电弧螺柱焊是一种电弧热压焊,与电弧焊相比,它是存在时间很短的、静止的点热源;与电阻压焊相比,其焊枪弹簧压力又太小,只有40N左右,电阻压焊的电极压力却高达400-2500N;电弧法螺柱焊既不同于传统意义上的电弧焊也不同于传统意义上的压焊。
1.不存在焊接冶金过程
电弧螺柱焊不存在冶金过程,因此焊接接头没有冶金缺陷。
焊接冶金问题指的是焊接过程中液态金属的脱硫、脱磷、脱氧及渗合金(合金元素因烧损或设计要求而渗入合金元素)等过程造成焊缝化学成分及金相组织发生变化的影响。
电弧螺柱焊不使用辅助焊接材料,如焊剂、焊条药皮、CO2保护气体等,没有辅助材料参与接头形成过程,只是接头材料的金属重熔过程,故不存在冶金缺陷,如热裂纹等。
对于电弧螺柱焊的变型应用——埋弧螺柱焊却属于例外,只有在瓷环机械保护效果不良或者失效时才使用渣保护即埋弧螺柱焊,譬如植焊的螺柱是带肋热轧的螺纹钢。埋弧螺柱焊追求的不是焊缝化学成分的改变,仅仅为了较好的保护焊接区不受空气侵犯而代替了瓷环,对焊剂的要求也简单,只要求有稳弧剂和造渣剂即可。目前世界上还没有专门用于埋弧螺柱焊的焊剂,但任何自动埋弧焊的焊剂都可以用于埋弧螺柱焊,并且无不良效果。
2.接头不存在晶粒长大因素
尽管电弧螺柱焊的压力很小,接头也是在压力下成形的,不存在晶粒长大因素,甚至连铸造组织都不存在或很少存在。尽管接头中有部分重结晶过程,但这部分组织基本上都存在于焊脚上,而焊脚对螺柱的力学性能并无本质的影响。
3.热影响区窄小
因为电弧螺柱焊的热影响区窄小,所以热循环过程对接头质量的恶化程度较低。 电弧螺柱焊的电弧可视为点状不移动的热源,与电弧焊(焊条电弧焊及埋弧焊等)相比,前者熔池在焊接过程中不移动,而且焊接电弧是个存在时间极短的点热源,大约为1s左右,所以在焊接过程中及焊接结束时温度场的动态分布面积小而且陡,其热影响区自然比普通电弧焊要小,但还远远小不到电阻点焊焊点的热影响区的窄小程度。如果低碳钢的含碳量略高一点,电阻点焊就会出现热影响区的淬火现象,如锅炉钢点焊时;而电弧螺柱焊则绝对不会发生类似情况,其电弧的三个方向的温度场和电弧焊点热源在向前移动方向的温度场是相似的,而且在平面x~y轴方向都是对称的,所以几乎没有结构变形的可能性。 虽然金属材料电弧螺柱焊工艺焊接性的评价原则与普通电弧焊焊接中厚板时的评价原则基本相同,但也有差别,从电弧法螺柱焊的上述三个特点来判断,可得出下面的结论且实践也能证明:大部分金属材料对于电弧法螺柱焊比传统电弧焊焊接法(如埋弧焊、焊条电弧焊、MIG焊/MAG焊/CO2气体保护焊、TIG焊等)更具有良好的焊接性。 电弧螺柱焊的常用金属材料是结构钢中的碳素结构钢和低合金结构钢、不锈钢及铝合金。