螺柱焊接是将金属螺柱的一端与板材（或管材）表面接触，通过电弧，接触面熔化后对螺柱施加一定压力的焊接方法。螺柱焊接有多种类型，如电弧螺柱焊、储能螺柱焊、电阻焊、凸焊等，螺柱焊接有几种非正式的名称：螺柱焊机、螺柱焊机、钉焊机、螺钉焊接机、螺丝焊接机等。
1、螺柱焊的焊接原理
螺柱焊的焊接原理是利用焊接热源将螺柱与母材接触面加热到熔化温度，然后冷却凝固形成焊接接头，焊接过程中焊接电流通过焊头接触面，产生热量使螺柱与母材接触面熔化。同时焊接电流还产生磁场，强化熔化区热流和搅拌作用，提高焊接接头质量。分螺柱焊和电容螺柱焊。
螺柱焊接广泛应用于各个领域，如高层钢结构建筑、工业厂房建筑、公路、铁路、桥梁、塔架、汽车、能源、交通设施建筑、机场、车站、发电站、管道支架、起重机械等钢结构。
2.螺柱焊接的优点
1、精确的焊接控制：所有焊接时间控制精确到1ms，保证焊接的准确性和稳定性。
2、简化工序：螺柱焊接结构不需要钻孔、冲孔、攻丝、铆接、车螺纹、精加工等复杂工序，大大简化了工序。
3、焊接效率高：螺柱焊的焊接效率一般可以达到5-20件/分钟，比其它焊接方法速度快得多。
4、焊接强度高：螺柱焊的强度一般高于螺柱本身及板材本身的强度，保证了焊接接头的牢固性。
5、焊接变形小：由于螺柱焊焊接时间短，焊接能量精确控制钢结构螺柱栓钉焊机，因此板材热变形极小，特别是储能螺柱焊，焊接变形几乎可以忽略不计。
6、无泄漏：由于螺柱焊接不需要钻孔，所以螺柱焊接的位置不会发生泄漏，保证整体的气密、水密效果。
3.螺柱焊接工艺及工艺参数
螺柱焊接的基本过程是引弧→焊接电弧→顶锻→冷却凝固；在此过程中，焊接电流、焊接时间以及焊接时电弧的形状对焊接结果有很大的影响。
螺柱焊的操作步骤主要有：
1.将螺柱放置于平坦的底板工件上，夹紧固定螺柱，选择适当的预压缩量进行预压缩。
2、将金属螺柱垂直向下压至焊接位置，保持枪体及螺柱与另一被焊工件垂直。
3、启动焊枪，点燃焊接电弧，使螺柱端面及工件待焊位置熔化。
4、当达到预定的焊接时间时，焊枪内的电磁铁断电，释放磁力，压缩弹簧加压，使螺柱快速射入熔池，形成焊缝。
螺柱焊接的工艺参数主要有极性选择、电流及焊接时间的选择、提升高度、浸入量大小及速度的调整等。首先，当螺柱直径增大时，焊接所需的能量也增大。
1. 极性
极性是指工件与焊接电源的连接方式，以工件为准：工件接正极为正极，工件接负极为负极。普通钢制螺钉采用正极连接，对于铝及其合金、黄铜螺钉常采用负极连接。
2、焊接电流与焊接时间
一般来说，焊接电流和螺柱的公称直径成正比，当直径小于16mm时，焊接电流一般为公称直径的80倍，也就是10mm的螺钉，所采用的焊接电流为800A。
3、提升高度对于不同直径、不同形状的螺柱，所需的提升高度是不同的，提升高度是否合适，取决于焊接时是否发生磁偏吹或短路，提升高度过大，电弧燃烧不充分，稳定，易发生电弧漂移和电弧偏吹。提升高度过小，电弧易发生短路和断弧。对于相同端部形状的螺柱，提升高度与其公称直径成正比，一般在1.5～4mm不等。
4.浸入尺寸和浸入速度
一般要求螺柱浸入工件深度为3-8mm，与螺柱直径成正比，浸入大小取决于螺柱下降时的速度和压力。
螺柱下降速度越快，压力越大，则浸入尺寸越大，飞溅也越大；反之，浸入尺寸越小，飞溅也越小。
但螺柱下降速度过慢，螺柱可能浸入不到熔池，造成焊缝不牢，调整浸入速度的方法是调整焊枪阻尼。
4.螺柱焊接缺陷及预防措施
1. 螺柱焊接过程中的磁吹
螺柱焊的电弧对焊接结果有很重要的意义，因为螺柱焊时瞬间电流很大，产生很强的磁场，另外过热空气和陶瓷环产生的气流也会影响电弧，这些因素都会使电弧沿螺柱轴线方向发生偏移，产生电弧偏吹，结果造成螺柱在镦粗后，由于热胀冷缩不对称，导致螺柱一侧熔化、一侧偏斜。
通常来说，磁场分布不均匀引起的“磁吹”影响较大，发生磁吹时，严重影响焊接质量和合格率，有的焊接几乎不能正常进行。
完全消除螺柱焊接时的“磁吹”现象几乎是不可能的，人们只能从下面的方法中选择一两种方法来减少其影响。
1）将地线接在电弧后端。生产过程中，接地端子总是预接的。焊接过程中，由于工件逐渐磁化，电弧会偏向接端另一侧。工件正在磁化时，应尽快接上另一根相同规格、长度的地线，防止工件被磁化，造成磁吹。如下图所示：
2）结构影响
当电弧两侧不对称时，磁偏向质量（重量）较大的一侧。这是因为质量较大的一侧会以更大的强度磁化，从而对电弧施加引力。当出现此现象时，应纠正结构，设计人员应考虑螺柱焊接施工的要求。如果无法避免，应注意在焊接时添加“铁铅”，如下图所示。
3）焊接工具应尽量采用非磁性材料，有些工具在焊接过程中经常使用，为防止磁化，影响焊接效果，应尽量采用塑料制品、铝、奥氏体不锈铜、铜材料。
4）焊枪电缆也会影响弧焊枪电缆（尾线），阴影区面积越小，磁吹越严重，建议焊接时尽量控制尾线，避免焊接质量下降。如下图所示。
5）焊接部位两侧分布异种金属材料
这时候就要注意材质是否有磁性差异，比如一边是低碳钢，一边是不锈钢，尽量避免这种情况，如果无法避免，可以尝试用铅铁进行校正。
2.常见的螺柱焊接缺陷及纠正方法
螺柱焊接过程中，陶瓷环的烘干温度、陶瓷环的材质、螺柱的材质、母材的含碳量、焊接位置、工件表面的除锈情况及涂镀层都会大大影响焊接质量，而焊接规范的设置不当也容易造成焊接缺陷，如焊缝尺寸不足等。常见的螺柱焊接缺陷及纠正方法如下表所示：
螺柱焊接作为一种创新的焊接技术，具有操作简单、控制精确、焊接效率高、强度高等优点，被广泛应用于各个领域，随着技术的不断发展，螺柱焊接将会得到更加广泛的应用和发展。
一般而言，异种钢焊接是指通过焊接的方式将各种材质的钢连接在一起，使之熔合在一起，例如最常见的异种钢焊接有马氏体钢与珠光体钢的焊接、非奥氏体钢的焊接、贝氏体钢与奥氏体钢的焊接、贝氏体钢与珠光体钢的焊接等等。
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从焊接性质上讲，异种钢焊接接头与同种钢焊接接头存在着差异，产生这种现象的原因是焊缝两侧的热影响区、熔敷金属的热影响区及母材的不均匀。
一是化学成分不均匀。钢材焊接时，两侧熔化的母材量、母材熔化区及熔敷金属中各成分受稀释作用的影响，发生不同程度的变化，造成化学成分不均匀。成分存在严重的不均匀性。
二是组织成分不均匀。由于焊接时热循环的影响，接头内部的所有组织都不均匀。另外，在极个别区域，会出现复杂的组织结构。
三是应力场分布不均匀。异种钢焊接接头的热导率、膨胀系数受成分、组织变化等因素影响，表现出差异性。由于热膨胀系数的差异，塑性区也不同。热应力还受热导率的影响。当热应力与组织应力共同作用时，会在异种钢接头处形成应力峰，导致接头断裂。
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由于异种钢焊接时母材与焊接材料不同，因此需要对焊缝金属的性能、组织和成分进行评估。影响稀释率的因素有四个：
第一、预热条件的影响。预热温度升高，由于熔化深度增加，稀释率会增大。预热温度降低，由于熔化深度降低，稀释率会减小。加工时要合理控制预热温度，适度加工。
二、焊接参数的影响。电流越大，稀释率越大，焊接速度减小时，稀释率越低。焊接参数值受母材单位面积大小影响。
三、焊缝接头形式。当坡口增大时，稀释率会减小。当坡口减小时，稀释率变化基本保持稳定。
四、焊接方法。
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异种钢焊接所选择的焊接方法至关重要，除了与焊接质量密切相关外，还必须考虑对焊后各项加工工作的影响，因此在异种钢焊接过程中，应根据以下几个方面选择焊接方法：角度扩展。
首先，异种钢焊接时采用的方法必须满足焊接质量要求，尽量减小熔合比，此方法可有效降低裂纹产生的概率，在进行优选时还需考虑其经济性和先进性。
第二，异种钢焊接时可以采用焊条。采用焊条电弧焊焊接异种钢的主要原因是焊条的种类相对较多，在焊接时能表现出良好的适应性。焊接高铬马氏体钢时，焊接珠光体钢时，可采用二氧化碳作为保护气。焊接高合金异种钢时，可采用氩弧焊进行焊接。若所要焊接的异种钢构件比较简单，可采用扩散焊或钎焊来完成。
不同位置的焊接都有各自的焊接特点和要点，掌握不同位置的焊接操作对于焊接工作者来说意义重大，因此，小编尽量收集整理了不同位置的焊接技巧，一起来看看吧~
仰焊
焊接特点：
1、熔融金属因重力作用下落，熔池形状和大小难以控制。
2、运送焊丝困难，焊件表面不光滑。
3、容易产生夹渣、未焊透、焊瘤、焊缝成形不良等缺陷。
4、熔化的焊缝金属飞溅蔓延，易造成烫伤事故。
5、仰焊的效率比其它位置的焊接低。
焊接要点：
1、对于仰角对接焊缝，当焊缝厚度≤4mm时，采用I型坡口，选用φ3.2mm焊条，焊接电流要适中；当焊接厚度≥5mm时，应采用多层多道焊。
2、T 型接头焊缝的仰焊，当焊脚小于 8mm 时，应采用单层焊，当焊脚大于 8mm 时，应采用多层多道焊。
3、根据具体情况，采用正确的输送带方法：
（1）当焊脚尺寸较小时，采用直线或直线往复焊条完成单层焊接；当焊脚尺寸较大时，可采用多层焊或多层多道焊条，第一层应以直线运带，其它各层可采用斜三角或斜环状运带方式。
（2）无论采用何种送丝方法，每次转移到熔池的焊缝金属量不宜过多。
平焊
焊接特点：
1.熔融的焊缝金属主要靠自身重量转移到熔池。
2、熔池形状及熔池金属易于维持和控制。
3、焊接同样厚度的金属时，平焊位置的焊接电流较其它焊接位置大，生产效率高。
4、熔渣与熔池易发生混合，尤其在焊接平角焊缝时，熔渣易前进并形成夹渣。
*酸性焊条的熔渣与熔池较难区分；碱性焊条二者比较清楚；HG20581标准明确规定酸性焊条不能用于Ⅱ、Ⅲ类容器。
5、焊接参数和操作不适当，容易产生焊缝结瘤、咬边、焊接变形等缺陷。
6、单面焊背面自由成形时，第一条焊缝容易出现熔深不均匀，背面成形不良的现象。
焊接要点：
1、根据板材厚度，可选择较大直径的焊条和较大的焊接电流。
2、焊接时焊条应与焊件呈60度～80度角，并应控制熔渣与液态金属的分离，防止熔渣推进。
3、当板厚≤6mm时，对接焊一般开I型坡口，正面焊缝宜采用φ3.2~4焊条短弧焊，熔深可达板厚的2/3；背面封口前，不必清根（重要结构除外），但必须将熔渣清理干净，电流可采用大一些。
4、对接焊时若存在炉渣与熔池金属混合不清的问题，可适当延长电弧，将焊条前倾，将炉渣推至熔池后部，以防止夹渣。
5、焊接水平倾斜焊缝时，宜采用上坡焊接，以防止夹渣和熔池向前移动，避免产生夹渣。
6、采用多层多道焊时，应注意选择焊缝数和焊接顺序，每层厚度不宜超过4~5mm。
7、对于T型、角接和搭接接头，若两块板材厚度不一，应调整焊条角度，使电弧偏向较厚的板材，以使两块板材均匀加热。
8. 选择正确的运输方式
（1）当焊缝厚度≤6mm时，采用I型坡口对接焊，双面焊时，正面焊缝采用直线焊法，速度稍慢；背面焊缝也采用直线焊法，焊接电流稍大，速度较快。
（2）当板厚≤6mm，开其他形式坡口时，可采用多层焊或多层多道焊。第一层打底焊宜采用小电流焊条，小标准电流，直线焊条或锯齿焊条。焊接填充层时，可选用较大直径的焊条，采用短弧焊，焊接电流较大。
（3）当T型接头平角焊缝的焊脚尺寸小于6mm时，可选用单层焊，采用直线、斜环或锯齿形焊法；当焊脚尺寸较大时，宜采用多层焊或多层焊。多道焊时，打底层焊采用直线焊法，填充层可采用斜锯齿或斜环向焊法。
（4）多层多道焊，一般宜采用直线焊接方法。
立焊
焊接特点：
1、熔池金属与炉渣因自重而下落，易于分离。
2、熔池温度过高时，熔池金属易流下，形成焊缝结核、咬边、夹渣、焊缝不平整等缺陷。
3、T型接头焊缝根部容易出现未焊透现象。
4.渗透程度容易控制。
5、焊接生产率比平焊低。
焊接要点：
1.保持正确的电极角度；
2、生产中普遍采用向上立焊，向下立焊需采用专用焊条以保证焊缝质量，向上立焊焊接电流比平焊小10~15%，应选用较小的焊条直径（＜φ4mm）
3、采用短弧焊接，缩短熔滴到熔池的距离。
4.采用正确的方法运送试纸。
（1）T形坡口对接焊（常用于薄板）垂直向上时，常采用直焊、锯齿焊、月牙焊等方法，最大电弧长度不大于6mm。
（2）采用其它形式的坡口对接焊时，第一层焊缝常采用间断焊、小摆动月牙形焊或三角形焊，后续各层焊缝可采用月牙形或锯齿形焊。
（3）T型接头立焊时，焊条应在焊缝两侧及顶角处停留适当的时间，焊条摆动幅度不宜大于焊缝宽度，焊条移动操作与其他坡口形式立焊类似。
（4）焊接盖面时，焊缝表面的形状由焊条送进方式决定，如对焊缝表面要求稍高，可采用月牙形焊条；如表面平整，可采用锯齿形焊条（中间凹陷的形状与停顿时间有关）。
水平焊接
焊接特点：
1、熔化的金属由于自重的原因往往会落在坡口上，造成上侧产生咬边缺陷，下侧产生泪滴状焊瘤或未焊透缺陷。
2、熔融金属与熔渣容易分离，与立焊略相似。
焊接电流、电压和焊接速度是决定焊缝尺寸的主要能量参数。
1.焊接电流
当焊接电流增大（其它条件不变）时，焊缝深度和残余高度均增加，而焊缝宽度变化不大（或略有增加）。这是因为：
（1）电流增大，作用于工件的电弧力和热输入增大，热源向下移动，熔深增大。熔深几乎与焊接电流成正比。
（2）随着电流的增加，焊丝熔化量几乎成比例增加。由于焊缝宽度几乎保持不变，因此焊缝余高增加。
（3）随着电流的增大，弧柱直径增大，但电弧透入工件的深度也增大，电弧斑的运动范围受到限制，因此焊缝宽度几乎保持不变。
2.电弧电压
当电弧电压升高时，电弧功率增大，工件热输入增大，电弧长度加长，分布半径增大，故熔深略有减小，熔化宽度增大。这是因为焊缝宽度增大，但焊丝熔化量略有减少。
3.焊接速度
当焊接速度增大时，能量减小，焊缝深度和宽度减小。残余高度也减小，因为焊缝单位长度熔敷的焊丝金属量与焊接速度成反比，而焊缝宽度与焊接速度的起始点接近。两者成反比。
U代表焊接电压，I代表焊接电流。电流影响熔深，电压影响焊缝宽度。电流有利于熔透而不烧穿，电压有利于尽量减少飞溅。两者中只要有一个参数固定，另一个参数就可以调整。焊接电流的大小对焊接质量和焊接生产率有很大影响。
焊接电流主要影响熔深，电流太小，电弧不稳定，熔深小，易造成未焊透、夹渣等缺陷，生产率低；
电流过大，焊缝易产生咬边、烧穿等缺陷，并引起飞溅。
因此必须适当选择焊接电流，一般可根据焊条直径按经验公式选取，再根据焊缝位置、接头形式、焊接层数、焊件厚度等进行适当调整。
电弧电压由电弧长度决定，电弧越长，电弧电压越高；电弧越短，电弧电压越低。
电弧电压的大小主要影响焊缝宽度。
焊接时电弧不宜过长，否则，电弧燃烧不稳定，增加金属飞溅，而且焊缝还会因空气的侵入而产生气孔。因此，焊接时尽量采用短电弧，一般要求电弧长度不超过焊条直径。
焊接速度与焊接生产率有直接关系，为获得最大的焊接速度，在保证质量的前提下，应采用较大的焊条直径和焊接电流，同时应根据具体情况适当调整焊接速度，尽可能保证焊缝的高度和宽度保持一致。
1.短路过渡焊接
短路过渡在CO2弧焊中应用最为广泛，主要用于薄板、全位置焊接，标准参数有电弧电压、焊接电流、焊接速度、焊接环电感、气体流量和焊丝伸出长度。
（1）电弧电压与焊接电流。对于一定的焊丝直径和焊接电流（即送丝速度），必须匹配适当的电弧电压，才能获得稳定的短路过渡过程，并且飞溅最小。
不同直径焊丝的短路过渡参数如表所示：
线径（mm） 0.8 1.2 1.6
电弧电压（V） 18 19 20
焊接电流（A） 100-110 120-135 140-180
（2）焊接电路电感。电感的主要作用有：
a.调整短路电流增长率di/dt，di/dt过小，会造成大颗粒飞溅，焊丝断裂，电弧熄灭；di/dt过大，会造成大量小颗粒金属飞溅。
b.调整电弧燃烧时间来控制母材的熔化深度。
c.焊接速度。焊接速度过快，会造成焊缝两侧边缘烧焦，焊接速度过慢，易造成烧穿、焊缝组织粗大等缺陷。
d 气体流量取决于接头类型、板材厚度、焊接规范及工况条件等因素，通常细丝焊接气体流量为5～15L/min，粗丝焊接气体流量为20～25L/min。
e.焊丝伸出长度。合适的焊丝伸出长度应为焊丝直径的10-20倍。焊接时尽量保持在10-20mm范围内。伸出长度增加，焊接电流减小，母材熔深减小。反之，电流越大，熔深越深，焊丝阻力越大。
f 电源极性。CO2电弧焊一般采用直流电加反极性，飞溅少，电弧稳定，母材熔深深，成形好，焊缝金属中氢含量低。
2. 细颗粒转变
（1）在CO2气体中，对于一定直径的焊丝，当电流增大到一定值，并伴随较高的电弧电压时，焊丝熔融金属以小颗粒的形式自由落入熔池中。这种转变形式向细小颗粒过渡。
细颗粒过渡时电弧穿透力强，母材熔深深，适用于中厚板焊接结构。细颗粒过渡焊接时也采用直流反接方式。
（2）随着电流的增大，必须提高电弧电压，否则电弧对熔池有侵蚀作用，焊缝成形变差。适当提高电弧电压可避免此现象。但电弧电压过高，飞溅会明显增多。在相同电流下，随着焊丝直径的增大，电弧电压下降。
CO2细颗粒过渡与氩弧焊中的喷射过渡有着本质的区别，氩弧焊中的喷射过渡是轴向的，而CO2细颗粒过渡是非轴向的，且仍有一定量的金属飞溅；电弧焊中射流过渡边界电流具有明显的多变特性（尤其焊接不锈钢和黑色金属），而细颗粒过渡则没有。
3.减少金属飞溅的措施
（1）正确选择过程参数，焊接电压电压：在弧线中，在低电流区域的焊接速率和焊接线的每个直径之间存在一定的规则，短路过渡溅射量很小，并且进入高电流区域时（颗粒颗粒过渡区中的飞溅速率也很小。
（2）焊接角度：焊接枪垂直时，溅射的量最少。
（3）电线延长长度：当电线延伸长度从20毫米增加到30毫米时钢结构螺柱栓钉焊机，延伸长度会产生很大的影响。
