圆柱头焊钉的焊接

电弧螺柱焊用圆柱头焊钉（以下简称焊钉），俗称栓钉、剪力钉，主要用于钢结构工程中各类结构的抗剪（如楼层板）、埋设与锚固（如柱脚）。产品标准为GB/T10433-2002。焊钉的焊接一般称之为电弧螺柱焊（以下简称螺柱焊），是通过螺柱焊机将焊钉焊到一定结构件上的一种方法。由于螺柱焊操作简便，不需要机械加工，只要接通电源，就可以进行室内外钢结构工程项目的现场施工，并且非常节省操作时间和建设成本，因此在钢结构行业中的应用越来越广泛。适用于高层钢结构建筑、工业厂房与民用建筑、公路铁路桥梁、电厂、机场、大型仓储库房、起重机械及其它钢结构等。

一、什么是螺柱焊

螺柱焊是将焊钉的一端与基体（H型钢、工字梁、板件或管件）表面接触，在焊钉与基体之间通电引燃电弧，待焊钉端部金属和基体表面金属加热到合适温度并熔化形成一定的熔池后，给焊钉施加一定压力推入焊接熔池并冷却以形成焊接接头的方法。焊接设备主要由螺柱焊机和专用的焊枪组成。

二、螺柱焊的特点

1、操作简便

只要有电源，就可以在室内、室外或工程现场进行批量焊接。

2、效率高，成本低

螺柱焊相对于其它焊接方法的优点，在于焊接效率上。根据不同的直径和不同的焊接功率，一分钟内可以焊接十几只，操作熟练后效率更高。焊钉本身通过多工位冷镦机大批量镦锻成型，加上引弧结的铆接，生产效率也很高，价格相对便宜；高效率的焊接、批量生产的焊钉，加上购置费用也相对较低的螺柱焊机。使螺柱焊的成本较低。

3、应用领域广

螺柱焊可以代替铆接；也可以代替钻孔后通过螺栓螺母紧固；焊接的结构不需要钻孔，不会造成泄漏；接头强度可以大于螺柱本身强度；在镀层或高合金板材焊接后，背面没有印痕；能进行多方位焊接；也可以焊接到位置很狭小或受限制的垂直隔板上；焊接过程是短时间、大电流和较小的熔深，可以焊接到较薄的板材上。因此应用领域非常广泛。 　　　　　　　

4、质量稳定

由于大面积用同一规格的焊钉；在相同尺寸、形状的结构件上进行焊接；焊接时间、焊接电流、提升高度、突出高度等焊接工艺参数也始终相同；且又使用同一台螺柱焊机、焊枪焊接。所以螺柱焊具有较高的质量再现率和较少的废品率。由于焊接时间很短，焊后变形也相对较少，所以一般不需要焊后修整。因此，焊接质量稳定。

　三、螺柱焊焊接过程 

1、焊接过程  螺柱焊电弧的引弧与手工电弧焊时焊条的引弧原理是相同的，都是短路提升引弧。不同的是焊钉被夹持在焊枪的夹头上，操作者将焊枪的支撑架定位焊钉与工件短路。焊枪中的磁力提升机构使焊钉上升引弧。当到设定的焊接时间使提升机构的电磁铁释放时，弹簧加压将焊钉推入熔池、冷却、形成焊接接头。焊钉的提升高度即焊钉的推进行程，是在焊接前就在焊枪中调整好的。

2、陶瓷环及其作用：

 陶瓷环的主要成分是镁-铝酸盐和部分氧化铝。成品陶瓷环应储存在干燥的地方，假若陶瓷环受潮，在使用时应当对受潮陶瓷环进行加热烘干处理。陶瓷环的作用是：

 (1) 稳定电弧减少热量损失，避免电弧偏吹；

(2) 在陶瓷环内形成燃烧室，引弧后形成的金属蒸气可以在陶瓷环的锯齿牙口中排出。阻止大气在工件表面的停留，阻止大气与熔池金属的氧化作用，提高环形焊缝的质量；

 (3) 熔池金属在陶瓷环内形成一个由陶瓷环形状决定的具有一定尺寸的环形焊缝；

 (4) 降低冷却速度，保证焊缝质量，特别是在室外温度较低的情况下效果更明显。

3、引弧结

通常在焊钉的端部中心有一个铝质引弧结，它的作用是在断电拉弧的时候利用铝的低电离特性使电弧容易起弧。同时，利用铝和氧的高亲和力阻止氧和碳的反应，使熔池镇静。

四、螺柱焊焊接注意事项

1、焊钉的端部除引弧结外要有较大的圆角，不能有毛刺与尖角，避免多处引弧影响焊接质量，甚至烧坏焊钉夹持套；

2、焊钉的材质与基体的材质尽可能一致，且含碳量尽可能低，焊接性能好；

3、要进行焊接工艺评定并做相应的性能试验后才可以批量焊接；

4、焊钉夹持套夹持部位要保持清洁，定期清理或更换，否则会由于和焊钉头部的接触不良而影响焊接性能；

5、要清理干净焊接部位的涂镀层，否则会影响焊接质量和导电性能。如在镀锌钢板上焊接，焊接时形成的大量锌烟雾和蒸气的混合物，会在焊钉熔化区域内形成气孔，并造成飞溅加剧。油漆、油污则会影响导电性能，以至于有时在焊接的时侯不易引燃电弧，或者焊后溶解并沉积在焊缝内，造成焊缝处出现气孔，甚至造成影响焊接强度的焊接缺陷。

6、地线最好采用地线夹，并牢固地夹持在焊接结构件的对称中心轴上，否则容易造成导电效果不好、环形焊缝偏离一边、地线接触点温升太高引燃易燃物等现象。

7、在焊枪弹簧加压将螺柱推入熔池、冷却、形成焊接接头的过程中，拔枪不要太着急，稍等一会（待环形焊缝冷却到一定的温度对焊接强度的稳定有一定的好处）后双手垂直提起焊枪，单手提枪会因为受力不均匀使夹头容易损坏。

螺柱焊接技术由于具有快速、可靠、操作简单和成本低等优点，现在已经应用在各行各业的钢结构工程中，它又可以替代铆接、栓接、手工电弧焊等连接工艺，因此也大量应用在汽车、船舶制造等领域。随着我国经济的快速发展和制造业水平的不断提高，螺柱焊接技术的应用会更加广泛。

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