座舱）。该油箱与原苏联D16铝合金铆接油箱相比，减重24%。其中，由于1420铝锂合金的密度小，减重12%（若重新设计，可减重15%～16%）；另12%是由于焊接结构省掉金属重叠部分、铆钉、螺栓和密封胶。该油箱可在机场条件下修理，由于该结构补焊后无需热处理工序。 俄罗斯皮列亚宁院士1990年在我国讲学时曾说过：“用发展的眼光看，其远景将出现全焊接结构的飞机，不仅可省掉重达几吨的密封件，更重要的是焊接过程比铆接过程更易于实现自动化。”
（2） 国内情况
20世纪60年代以来，国内设计的飞机上采用焊接结构越来越少，飞机厂除增添了几台氩弧焊机（含脉冲氩弧焊）、三相低频或二次整流点缝焊机和个别真空充氩弧焊设备外，三四十年一切如故，车间及设计陈旧不堪，技术水平下降。MD-82飞机的生产除导管感应钎焊和薄板TIG焊、点缝焊外，其余变化不大。
引进苏27的生产权使国内航空界受到极大的震动。其机体的焊接组件部件近千件，涉及的零件近万件，几乎遍及整个飞机机体。重要的承力构件较多地采用了焊接构件，如高强结构钢起落架的电子束焊，钛合金隔框和梁的潜弧焊，2号油箱钛合金下壁板和进气道防护隔栅采用穿透焊，后机身的钛合金蒙皮壁板采用TIG焊和点、缝焊，铝合金、不锈钢、钛合金导管采用TIG焊、感应钎焊（含现场安装感应钎焊）。通过建线及材料国产化阶段的攻关，对俄罗斯的焊接技术已基本把握；在承力框上正以先进的EBW取代质量较差的潜弧焊工艺，由于免除反复机加工－焊接－热处理的过程，将明显地进步生产效率和降低本钱。在该型机的机载设备建线阶段，除常规焊接方法外，还有电子束钎焊、扩散焊、激光焊、真空钎焊、等离子弧焊及凸焊等工艺。
国内发动机行业通过多个型号的实践，焊接技术已取得较大的进步，很多新工艺如EBW、IFW、VB、自动氩弧焊、轨迹氩弧焊和弧焊机器人、SPF/DB、PAW及低应力无变形焊接技术等均得到了应用。但是国产材料成分及其状态的控制以及焊接工艺及其流程尚待完善，仍需积累经验和数据，为设计及制造的改进提供依据。
2 机械连接技术（略）
3 粘接结构件制造技术（略）
几种典型航空零件及焊接技术的应用情况
1 大型宽弦风扇叶片
大型宽弦风扇叶片是先进航空发动机典型部件之一，其发展过程与连接技术密不可分。
第一代宽弦无凸台的风扇叶片为RR公司20世纪80年代研制成功的面板/蜂窝夹芯组成的，用到钛合金钎焊技术。
第二代宽弦无凸台风扇叶片为三层钛合金超 塑成形/扩散连接(SPF/DB)叶片。
第三代宽弦无凸台风扇叶片也是钛合金超塑成形/扩散连接(SPF/DB)。另外，第三代还有金属基复合材料(TiMCs)风扇叶片。
目前，我国已能生产四层钛合金超塑成型/扩散连接（SPF/DB）风扇导流叶片，并具备了研制大型宽弦风扇叶片的基础和能力。
2 整体叶盘结构
整体叶盘（Blisk）将叶片与轮盘制造（或焊接）成一体。无需加工榫头、榫槽，盘的轮缘径向高度及厚度和叶片原榫头部位尺寸可大大减少，减重效果明显（可减重50%，叶环结构Bling减重达100%）；消除了榫齿根部缝隙中的逸流损失；避免了叶片和轮盘装配不当造成的微动磨损、裂纹以及锁片损坏带来的故障；零件数大大减少，有利于装配和平衡。可以说整体叶盘是第四代喷气发动机的典型新结构之一。整体叶环是第五代喷气发动机的典型新结构之一。
整体叶盘的坯料可以是整体的，通过数控铣削或利用电解加工的方法加工整体叶盘；也可以是分体式焊接结构。小的发动机中还有精铸的整体叶盘。
分体式焊接结构的优点是：叶片和盘可以是异种或不同状态的材料，也可以采用不同质量的材料，如F119的一级风扇叶片是就是空心的，JSF备选发动机F120的第一级风扇叶片为SOF/DB夹层结构；可以减轻对毛料制备工艺和设备的压力，并有得于节约原材料和加工工时，进步质量。
分体式焊接叶盘结构可以采用多种焊接方法，如电子束焊（可采用其他熔焊）、扩散焊及线性磨擦焊。前两者对Ti合金较适宜，钛合金电子束焊及扩散焊的工艺性较好。若采用形变高温合金，尤其是粉末高温合金的盘，LFW将是最佳选择。
线性磨擦焊（LFW），美国也称Transitional Friction Welding(TFW)，作为整体叶盘单个叶片的修理工艺于20世纪80年代中期开发的，与 EBW、DB等焊接方法相比，LFW效率高，质量好，焊缝区组织极细，焊接接头的静、动载力学性能达到甚至超过母材的水平。除能焊接钛合金、一般形变高温合金外，可以焊接粉末冶金的高温合金，所以目前已用作整体叶盘的生产工艺。
叶盘结构目前主要用于风扇和压气机部分。根据美国IHPTET划，到2020年战斗机用发动机的涡轮也将采用整体叶盘结构（LFW、HIP—DB）。90年代末，带超级冷却叶片的高压涡轮整体叶盘已进行了核心机的试验。
我国对上述整体叶盘的生产工艺也开展了相应的研究。
3 鼓筒式整体转子
EBW和IFW的盘鼓结构是三代机的典型结构。其优点是：减少了大量的盘与盘之间的连接螺栓，使发动机的零件数和重量大大减少；减少或消除了应力集中的螺栓孔；整体转子刚性好，可得到较高的平衡精度，减小振动，有利于保持较小的叶尖。
4 大型宽弦风扇叶片
钛合金由于其优良的综合性能在航空领域应用的越来越多，钛合金的焊接/连接技术也已成为产业部分的研究热门。先进飞机的中后机身一般采用钛合金框。其制造工艺路线有三种：
1）整体铸造经数控加工制成。
2）小型锻件经焊接成整体结构，然后经数控加工制造。
3）经铸件+热等静压+焊接连接+数控加工
F-22后机身钛合金整体框，采用大型模锻件，投影面积为5.53m2。由于我国的精密铸造技术与先进国家比还较落后，航空产品大型结构件上还没有采用大型模锻件。目前均采用整体大锻件毛坯（最大投影面积约0.6m2）经机械加工成形，然后分段焊接而成。
5 飞机起落架的焊接
欧美国家起落架选用300M和35NCD16低合金超高强度钢整体锻件结构加工工艺，零件外形加工后进行真空热处理或可控气氛热处理。材料利用率只有12.5%-25.0%。
俄罗斯起落架选用30CrMnSiNi2A（真空冶炼）低合金超高强度钢锻件焊接结构加工工艺，主要受力构件采用高压真空电子束焊焊接，焊后进行热处理（空气炉加热+盐浴炉淬火）。
目前，新型的高强度、高韧性和高腐蚀抗力的改进型镍-钴低碳合金钢已开始在舰载飞机起落架上应用，最典型的材料是AerMet100和AF100，此类材料除具有优异的综协力学性能外，还具有优良的疲惫性能和焊接性能，可替换现在使用的起落架结构材料300M和4340钢等。国内起落架受力构件材料主要采用300M和30CrMnSiNi2A超高强度钢，有的采用整体加工，有的采用焊接结构。大型构件的深孔加工和热处理变形控制以及超高强度钢的高效数控切削加工是国内起落架加工存在的主要题目。另外AerMet100钢尚未应用。
发展思路
通过国内外情况对比分析，可看出连接技术的主要发展趋势是：
1）新型或特种材料及异种材料构件的连接。
2）复杂产品、构件和器件精密连接。
3）焊接过程的自动化与智能控制。
4）太空等特殊环境工作条件下的焊接。
5）复杂焊接产品质量的可靠检测与寿命评估。
6）传统连接工艺的改进及新型焊接工艺方法的开发。
7）绿色连接技术和再利用修复技术。
1 焊接技术
从国内外飞机、发动机已采用的拟采用的焊接结构及焊接技术发展概况看，今后我国航空焊接技术应注重如下几方面：
1）加速新焊接方法的应用研究。尽快把握激光双光束填丝焊、搅拌摩擦焊、线性摩擦焊、活性剂-气保护弧焊等新工艺，完善性能数据，把握最佳焊接工艺及其流程。
2）进一步扩大电子束焊接技术的应用，解决塑性较差的高强钛合金、超高强钢以及大厚度材料框和盒形梁等结构的焊接工艺。
3）气保护焊、等离子弧焊要向数字化技术靠拢，进步自适应能力（弧长调节、焊缝跟踪及轨迹控制、焊枪方位及熔透控制等），完善各类低应力无变形焊接技术，使之稳定地应用于生产。
4）配合材料研究部分，把握4121、1460、2195铝锂合金，6013、6056铝镁硅合金，Ti55、Ti60高温钛合金，SP-700、Ti153、B21S、Ti17高强高韧钛合金，以及BKC-210/240、Aermet100/310等超高强钢的焊接技术。
5）把握ODS材料、粉末高温合金及金属间化合物的扩散连接工艺，关注各类蜂窝结构（如全点焊高温合金蜂窝壁板、LID-DB钛合金蜂窝壁板）制造技术及其应用。
6）探索热塑性树脂基复合材料。金属基复合材料、工程陶瓷及陶瓷基复合材料以及C/C复合材料连接技术。
7）建立焊接工艺数据库（含资源治理、工艺文件），实现各种厚度结构件焊接过程中焊缝收缩及应力应变的仿真技术，进一步加强焊接结构完整性及可靠性评定技术研究。
8）建立并精益求精完善飞机及发动机件的焊接数字化生产线。
2 机械连接技术（略）
3 粘接技术（略）
结束语
随着飞机、发动机对减重、进步性能的需要，先进及特种焊接技术、先进粘接技术、高质量机械连接技术等先进连接技术起着越来越重要作用。相信中国航空焊接/连接技术在需求牵引，技术推动的相互作用下，一定会取得快速进步。(end)
由于焊接时焊缝各金属元素有蒸发现象，增加了对焊缝金属化学成分控制的难度，并引起焊接缺陷的产生。
一般焊缝各金属元素沸点不同，沸点低的金属易于蒸发，沸点较高的金属在相同条件下蒸发量较少。金属元素在合金中原始浓度不同，蒸发的数量也不同。挥发性大的物质易于形成蒸气，有些元素生成二氧化物后挥发性变强，如二氧化硅(SO2)，其熔点很高，但易于挥发。
在焊接过程中，当电弧电压高时蒸发激烈，当焊接速度低时蒸发量就多。焊缝金属元素蒸发产生的蒸气.在空气中迅速冷凝和氧化所造成的烟尘对焊工的健康非常有害。焊接时，金属的蒸发现象无法完全避免，一般通过掺合金弥补。同时，在安全、卫生方面应积极采取有效的防护措施。
低频脉冲焊是目前实际生产中应用最多的PTIG焊方法，使用翻率区间为0.5-1OHz。高频脉冲焊的频率范围达数十~数百kHz。一般需要由晶体管电源方能提供。高频脉冲焊的能量更集中，极高的脉冲频率促使电弧振力和电弧刚性都大大增加。有利于减少焊接变形，改善背面成形，从而保证焊缝的精度和质量。显然，低频PTIG焊的焊接热输入比连续TIG焊小，而高频PTIG焊的焊接热输入又比低频PTIG焊要小，而且焊接参数的调节范围更宽，焊接变形更小，焊缝组织更细，因而可用于低频PTIG焊也难以适应的一些对焊接热输入极为敏感的钢种，如马氏体时效钢、Ni-Co系高合金超高强度钢，以及某些不锈钢和钛、铜、银、铝.钯合金等的超薄构件。
深圳信息职业技术学院 刘孙东
螺柱焊接机是一种将螺柱通过焊枪，直接焊接在母材上的一种焊接设备。使用螺柱焊机焊接螺柱，在柱焊接过程中，不需要填充料，焊接直径较小的焊钉时，也不需要任何保护，是一种焊接工艺简单，焊接牢固度好，焊接成本低，焊接效率高的焊接方式。这种焊接方式最早流行于欧美，近些年才开始在我国推广，而且使用还不够广泛。但随着我国螺柱焊机制造水平的不断提高，以及螺柱焊机使用效果逐渐被更多的人所认识，螺柱焊机必将在我国得到广泛使用。为了普及螺柱焊机知识，让更多的人了解各种螺柱焊机的性能就很有必要。
一、拉弧式和储能式螺柱焊机的基本特性
1、拉弧式螺柱焊机的基本特性：
拉弧式螺柱焊机按照机器的工作频率不同，可分为工频拉弧式螺柱焊机和IGBT高频逆变拉弧式。工频拉弧式螺柱焊机的工作原理是：输入三相380V电流，经大功率工频变压器降压，转换成 60-90V、50赫兹的交流电；然后经可控硅和二极管进行整流，形成50-90V的脉动直流电，成为拉弧式螺柱焊机的焊接电源。输出电流的大小，可通过调整可控硅导通角来完成。高频拉弧式螺柱焊机的工作原理是：输入三相380V交流电，经整流器整流、滤波后形成540V的直流电，然后经过IGBT逆变器，生成方波。方波经过整流，送到高频降压变压器，经过快速二极管整流，变成50-90V脉动的直流电，成为拉弧式螺柱焊机的焊接电源，输出电流的大小，可通过软件程序调制脉宽来控制。
拉弧式螺柱焊机是一种在螺柱焊接时，首先由机器产生的一股小电流引弧，在这股小电流将焊接母材表面的各种附着物燃烧清除后，再由机器产生一股大电流，将螺柱焊接在母材上的一种焊接方式。拉弧式螺柱机的短周期焊接过程示意图如下（图一）：
拉弧式螺柱焊机按其焊接过程所需要的时间长短，可分为短周期拉弧和长周期拉弧两种。短周期拉弧即焊接的时间较短，一般在200毫秒以内，适用于薄板（5mm以下）和直径较小（10mm以下）的焊钉之间的焊接；长周期拉弧的焊接周期较长，最长可达2000毫秒，适用于板厚（2mm以上）和直径较大（10mm以上）的焊钉之间的焊接。短周期螺拉弧的柱焊接主要适用于汽车、轮船和五金制造等行业；长周期拉弧的螺柱焊接主要适用于建筑、桥梁和钢结构生产。
短周期拉弧式螺柱焊机焊接示意图（图一）
2、电容储能式螺柱焊机的基本特性：
电容储能式螺柱焊机的工作原理是：输入单项220V的电流，先由电容进行储能，然后由控制系统控制电容放电，放电的电压的高低，可根据焊接需要进行调节，在电容放电的瞬间，将装在焊枪上的螺柱焊接在母材上。
电容储能式螺柱焊机是一种在螺柱焊接时，由螺柱前端专门设计的引弧点引弧燃烧，同时将螺柱焊接在母材上的一种焊接方式。电容储能式螺柱焊机的焊接过程示意图如下（图二）：
电容储能式螺柱焊机焊接示意图
电容储能螺柱焊接，一般焊钉前端的引弧点大小为直径0.8mm，长度0.8mm；电容的放电时间在4毫秒mm。由于受引弧点大小和放电时间的影响，电容储能焊接一般适用于薄板和小钉之间的焊接。具体说，焊接板厚在5mm以内，焊钉直径在10mm以内，再大的焊钉和再厚的板材焊接起来就很困难，就是再大的电容的容量和电压也难以凑效。
二、拉弧式螺柱焊机和电容储能式螺柱焊接在焊接工艺上的区别
拉弧式螺柱焊机和电容储能式螺柱焊机由于其工作原理不同，因此，在焊接工艺上有着本质的区别。
第一， 二者使用的焊钉样式不同。
拉弧式螺柱焊机使用的焊钉为较为普通的焊钉，要求焊钉的材质尽可能与母材的材质一致或接近，焊钉的焊接的端面有3到5度的锥度；而电容储能式螺柱焊机除了材质和焊钉焊接端面的要求与拉弧式螺柱焊机相同外，还要求焊钉的焊接端面要有一个0.8*0.8mm的引弧点。
拉弧式螺柱焊机使用的焊钉与电容储能式螺柱焊机使用的焊钉样式如图（图三）：
第二，二者对焊钉的直径要求不同。
第三，二者对焊接母材表面的要求不同。
拉弧式螺柱焊机对焊接母材的要求不严格，只要焊接母材的表面能导电，即使焊接的表面有轻微的锈蚀，有油污，有金属镀层，有其他杂质，也不会影响焊接；而电容储能式螺柱焊机对焊接母材的要求就比较严格，如果焊接母材的表面有锈蚀、油污、杂质等，导致焊接表面电阻增大，都无法焊接或焊不牢。如果焊接母材表面的金属镀层较厚，比如镀锌层较厚就很难焊接，甚至根本无法焊接。
第四，二者对焊接母材的厚度要求不同。
拉弧式螺柱焊机对焊接母材的厚度要求不严格，目前国内生产的“DSP高频逆变拉弧式螺柱焊机”，可以将直径为6mm的焊钉焊接在板厚0.4mm的母材上，焊接点的背面也完好无损；将直径6mm的焊钉焊接在板厚20mm的母材上，也焊得很牢。当然，对于拉弧式螺柱焊机对焊接母材的厚度要求也不是没有限制，对于短周期螺柱焊接，最薄的母材厚度要大于0.4mm,且在母材厚度在0.4mm的情况下，焊钉的焊接端面直径不超过6mm，否则焊接面将会被焊穿。对于长周期拉弧式螺柱焊接，焊钉的直径与母材的厚度之间要大于5比1；即焊钉的直径为15mm，焊接母材的厚度要大于3mm，否则有焊穿的危险。
电容储能式螺柱焊机对焊接母材的厚度要求比较严格，尤其是焊接母材不能太厚，将直径10mm的焊钉焊接在10mm厚的板材上，即使加大电容储量也是比较困难的。
第五，二者焊接熔深不同
拉弧式螺柱焊机焊接的熔池较深，短周期焊接熔深根据焊钉直径和母材厚度不同一般大于0.1mm；长周期焊接熔深根据焊钉直径和母材厚度不同一般大于0.3mm；并且拉弧式螺柱焊接都会在已经焊接的螺柱周围形成比较有规则的焊缝成型，大大增加了焊接强度。电容储能式螺柱焊机焊接的熔深较浅，一般都小于0.2mm。即使焊接母材较厚，也不会增加多少熔深。
三、拉弧式螺柱焊机与电容储能式螺柱焊机的焊接效果比较
在试验过程中，我们在1.0厚且表面比较清洁的普通钢板上分别焊接材质相同的直径为6mm的镀铜焊钉，其扭力测试的效果是相同的。将该焊接工件放入H2SO4含量为15%的硫酸稀释液中浸泡240小时后，进行拔钉试验，其结果是:拉弧式焊接的焊钉拔出的孔径比较一致，且焊接仍然牢靠，母材与焊钉之间无脱离；而电容储能式焊接的焊钉拔出的孔径不够一致，母材与焊钉之间有脱离和锈蚀现象。对于2mm的薄板，用拉弧式螺柱焊机焊接直径为6mm螺柱，焊接点背面会有明显的痕迹，表现为颜色改变；0.6mm的薄板，用拉弧式螺柱焊机焊接直径为6mm螺柱，焊接点背面不仅会有明显的痕迹，表现为颜色改变，而且还会发生变形，表现为有稍微突出的现象。而同样用电容储能式螺柱焊机焊接直径为6mm的螺柱，对于2mm的薄板，焊接点背面几乎看不见任何有被焊接过的现象；对于0.6mm的薄板，虽然背面有轻微的颜色改变，但没有发生任何形状的变化。当然，对于焊接母材的表面锈蚀比较重，或油污较多，或镀锌层较厚的，用拉弧式螺柱焊机可以照样焊接，电容储能式螺柱焊机就为之叹息了。
四、拉弧式螺柱焊机与电容储能式螺柱焊机的长处和短处比较
1.拉弧式螺柱焊机的长处和短处
拉弧式螺柱焊机长处：一是可以焊接从直径2mm-30mm的焊钉；二是焊接母材厚度最薄0.4mm，再厚的母材都能焊接；三是对焊接母材表面的要求不是很严格，有镀层，有油污、有锈蚀，都不影响焊接；四是螺柱与母材熔合好，焊缝成形好，耐久性好。短处是：对于焊接母材较薄的，其焊点背面焊接地痕迹比较明显，在焊接薄板时，对母材焊接背面要求比较严格的不能采用。
2电容储能式螺柱焊机的长处和短处
电容储能式螺柱焊机的长处：一是由于焊熔深较浅，在焊接母材较薄的情况下，相对于拉弧式焊接，焊点背面出现的焊痕要好的多；二是机器的价格便宜，与拉弧式螺柱焊机相比，功率大体相同，价格仅是拉弧式螺柱焊机的几分之一。短处：一是焊钉直径不能大，一般10mm即可，再大就影响焊接牢度；二是焊接母材不能太厚，尤其是焊接直径大于8mm的焊钉，母材厚度超过5mm，焊接起来就比较困难；三是要求焊接母材表面清洁度好，对于镀锌层较厚、油污较多、锈蚀较多的材料，焊接起来效果都不好，甚至根本不能焊接；四是由于电容储能式螺柱焊接地熔深较浅，加上焊接时不能很好地清除母材表面的杂质，焊接好的螺柱耐久性不如使用拉弧式焊接的好。
五、拉弧式螺柱焊机和电容储能式螺柱焊机的运用范围
拉弧式螺柱焊机可焊接普碳钢、不锈钢、铜材、铝材等，适用于汽车和船舶制造、五金制造、机箱机柜、建筑桥梁、钢结构工程等；电容储能式螺柱焊机同样可以焊接普碳钢、不锈钢、铜材、铝材等，适用于五金制造、机箱机柜等。
钢的MIG/MAG焊通常为短路过渡、射流过渡和脉冲射流过渡。
不锈钢的短路过渡MIG焊通常使用φ0.8-φ1.2mm细焊丝和ψ(Ar) 95%-75%+ψ(C02)5%-25%的富氩混合气体，用于薄板和打底层焊接。使用混合气体的效果(无论工艺性能或焊缝成形)要好于使用纯氩。不锈钢的中厚板焊接可采用射流过渡或脉冲射流过渡，使用氧化性比短路过渡时要小的富氢混合气体，如ψ(Ar)99%-98% +ψ(CO2)1%-2% 、ψ(Ar)95%-90% +ψ(CO2)5%-10%，要求更高时还可采用氩-氦混合气休，如ψ(Ar)70%-50%+ψ(He)30%-50%脉冲射流过渡常使用ψ1.6mm以下的细焊丝，使用小于临界电流的平均电流进行焊接，不仅电流稳定，而且可通过调整脉冲规范以调节焊缝成形，细化组织并提高其抗裂性。
低碳钢和低合金钢的短路过渡MIG焊以使用富氢混合气体保护为宜。通常使用二元混合气体ψ(Ar)85% -75% +ψ(CO2)15%-25%，氧化性更强的混合气体会导致钨极烧损。细丝短路过渡MIG焊适用于低碳钢和低合金钢薄板及空间位置焊缝的焊接，焊接电流一般不超过250A。低碳钢和低合金钢的射流过渡焊的焊接电流必须大于临界电流，也以使用氧化性较小的富氢混合气体为宜，如ψ(Ar)97%-95% +ψ(O2)3%-5%、ψ(Ar)90%-85%+ψ(C02)10%-15%，焊接电流过大也不允许。如焊丝的伸出长度较大，焊接电流也较大时，将使焊丝端头的铅笔尖又细又长，并喷射出强烈的金属蒸气。当受外部干扰时，细长的铅笔尖会发生弯曲，这时在金属蒸气的反作用下，将使铅笔尖绕焊丝轴线旋转，形成所谓“旋转射流过渡”，金属熔滴将被大量抛出电弧区域而形成飞溅(图2-24)，故低碳钢和低合金钢的射流过渡焊的焊接电流必须小于旋转射流过渡时的临界电流。
低碳钢和低合金钢的脉冲射流过渡，可在低于临界电流的条件下实现稳定的焊接过程，以焊接薄板及空间位置的焊缝。焊接时几乎没有飞溅，焊缝成形美观。要求使用氧化性较小的富氩混合气体作为保护气体，如ψ(Ar)97%-95% +ψ(O2)3%-5%。要求不高时也可使用ψ(Ar)80%-75% +ψ(C02)20%-25%的棍合气体。
深圳信息职业技术学院 刘孙东
（深圳信息职业技术学院，广东 深圳 518029）
摘要：应用高频逆变技术、全桥软开关技术和DSP数字控制技术生产的高频逆变长、短周期电弧式螺柱焊机的基本原理、技术性能；高频逆变螺柱焊机与工频螺柱焊机相比的技术优势，及其高频逆变螺柱焊机所具有的市场前景。
关键词：高频逆变螺柱焊；电弧式螺柱焊；储能式螺柱焊；螺柱焊接
螺柱焊接机是一种将螺柱通过焊枪，直接焊接在母材上的一种焊接设备，是机械制造、五金、建筑等行业最常用的工具。使用螺柱焊机焊接螺柱，在接过程中，不需要填充料，焊接直径较小的焊钉时，也不需要任何保护，是一种焊接工艺简单，焊接牢固度好，成本低，效率高的焊接方式。这种焊接方式最早流行于欧美，近些年才开始在我国推广，而且使用还不够广泛。但随着我国螺柱焊机制造水平的不断提高，以及螺柱焊机使用效果逐渐被更多的人所认识，螺柱焊机必将在我国得到广泛使用。
螺柱焊机分二大类，第一类是电容储能螺柱焊机。电容储能螺柱焊机顾名思义，就是依靠电容将能量储存起来，由控制系统控制电容放电，达到将螺柱焊接牢固的目的。电容储能螺柱焊机具有设备构造简单、耗电量小、焊接时间短、操作方便、在焊接薄板时不宜变形等优点，是五金机箱机柜等制造行业常用的工具。
第二类是长短周期电弧式螺柱焊机。长周期电弧式螺柱焊机是指焊接时间一般在300-2000 mS之间的螺柱焊机；这种螺柱焊机一般功率较大，焊接螺柱直径较大，是机械制造、建筑、钢构等行业常用的工具。短周期电弧式螺柱焊机是指焊接时间在焊接时间一般在5-200mS之间的螺柱焊机。这种螺柱焊机焊接螺柱直径较小，控制精度要求较高，是汽车、造船和五金行业必备的焊接工具。
长期以来，我国的电容储能螺柱焊机的技术比较成熟，而电弧式螺柱焊机的主流技术仍然是采用五十赫兹的工频变压器；长周期的机器体积大、分量重、耗能高、施工操作现场移动不便；短周期的机器控制精度差、能耗高、焊接质量不稳定、薄板容易焊穿，许多对焊接质量要求较高的企业，这类螺柱焊机仍然依靠进口。
为改变这种局面，中国焊接界同仁屡败屡战，经过十几年的努力，终于研制成功了高频逆变电弧式螺柱焊机。高频逆变螺柱焊机分为短周期和长周期两种。高频逆变短周期螺柱焊机的焊接时间一般在5-200mS之间，焊接电流最大可达2000A；可焊接螺柱直径在2mm-12mm之间；高频逆变长周期螺柱焊机的焊接时间一般在300ms-2000ms之间，焊接电流最大可达2500A；可焊接直径在8mm-25mm以内的螺柱（栓钉）。
无论是长周期还是短周期，高频逆变螺柱焊机都采用了IGBT逆变技术，全桥软开关技术和DSP数字控制技术，具有变压器体积小、整机分量轻、耗电量少、控制精度高、焊接质量稳定等特点。其中高频逆变短周期螺柱焊机整机重量在60KG以内；高频逆变长周期螺柱焊机整机重量在120KG以内。
高频逆变螺柱焊机的工作原理如下：
三相50HZ的交流的电经过电磁兼容电路、三相整流桥、软起动电路、平滑滤波电路、桥式开关电路。再由DSP产生的PWM控制信号经已隔离驱动电路控制IGBT的通断，再经过高频变压器和软开关换流电路将能量传递到输出整流滤波电路，经螺柱自动送料机、半自动螺柱焊枪（手动螺柱焊枪）对螺柱进行焊接。焊接电流最高达2500A，输出功率最高达150KW。
其中高频变压器是利用铁氧体材料，经过特殊工艺制作而成。DSP逆变控制器，是通过DSP产生的PMW信号经M57962Ｌ放大后，驱动桥路IGBT，然后经变压器，变压、整流、滤波输出弧焊电流的。信号反馈电路有四个环路，两个电流内环：一个电流外环和一个电压外环。
该机器设有温度监测和保护电路，通过DSP可监测前、后桥散热板的温度，并对其进行过热保护和告警。设有电源电压，直流母线电压和控制电源电压监控电路，通过DSP进行监测和告警。主电路结构紧凑，布局合理，很好的解决了IGBT、超快速二极管和高频变压器的散热问题。短周期螺柱焊机工作时暂载率大于10%，长周期螺柱焊机工作时暂载率大于30%。
高频逆变螺柱焊机采用了零电压和零电流高频软开关电源技术和DSP脉宽调制技术，简化了硬件电路。通过软件来实现对反馈电流、电压的控制和整机的保护。其工作频率高达20KHZ，具有响应速度快、控制精度高、效率高、环保节电、成本低、输出功率最高可达150KW，基本上满足了我国各行业对螺柱焊机的需要。
另外，该机器还采用了彩色显示屏、中英文菜单、触摸屏操作。不但人机界面友好，而且操作简单明了，快捷方便。
高频逆变螺柱焊机与传统的工频螺柱焊机相比，具有以下技术优势：
（1）.提高了变压器的性能，长周期螺柱焊机的变压器也只有十几公斤，输出功率最高达150KW，焊接电流最高达2500A，整机体积大为减小，重量大为减轻，现场移动非常方便，而且比工频电弧螺柱焊机节能30%以上。就长周期高频逆变螺柱焊机的所采用的技术和具有的功能而言，其技术水平已经据世界领先地位。
（2）.高频逆变螺柱焊机由于引入了电磁兼容、软启动和电容滤波电路，减少对自身的干扰和电网的污染。
（3）.高频逆变螺柱焊机采用了数字化电路，简化了硬件控制电路，减少了调试和维护程序降低的运营成本。
（4）.高频逆变螺柱焊机采用了DSP数字控制技术，相应速度以微秒计算，提高了螺柱焊机的动态特性和控制精度，使之焊接性能更加稳定可靠，尤其是薄板焊接更具有优势。
（5）高频逆变螺柱焊机具有完善的保护功能，减少了螺柱焊机的故障率；具有完善的故障显示功能，使得故障检查更为简单，故障维修更为方便。
目前，高频逆变短周期螺柱焊机已经在一汽大众、北京奔驰等多个汽车生产厂家使用，完全可以代替进口螺柱焊机；高频逆变长周期螺柱焊机也在我国多个重点建设工程中得到广泛运用。
酸性气焊剂如硼砂、硼酸以及二氧化硅等，主要用于焊接铜或铜合金、合金钢等材料。例如，用硼砂焊接铜时，它能与熔池中氧化铜化合形成低熔点的盐类浮于焊缝表面。用硼砂和硼酸作为气焊剂时，其缺点是焊后在焊缝表面生成一层玻璃状焊渣，面这层熔渣不容易清除；因此，一般又在上述气焊剂内加人少量的碳酸钾或磷酸氢钠以降低熔渣的粘度。
(1)低碳钢和低合金钢的临界电流可按lesnewich经验公式大致确定：
Ic=60+135d-1.2L
式中 Ic-临界电流(A)；
d-焊丝直径(mm)；
L-焊丝伸出长度(mm)。
例如当L=10d时，对应于φ0.8mm、φ1.0mm、φ1.2mm和φ1.6mm的临界电流值分别为160A、185A、210A和260A。
(2)不锈钢的临界电流对应于φ0.8mm, φ1.2mm和φ1.6mm焊丝的临界电流分别为110A, 180A和220A。不锈钢的临界电流之所以略小于低碳钢和低合金钢，是因为不锈钢的电阻率较高之故，尤其细焊丝影响更显著。
(3)铝及铝合金的临界电流对应于φ1.2mm、φ1.6mm和φ2.4mm焊丝的临界电流分别为130A、170A和220A。