[发明专利]感应与电弧复合热源螺柱焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及在钢基体上的焊接技术，特别是一种感应与电弧复合热源螺柱焊接方法。

背景技术

在船体船舱中、兵器装甲车辆车体内部、各种压力容器内外壁、桥梁及其它领域均广泛应用钢基体与钢、铝、铜螺柱的焊接，螺柱焊接涉及的领域日益广泛。所谓螺柱焊是指通过在螺柱与工件间通过电流或形成电弧的方法使金属熔化将螺柱焊接在板上的技术。目前对于螺柱的焊接通常采用单纯电容储能、电弧螺柱焊接技术、手工电弧焊、杆板埋弧压力焊、电渣压力焊等技术。随着现代工业的快速发展，螺柱的使用率越来越高，需要焊接的螺柱数量也随之增加。现代机械制造技术要求螺柱焊接应具有快速、可靠、简化、操作简便、降低成本等特点。

螺柱的焊接采用电弧螺柱焊方法无疑是目前采用的最广泛的技术，有多种实现方法，按照电弧螺柱焊接过程中焊接能量的提供方式的不同来分类，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。螺柱焊接技术可以在保护方式以及电弧放电周期来进一步细分为：短周期拉弧式、气体保护式、瓷环保护式几种焊接方式。

杆板埋弧压力焊与电弧螺柱焊过程相似，只是将瓷环换成较大尺寸的、可开合的焊剂挡圈，在焊剂下引弧及焊接，形成熔池后加压完成焊接。焊接时无弧光外露，防止空气进入熔池。电渣压力焊焊接过程也与电弧螺柱焊过程类似，不同的是引弧后要用一定时间熔化焊剂形成渣池，再送工件入渣池，使电流通过渣池电阻产生热量熔化工件和母体，并不断送进以保持恒定电压。经过一定时间，将工件压入母体后断电冷却形成焊接接头。

在很多特定环境下，采用单纯螺柱焊机进行螺柱焊接则不能适用，表现为：：目前螺柱焊都是手工进行操作，生产效率受到严重影响；对于电弧弧式螺柱焊机往往受到板厚及螺柱尺寸的限制。对于大厚度板，如厚度30mm以上，以及螺柱直径22mm以上，由于散热快，在进行单纯螺柱焊时易造成未熔合、成型不良等缺陷；而对于某些如兵器装甲车辆用特种钢材料碳当量较高，拘束度极大，螺柱焊接条件下，极易出现脆性组织，产生焊接冷裂纹缺陷。

而对于杆板埋弧压力焊及电渣压力焊也有其适应性较差的缺点，目前均须采用手工操作，效率受到影响。杆板埋弧压力焊焊接时间较长，要增加未熔熔剂和渣壳的清除工序，应用范围受到限制，只是应用于某些厚大平板构件，设备也较复杂。电渣压力焊方法缺点是工件不能直径过小，否则无法形成稳定的熔池及保持稳定的电压，而且焊接时间较长，晶粒粗大。主要用于建筑结构总钢筋的垂直对焊、大型刀具和工具的异种金属焊接等特定场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现厚大钢板与中大直径的钢螺柱的焊接及厚大铝板与中大直径的铝螺柱的焊接，对螺柱尺寸及板厚适用范围广，螺柱与钢基体熔合率及结合强度高的感应与电弧复合热源自动螺柱焊接方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种感应与电弧复合热源螺柱焊接方法，采用感应加热电源对待焊位置进行加热，达到预定时间及温度时，感应电源停止工作，电弧螺柱焊机开始工作，螺柱端头在待焊位置引弧，燃弧，形成熔池后螺柱送入熔池，冷却凝固，随后感应线圈对接头进行焊后热处理，即具体步骤为：

1.1焊接初始状态时，工件上方设置的螺柱焊枪及感应加热线圈均处于提升状态；

1.2焊接开始后高频感应加热电源的感应线圈下降到指定位置对工件焊接区域快速加热；

1.3感应线圈提升到指定位置，工件加热部位温度保持在200℃-300℃；

1.4螺柱焊枪下降到工件上的焊接区域，并引燃电弧，电弧产生于螺柱和钢板工件之间使界面部位发生局部熔化，进行焊接；

1.5螺柱焊接过程结束，螺柱和工件基体进行局部挤压，电弧电压下降，电弧熄灭，接头实现冶金结合，同时挤出部分液态金属；

1.6螺柱焊枪上升到指定的位置，待螺柱焊枪上升停止，感应线圈下降对已经焊接的螺柱接头区域进行焊后热处理，保证获得优良的焊接接头；

1.7感应线圈上升到指定位置，焊接过程完毕。