新型螺柱焊接在家电行业应用的优势

新型螺柱焊接在家电行业应用的优势
吴继青;杨波;张秀娟
【摘要】在家电生产过程中,经常遇到焊接螺钉、螺柱、栓钉等生产需要,在过去的焊接生产过程中,普遍采用钨极氩弧焊进行焊接,但是此种焊接工过程中产生的高压高频、焊接烟尘、焊接弧光、高频电磁波会对焊工带来危害.我司联合某国外设备厂家联合开发一种新式螺柱焊枪,并优化了螺柱焊接工艺步骤,在生产效率、防腐、焊工劳动环境方面存在巨大的优势.
【期刊名称】《家电科技》
【年(卷),期】2016(000)005
【总页数】3页(P68-70)
【关键词】绿色焊接;螺柱焊接;钨极氩弧焊;劳保防护;焊接工艺
【作者】吴继青;杨波;张秀娟
【作者单位】广东珠海格力电器股份有限公司广东珠海 519070;广东珠海格力电器股份有限公司广东珠海 519070;广东珠海格力电器股份有限公司广东珠海519070
【正文语种】中文
在空调、冰箱、热水器、小家电生产过程中，经常遇到焊接螺钉、螺柱、栓钉等生产需要，在现在家电行业主流焊接螺钉、螺栓过程中，普遍采用钨极氩弧焊进行焊接，但是此种焊接工过程中产生的高压高频、焊接烟尘、焊接弧光、高频电磁波会对焊工带来危害。

我司联合某国外设备厂家联合开发一种新式螺柱焊枪，并优化了
螺柱焊接工艺步骤，在生产效率、防腐、焊工劳动环境方面存在巨大的优势。

在焊接时，钨针与焊件留有2～5mm的间隙，采用高频高压引弧法，即钨极与焊件之间加上2000～3000V的空载电压，同时将电流的频率提高到150～200kHz，利用这种高电压、高频电直接将空气击穿电离，引发电弧。

由于高压、高频电对操作者的人身安全、生育能力带来较严重的威胁。

同时手工钨极氩弧焊产生焊接烟尘、焊接弧光、高频电磁波、热辐射等。

焊工尘肺是长期吸人电焊烟尘所引起的一种职业病；另外，焊工接触臭氧、氮氧化物，均可引起急、慢性呼吸道疾病，如肺水肿、肺炎、急性支气管炎、咽痛、咳嗽和胸闷等。

氟中毒会导致人体骨骼的变质、硬化。

为了减少高压高频、焊接烟尘、焊接弧光、高频电磁波对焊工带来的危害，国内外主要从以下三个方面入手：
（1）搞好施焊作业场所的通风排尘及焊工个体防护工作；
（2）努力提高施焊操作的机械化、自动化程度，使焊工远离或离开焊接区域。

（3）研发和推进新的焊接工艺[1]及焊接设备[2，3]、焊接材料[4]，从根本上减少污染源并降低焊工与有害因素的接触。

也可以说，前两种是采取防守的策略，而第三种是采取进攻的策略。

螺柱焊接是指在金属或类似金属件的端面与另一金属工件表面之间产生电弧，待接合面熔化时迅速施加压力，完成焊接的一种方法[5]。

经过不断地改进和完善，现
己广泛应用到桥梁、高速公路、房屋建筑、造船、电站、空调、热水器等行业。

可焊接低碳钢、不锈钢、低合金钢，铜、铝及其合金材质的螺柱、焊钉、销钉、栓钉等。

近年来我国经济建设发展迅速，使用螺柱焊接的领域也越来越广泛，因此有必要对螺柱焊接技术和焊接工艺进行探讨，以便提高焊接质量，加强螺柱焊接在家电行业中的应用。

传统螺柱焊机分为电弧螺柱焊机和电容放电螺柱焊机两大类，前者以弧焊整流器作为电源进行焊接，后者则以电容器贮存的能量瞬间放电而进行焊接。

电容放电螺柱
焊不用气体保护，操作也比较简单，很适合自动化生产线的要求[6]，所以这种焊
接技术已广泛应用于家电行业焊接生产线。

螺柱焊接的生产率依赖于电容器的充电速度，可以达到8个/分钟(手工焊)，60 个/分钟(自动焊)[7，8]。

电容放电螺柱焊有拉弧式和尖端引弧两种。

拉弧式电容放电螺柱焊类似于拉弧式短周期电弧螺柱焊，其焊接时间约3～10ms。

尖端引弧式电容放电螺柱焊的特点是欲焊螺柱的端面有
一引弧尖梢，它又分为接触式和间隙式两种。

接触式螺柱焊的焊接时间3ms，而
间隙式螺柱焊的焊接时间大约lms。

采用间隙式电容放电螺柱焊，即使焊接铝及其合金也可以不用气体保护[9，10]。

电容放电螺柱焊的特点是时间短，热变形小，很适合薄板的螺柱焊接，在汽车、橱柜、空调、热水器等行业应用很广。

电容放电螺柱焊由于自身的特点，更适合家电行业的薄板焊接。

由于钨极氩弧焊焊接焊接方法固有的缺点，我司联合某国外设备厂家联合开发一种新式螺柱焊枪，采用新型螺柱焊枪将金属螺柱或其他类似的紧固件焊到工件上，代替钨极氩弧焊、铆接或钻孔螺栓紧固等。

新型螺柱焊接在焊接螺柱时利用螺柱本身作为金属电极，螺钉通过磁力作用或机械力作用将螺钉提拉一定高度，预留一定距离便于螺钉弹射时运动。

螺钉与母材瞬间电容放电，迅速增加的电流使螺钉尖端和工件之间的气体电离，并引燃电弧。

弹射式下落，引弧凸起被熔化，电弧进一步扩展，引燃螺柱法兰面和工件表面熔化，然后将螺柱弹射压入熔池，冷却后形成焊接接头。

它是一种短时高效的全截面焊接方法，是一种取代高频高压钨极氩弧焊螺钉的新型焊接技术。

具体焊接步骤如下：（1）将螺柱（带引燃尖端）置于待焊工件上，起到接触定位作用。

（2）启动焊枪开关，螺钉通过磁力作用或机械力作用将螺钉提拉一定高度，预留一定距离便于螺钉弹射时运动。

（3）螺钉弹射开始时通电，快接近工件时，电容瞬间放电，迅速增加的电流使螺
钉尖端和工件之间的气体电离，并引燃电弧。

（4）螺钉继续弹射式下落，引弧凸起被熔化，电弧进一步扩展，引燃螺柱法兰面和工件表面熔化。

（5）螺柱向母材方向运动，插入熔池。

（6）螺柱接触到工件后立即切断电弧，熔融区接合并凝固。

新型螺柱焊接工艺与传统钨极氩弧焊接工艺对比，在职业安全方面有很大的优势：（1）弹射式电容放电螺柱焊机，取消高压高频引弧的方法，同时大幅度降低减少焊接烟尘、焊接弧光、高频电磁波、热辐射，并满足在焊接时操作方便。

（2）大幅度降低减少焊接烟尘（手动钨极氩弧焊点焊螺钉烟尘浓度30～
50mg/m3，采用新式弹射式电容放电螺柱焊焊接烟尘浓度小于0.1mg/m3，能满足《车间空气中电焊烟尘卫生标准》GB 16194-1996）。

（3）钨极氩弧焊焊接电弧高温区温度5000～7000摄氏度，焊接过程中发出耀眼的强光，经常引起电弧眼，容易使焊工患白内障或视网膜损伤。

新式弹射式电容放电螺柱焊焊接弧光影响范围小、时间短，光线比钨极氩弧焊光线弱。

（4）钨极氩弧焊高压高频引弧时电压2000～3000V，频率150～200kHz，可以降低为220V，50Hz。

同时可以减少对焊工的热辐射。

（5）新型螺柱焊接工艺方法对材料的防腐、生产效率都有很好的优势[11，12]，螺柱焊接是。