图 1-3 螺柱焊焊接示意图

1。3。2 螺柱焊技术的特点及应用

电弧螺柱焊接头的构成方式属于热压焊形式，电弧稳定燃烧时使螺柱焊接端面及 母材金属表面产生局部熔化，并形成焊接熔池，熔化金属在螺柱的挤压下浸入焊接熔 池内部，形成接头，最终实现螺柱与母材金属的焊接[8]。其工艺性特点主要有以下几 方面：

（1）接头金属晶粒尺寸无长大趋势 螺柱焊焊接接头是在热压作用下形成的，由于压力不大，接头金属的晶粒尺寸不

会长大，不会出现较粗大的铸造组织。当然，在接头金属的其他部位可能会有重结晶组织出现，但这部分组织主要分布于环形焊脚处，对接头力学性能的影响不大。

（2）螺柱焊焊接时间短，焊缝及热影响区宽度窄，焊接构件变形小。

（3）熔深浅，焊件背部不受焊接过程的影响，焊后无须清理。

（4）对螺柱与薄壁构件的焊接很容易焊接，尤其是对带图层的板材焊接时对质量能 起到很好的保护作用。

（5）螺柱焊能够得到焊接构件之间最小的紧固间隙。而且能够起到很好的防渗透作 用。

（6）螺柱焊接设备操作简单，设备一次性投入不大，焊接过程简单易懂。 综合上述各类优点，螺柱焊目前已经可以对传统焊接方法实现替换作用，可以对

碳钢、合金钢以及铝、铜等有色金属进行很好的焊接，且能够得到较好的焊接接头， 同时这一新兴焊接技术还广泛的应用于车辆、电器、船舶、飞行器、工程机械及大型 桥梁钢结构等行业[9]。

1。3。3 螺柱焊接区的保护

在当前，世界各国采用的螺柱焊接保护一般均采用陶瓷环。而圆断面螺柱在工业 生产中又占据着绝对的地位，因此圆断面螺柱与陶瓷保护圈的配合是目前的主流焊接 保护措施。其主要配合原则有以下几点：

（1）螺柱端部直径与陶瓷环内径尺寸的准确配合，即螺柱外径与陶瓷环插入通道直 径的配合。

（2）螺柱焊接头焊脚尺寸与陶瓷环成形槽尺寸的匹配。所谓的极限匹配是指螺柱外 径与陶瓷圈内径间隙达到最小值，也就是陶瓷圈内腔尺寸与螺柱的设计焊脚尺寸完全 吻合。但由于现实环境中复杂外界因素的制约下很难达到上述的理想配合状态，即使 能够达到这样的极限匹配，接头出现缺陷的几率也不会降低很多[10]。

1。3。4 影响螺柱焊接质量的因素

螺柱焊接质量的影响因素有很多种，主要表现在以下几方面：

（1）电弧电压、焊接电流和焊接时间因素

（2）陶瓷环因素

（3）引弧结因素的影响

（4）对材料清洁不彻底的因素的影响

（5）人工操作因素的影响

（6）焊接过程的不确定因素影响

1。3。5 螺柱焊接技术的研究现状及发展趋势

1。4 本课题研究的内容

本文针对本课题组研制的新型硬质合金/钢复合螺柱螺柱焊工艺开展研究。这种螺 柱与《GB/T 10433-2002 电弧螺柱焊用圆柱头焊钉标准》[22]所规定的传统螺柱相比存在 如下特点：（1）该螺柱尺寸较短；（2）该螺柱为硬质合金/钢复合螺柱，硬质合金（YG6C） 与钢（16Mn）之间通过钎焊连接，而钎料的熔点为 1000℃左右。第一个特点使得焊 后接头的力学性能检测变得极为困难。第二个特点要求我们在螺柱焊时热输入不能太 高，以免使硬质合金/钢钎缝中钎料重新熔化，影响硬质合金/钢钎焊接头强度。基于上 述考虑，结合工程应用背景，确定本文研究内容如下：

1． 制定 Φ22mm 实心硬质合金/钢复合螺柱与 16Mn 钢电弧螺柱焊接工艺试验方案；文献综述