船舶電氣支件焊接中電弧螺柱焊技術(shù)的應(yīng)用

郭佳

（武漢航海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北，湖北武漢 430000）

船舶電氣支件焊接中電弧螺柱焊技術(shù)的應(yīng)用

郭佳

（武漢航海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北，湖北武漢 430000）

電弧螺柱焊接技術(shù)是一種被廣泛應(yīng)用的焊接方法，擁有很高的螺柱焊接效率，具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如：容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、焊接效率高等。而對(duì)船舶電氣支件焊接來說，要想避免傳統(tǒng)焊接技術(shù)對(duì)船舶預(yù)涂層的破壞，就要采用專用的焊接技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊條電弧焊。因此，本文對(duì)機(jī)器的選型、參數(shù)的選定等進(jìn)行了研究，證明電弧螺柱焊接技術(shù)能夠有效地提高焊接效率，控制焊接質(zhì)量。

電弧螺柱焊；焊接效率；焊接質(zhì)量

1 電弧螺柱焊技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 電弧焊技術(shù)分類

電弧螺柱焊可以分為兩大類，一是普通電弧螺柱焊，二是電容儲(chǔ)能電弧螺柱焊。普通電弧螺柱焊又可以分為磁圈保護(hù)式、氣體保護(hù)式、短周期方式。電容儲(chǔ)能電弧螺柱焊可以分為短周期拉弧式、尖端放電式、拉弧式。其中尖端放電式可以分為預(yù)接觸式和預(yù)留間隙式。

1.2 幾種電弧焊技術(shù)

1.2.1 普通電弧螺柱焊。起始于1 9 3 9年，其繼承了傳統(tǒng)的提起引弧的焊接方法，主要有磁圈保護(hù)式和氣體保護(hù)式兩種。焊接設(shè)備的革新主要是焊接電源和控制器的改良，焊接槍依然是采用傳統(tǒng)的槍頭，螺柱的運(yùn)動(dòng)主要依靠焊槍電磁線圈與彈簧結(jié)構(gòu)來完成，最早使用弧焊整流器、電池組模式或者普通整流器作為電弧螺柱焊電源。

1.2.2 電容儲(chǔ)能電弧螺柱焊：相比普通的電弧螺柱焊（0.2～2s），它的焊接時(shí)間相對(duì)較長，需要融化大量的金屬，通常來說其熔深能夠達(dá)到母體金屬材料厚度的四分之一。而很多需要焊接的地方材料很薄，普通的電弧螺柱焊接會(huì)造成嚴(yán)重的燒損和熱變形。為了解決這個(gè)問題，人們研發(fā)出電容儲(chǔ)能電弧螺柱焊，這種焊接方法焊接時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通電弧螺柱焊，僅為1～10ms，而電流很大?？梢远虝r(shí)間迅速加熱到很高的溫度，使母體材料上產(chǎn)生較淺的熔深，對(duì)材料的損傷較小，因此，很適合薄板焊接［2］。

1.2.3 短周期拉弧螺柱焊：2 0世紀(jì)8 0年代出現(xiàn)的短周期拉弧螺柱焊是介于普通電弧螺柱焊和電容儲(chǔ)能電弧焊之間的一種焊接方法，具有二者共同的優(yōu)點(diǎn)。首先，焊接時(shí)間在10～120ms之間，主要采用的是雙電流控制式。小電流進(jìn)行引弧，而后大電流形成熔池，完成焊接。小電流的作用是清理工件的表面、進(jìn)行簡單的預(yù)熱以及引發(fā)焊接電弧。該方法焊接質(zhì)量優(yōu)良，焊接過程理想，成為當(dāng)今主流的焊接方式。

2 電弧焊技術(shù)的應(yīng)用前景研究

電弧螺柱焊技術(shù)簡單，容易操作，因此，可以由機(jī)器人或者經(jīng)過簡單訓(xùn)練的人員操作，能夠很快地普及到各行各業(yè)。使用電容儲(chǔ)能電弧螺柱焊，可以對(duì)碳鋼和航空領(lǐng)域中的鋁合金等材料進(jìn)行焊接，也可以利用電弧螺柱焊進(jìn)行水下焊接。下面對(duì)船舶焊接時(shí)焊機(jī)的選型、參數(shù)的選定等進(jìn)行介紹。

2.1 對(duì)焊機(jī)的選型研究

船舶相對(duì)于其他焊接母材來說是特殊的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)殼板在焊接前會(huì)預(yù)先涂上涂層，而且很多殼板是很薄的，這對(duì)焊機(jī)的要求很高。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)RSN-1600型電弧螺柱焊機(jī)性能很好，在船舶電氣支件焊接中表現(xiàn)良好。此焊接機(jī)是由專用的控制器、專用的電弧螺柱焊接電源、專用夾頭以及專用的焊槍、地線鉗等組成。這種高效節(jié)能的柱釘焊接設(shè)備，可以在十分短的時(shí)間內(nèi)把高強(qiáng)度的柱釘焊接到指定位置。此設(shè)備采用電子控制設(shè)備，產(chǎn)生的焊接電流和電壓都十分穩(wěn)定，能夠準(zhǔn)確地控制焊接時(shí)間，且整機(jī)的自動(dòng)化程度很高，操作簡單，不需要很高的勞動(dòng)強(qiáng)度，適用于很多焊接場(chǎng)合［3］。

1.形成正確消費(fèi)心理，能夠直接影響到年輕人的消費(fèi)行為，并且讓其合理分配自己的生活費(fèi)用和零花錢，也能夠避免消費(fèi)債務(wù)，使其生活費(fèi)用得到充分利用。當(dāng)然，年輕人形成正確消費(fèi)心理的過程中，也能夠避免資源和資金的浪費(fèi)，這也為這些資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值展現(xiàn)提供了保障。當(dāng)然，年輕人也能夠在正確消費(fèi)心理的影響下，養(yǎng)成理財(cái)?shù)暮昧?xí)慣，這將對(duì)其終生成長產(chǎn)生影響。

2.2 焊接工藝參數(shù)探究

電弧螺柱焊的工作參數(shù)主要包括焊接電壓電流、焊接時(shí)間、插入速度、伸出長度、提升高度等，下面對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行簡單探究。

①通過計(jì)算螺柱的直徑來對(duì)焊接電流進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，其大概范圍在300～3 000A之間。對(duì)非合金鋼而言，若直徑d小于16mm，其I=80d，若直徑d大于16mm，I=90d，而合金鋼平均比非合金鋼小9%左右。

②電源的靜外特性決定著電弧的電壓與電流之間的關(guān)系。此外，提升高度也對(duì)電弧電壓有一定的影響，同時(shí)在焊接過程中如果被焊接物表面有油脂，會(huì)增加電弧電壓。

③對(duì)于焊接時(shí)間而言，當(dāng)d大于12mm時(shí)，時(shí)間為0.02d；而大于12mm時(shí)，時(shí)間為0.04d。相對(duì)而言平焊要比橫焊時(shí)間長。

④提升高度與螺柱的直徑有關(guān)，直徑越大高度越高。其目的主要是避免熔滴過度造成短路，影響焊縫的質(zhì)量。但是過大提升高度會(huì)放大磁場(chǎng)的影響，發(fā)生磁偏吹，會(huì)使焊縫出現(xiàn)氣孔。

⑤伸出長度與螺柱直徑正相關(guān)，通常來說在1～8mm之間。在使用磁環(huán)保護(hù)時(shí)，其與焊腳的形狀有關(guān)。

⑥螺柱的插入速度是焊接過程的關(guān)鍵步驟，通過擠壓的方式進(jìn)行，其速度不可太快，否則會(huì)出現(xiàn)噴濺，也不能太慢。因此，需要具體情況具體分析。

2.3 專用磁圈的設(shè)定研究

為了滿足不同工作條件的需求，需要為這些非標(biāo)準(zhǔn)的特殊工件設(shè)計(jì)專用的磁圈和夾具，以保證焊接質(zhì)量和焊接效率。

2.4 焊接試驗(yàn)控制

在實(shí)際應(yīng)用過程中，要依據(jù)不同的工件尺寸進(jìn)行專門的試驗(yàn)來科學(xué)確定電弧螺柱焊的工作參數(shù)。整個(gè)焊接過程如圖1所示。

綜上所述，由于電弧螺柱焊使用了專用的焊接夾頭、焊槍、磁環(huán)等，能夠精確地控制焊接時(shí)間、電壓以及電流。將電弧螺柱焊應(yīng)用于船舶電氣支件焊接，能夠有效提高焊接質(zhì)量，降低成本。

圖1 焊接過程圖

［1］張瑞昌，孫松嶺，黃賢聰.單片機(jī)控制的多用途新型栓釘焊機(jī)［J］.電焊機(jī)，2009（10）：23-27.

［2］張義，陳小敏，張景林.電弧螺柱焊電源的發(fā)展方向探索——超級(jí)電容器在螺柱焊機(jī)中的應(yīng)用［J］.電焊機(jī)，2010（4）：47-50.

［3］劉子毅，程方圓.論在船舶電氣支件焊接中利用電弧螺柱焊［J］.城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（14）：112-115.

App lication of Arc StudWelding Technology in M arine ElectricalBranch W elding

Guo Jia
(Wuhan Maritime Institute，Wuhan Hubei 430000)

The arc stud welding technology is a widely used weldingmethod，has high stud welding efficiency and many advantages，such as:easy to realize automative control，high welding efficiency.While as for the marine electrical branch welding，in order to avoid the damage of traditional welding technology to the ship pre-coating，we mustuse specialwelding technology to rep lace the traditional shieldedmetalarcwelding.Therefore，this paperstudied the machine type selection，parameters selection and other aspects，proved that the arc stud welding technology can effectively improve theefficiencyofweldingand control thewelding quality.

arc stud welding；welding efficiency；welding quality

U671

：A

：1003-5168（2015）03-0054-2

2015-2-24

郭佳（1983-），男，研究生，講師，就職于武漢航海職業(yè)技術(shù)學(xué)院。