螺柱焊

螺柱焊主要由螺柱焊电源和焊枪组成。

1.非常节省时间和成本

所有螺柱焊的结构不用钻孔，冲孔，车螺纹，铆接，拧螺纹和精整等步骤。

2.不断扩展结构设计的应用潜力

在螺柱焊时起焊接过程是短时间，大电流和较小的熔深。因此，可以焊接到很薄的板材上。对于使用陶瓷环拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊的板厚可以到1mm。电容放电拉弧螺柱焊可以到0.6mm，而储能式螺柱可以到0.5mm。

螺柱焊的工件必须是从一侧焊接。

能在全位置焊接，借助于扩展器可以焊接到受限制的垂直隔板上。

由于是短时间焊接且焊后很少变形，故不需要修整。

因为焊接的结构不需要钻孔，故不会造成泄漏。

螺柱焊的接头可以达到很高的强度，即螺柱焊的接头强度大于螺柱本身强度。

在镀层或高合金板材焊接后，背面没有印痕。

3.良好的经济性

螺柱焊相对于其他焊接方法的优点，在于焊接功率上。对于批量生产的工件，在很短的焊接时间（3-980ms）内可打到8-40个/min（根据不同直径螺柱和不同焊接功率）。而自动送料螺柱焊机可以达到60个/min的超高效率。

标准的螺柱是低成本的。

螺柱焊设备和焊枪具有多种类型，设备的购置费用相对较低。

根据产品，可以制成多工位自动焊机，或高精度龙门式数控自动焊机。

螺柱焊具有较高的质量再现率和较小的废品率。

螺柱焊是将金属螺柱或其他紧固件焊接在工件上的方法。实现螺柱焊接的方法有多种，如：拉弧式螺柱焊、储能式螺柱焊、电阻焊、凸焊等。与之相对应的焊机也有所不同，分别为拉弧式螺柱焊机、储能式螺柱焊机、电阻焊机、凸焊机等。

螺柱焊机在国内有多种非正规称法，如种焊机，植焊机，种钉机，植钉机，螺钉焊机，螺丝焊机等等，均是指螺柱焊机。

储能式螺柱焊机

储能式螺柱焊机采用大容量电容作为焊接能量的来源，通过可控硅精确控制放电时间，以瞬间低电压-强电流的方式将螺柱尖端迅速熔化，使螺柱和工作面间隙快速合并，将螺柱牢固的焊接在工作面上，整个过程持续约1-10ms。

储能式螺柱焊机的工作原理简图如下：

储能式螺柱焊机采用220V交流电，通过变压器1降压，再通过整流桥2将交流电变为直流电，经过双向整流管3和充电电阻向电容6充电。由智能芯片精确控制可控硅5，使储能电容6瞬间释放全部电量完成整个焊接过程。

储能式螺柱焊机广泛运用于钣金工程、电子业开关柜、试验和医疗设备、食品工业、家电工业、通讯工程、工业全套炊具、办公室和银行设备、投币式督货机、玻璃幕墙结构和绝缘技术等。

螺柱焊在应用中要注意：螺柱焊也和其他熔化焊一样，对钢中的含碳量有一定限制——对于结构钢螺柱，含碳量应在0.18%以内，而母材的含碳量应在0.2%以内。

要根据螺柱焊的不同方法，按推荐的螺柱材料和母材组合可焊性施焊，否则螺柱和母材相互之间会有不熔性。

超出推荐范围以外的螺柱材料和母材组合要通过试验确定可焊性和产品设计要求进行相关检验评定可能性。

电弧螺柱焊的基本原理是在待焊螺柱与工件间引燃电弧，当螺柱与工件被加热到合适温度时，在外力作用下，螺柱送入工件上的焊接熔池形成焊接接头。根据焊接过程中所用焊接电源的不同，传统电弧螺柱焊可以分为普通电弧螺柱焊和电容储能电弧螺柱焊两种基本方法。

电弧螺柱焊，螺柱在陶瓷或石墨支撑圈内引燃电弧得以加热，然后加压实现的焊接。可采用渣或气保护，但也可不加保护。螺柱通常需加工成锥形并涂以引弧剂。可采用普通弧焊电源加定时控制器进行操作。也可利用电容器充放电原理实现，称“电容储能螺柱焊”。

螺柱焊机的产生和发展仅仅经历了几十年的过程，螺柱焊具有全截面焊接、标准化作业、效率高和质量可靠等优点。随着该工艺不断的发展已经在工业领域中得到广泛应用。

根据螺柱焊机工作原理的不同，一般将螺柱焊机分为储能式螺柱焊机和拉弧式螺柱焊机两大类。

储能式螺柱焊机

储能式螺柱焊机是由焊接电源，整流器，储能电容，控制器，焊枪，地线钳，焊接电缆等部分组成。焊机通过控制电容充电获得电压，晶闸管放电完成焊接放电时间为1-3毫秒。其特点是时间短、热变形小、很适合薄板的螺柱焊接，在造船、汽车、电控柜、橱柜，幕墙，电梯配件等行业应用很广。

储能式螺柱焊机的发展经历的三个阶段：

1. 回路控制：即焊机的运行完全有模拟电路控制，电压调节为旋钮无级调节，无数码管显示工作菜单及电压。目前国内大多数已国产化的螺柱焊机设备采用此种控制方式。其优点为产品成本及技术含量较低，产品较易被模仿，缺点是由于采用旋钮无级调节电压，当环境温度或工作温度发生变化时电压随之变化，不易控制焊接效果的一致性。

2. 回路控制带电压检测：即螺柱焊机在第一阶段基础上，在充电部分加入充电电压检测模块。电压调节为旋钮无级调节，数码管显示当前充电电压，无工作菜单。部分进口螺柱焊机采用此种控制方式。其优点是可以直观了解当前电压值，生产成本及技术含量相对较低，其缺点同样是在环境温度或工作温度发生变化时，充电电压随之变化，需通过旋钮调节调节达到要求电压值。

3. 单片机智能控制：此种控制方式与前两个阶段有较大的不同，由数字电路控制电容的充电，放电，掉电自动补偿等功能，采用触摸式按键，数码管显示工作菜单，以及当前额定充电量，部分进口螺柱焊机采用此种控制方式，国内部分厂家也正在研制。该阶段螺柱焊机的成本及技术含量均较高，其优点是人机交流界面友好，操作方便，充电精准，当电量自然流失后会得到自动补偿，不受温度影响。

储能式螺柱焊不用气体保护，操作也比较简单，很适合自动化生产线的要求，所以这种焊接技术已广泛应用于汽车焊接生产线。螺柱焊接的生产率依赖于电容器的充电速度，手工焊可以达到8个/min，自动焊为60个/min。

储能式螺柱焊有提升式螺柱焊和压力式螺柱焊两种。

提升式螺柱焊类似于拉弧式短周期电弧螺柱焊，很适合用于铝螺柱和黄铜螺柱的焊接，其焊接时间约1毫秒。焊接时，焊枪首先将螺钉提起一个高度(此提升高度可以按照螺钉直径的不同而随意调节，调节精度为0.2mm)，随后在弹簧的压力下瞬间向下冲击，强大的冲击和电流通过焊钉头部并使之熔化，使焊钉和工作面之间被离子化，通过焊钉和工作面之间间隙中的离子化产生电弧，其结果是在最短的时间内(约1毫秒)使螺柱的法兰盘浸入熔池，在氧化皮薄膜形成之前完成焊接过程。

压力式螺柱焊的焊接时间约3毫秒，适合用于不锈钢螺柱和低碳钢镀铜螺柱的焊接。

拉弧式螺柱焊机

电弧螺柱焊机是由焊接电源、控制器、焊枪、地线钳、焊接电缆等部分组成。但大多数焊接设备的焊接电源都与控制器合并为一体，称为主机。

与储能式螺柱焊机的焊接原理不同，拉弧式螺柱焊机无电容充电过程，通过焊接电源放电，晶闸管控制放电时间来完成整个焊接过程，放电时间为5-500毫秒。

比较先进的控制方式是使用单片机智能控制，以便更精确地设置和适时控制焊接过程中的焊接电流、焊接时间等参数。

焊接电源一般为晶闸管控制的或逆变式的弧焊整流器。逆变式的拉弧焊整流器体积小、质量轻、动特性好，无疑是焊机的首选，但受大功率器件的限制，目前大容量的焊机还是以晶闸管控制的弧焊整流器以主。但不论哪种结构的焊接电源，其安全要求都应符合GB15579.1的规定。用于电弧螺柱焊机的焊接电源应具有高空载电压70-100V）、高输出电压（≥44V）、陡升的焊接电流前沿、较小的内阻抗等特点。

电弧螺柱焊机主要用于螺柱圆柱头（无头）焊钉和异型钉的焊接，焊接直径一般为Φ3-30mm。短周期焊接主要应用于汽车行业。螺柱（栓钉）焊接时一般用瓷环或气体进行保护，短周期焊接可以不用气体保护，根据工艺要求进行选配。