高强铝合金螺柱TIG+拉弧复合热源焊接工艺试验研究(4)

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1.5 螺柱焊现状[3]

国外铝合金螺柱焊接技术现状

针对大面积板材表面焊接圆形螺柱，如汽车车辆、造船行业、石油化工、容器、桥梁、建筑、电子等行业，已普遍采用电弧和电容放电螺柱焊接技术[5]。对直径较小的螺柱(一般8~以下)采用电容放电螺柱焊接工艺，对直径较大的螺柱(一般8一12~以下)采用电弧螺柱焊接工艺[4]。西方工业先进国家还开发了螺柱全自动焊接工艺技术(CNN)，实现了焊接过程的计算机控制、焊接、螺柱送进等全部自动化操作，如德国soyer，Tue旺R公司、美国Nalson公司、日本的 Nsw等[6]。对于短细的螺母有的西方国家(如德国)开发了旋转电弧螺柱焊接设备，但目前仅仅对于不锈钢螺母进行了开发应用[7]。铝合金螺母与铝板表面的焊接技术问题仍然无法解决，西方国家还在不断加大对各类螺母焊接技术和设备的研究开发。

国内铝合金螺柱焊接发展情况

国内螺柱焊技术研究较为落后，在小直径电容储能螺柱焊(5一smm)和电弧式螺柱焊(6一12mm)技术和设备方面进行了研究开发，西安交通大学在低速送进电磁式螺柱焊方法、成都斯达特焊接研究所在理弧螺柱焊接方法作了一定的研究工作[8]。我国目前螺柱焊机生产厂家只有几家，但能生产系列产品的仅有一家。电容放电螺柱焊机有RSRI一小630、 1250、 1600、2500、 3150几种型号;电弧螺柱焊机有.RSNI一中630、1000、1600、RSNZ一2500、3150几种型号。

国产焊机在控制、焊枪、体积、重量及外观质量等方面均有不足，与国外产品存在差距。

国内汽车、造船、石油化工、容器、建筑等行业的螺柱焊基本都采用进口设备。在铝合金螺柱的焊接方面，只见螺柱直径12~以下的生产试验报导[9]。

池强、张建勋、付继飞、张友权等做了拉弧式电弧螺柱焊质量影响因素方面的进一步研究，得出焊接过程中许多不确定因素会引起焊接质量问题的结论，提出螺柱低速送进的同时提供足够的挤压力可以实现电弧螺柱焊接，研制开发了步进式电弧螺柱焊枪及其控制系统，研究论证了保护套圈对电弧螺柱焊接过程电弧行为的影响[10]。池强、张建勋还做了螺柱穿透焊过程中间隙的影响及对策方面的研究[11]。袁建国、蒋华山作了电容螺柱焊放电过程对焊接质量的影响方面的研究[12]，通过测量焊接过程中电流、电压的变化，确定焊接效果好的类型，从而为从电流电压曲线判断焊接效果提供了判断依据。文献综述

1.6 TIG电弧辅助焊接原理[3]

TIG焊是以钨棒作为电弧一极的气体保护电弧焊方法，钨棒在电弧中是不熔化的，故又称不熔化极氩弧焊或钨极惰性气体保护焊。由于钨棒不熔化，钨极氩弧焊的弧长及电弧稳定性特别好，其焊接电流下限不受焊丝熔化过渡等因素制约，采用脉冲调制时最低焊接电流可用到2A左右，是焊接各种有色金属及合金、不锈钢、高温合金等的理想方法。

本实验中采用交流TIG电弧预焊的方法，在焊接过程中起到的作用有以下三点：（1）利用“阴极雾化”作用清除铝合金表面的氧化膜；（2）利用TIG电弧对铝合金板预热，增加热输入量，促进后续的螺柱熔焊过程，防止未熔合发生；（3）铝合金板相对螺柱具有更大的热容量和热传导速度，易造成焊接热量在板材和螺柱上的不均匀分布，形成较大温度梯度和内应力，最终导致热裂纹的产生。TIG电弧对板材预热后，使整个焊接结构温度场分布更加平衡，对热裂纹有一定的抑制作用。

1.7 拉弧螺柱焊

包含用陶瓷环或气体保护拉弧螺柱焊、短周期拉弧螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊3种工艺。目前,在我国轿车生产中广泛采用的螺柱焊是短周期拉弧螺柱焊。焊接时将螺柱装在螺柱焊枪的夹头上,焊接螺柱与工件表面接触,然后按下焊枪上的开关,焊接电流通过螺柱和工件形成短路,引弧电流稳定后,焊枪上的提升线圈通电工作,弹簧被压缩,将螺柱提升,在螺柱与工作表面之间形成电弧。当螺柱到达提升高度时,焊接主电流启动,电流强度大到螺柱的前面部分和工件熔化,此时,提升线圈断电螺柱由弹簧推入与已熔的螺钉和工件凝固,合成一体,当焊接电流关闭时,焊枪从螺柱移开,焊接周期结束。