ISO 14555-1998 中文版 金屬材料的電弧螺柱焊.pdf

參考查詢號 ISO 14555：1998（E） 國際標準國際標準 INTERNATIONAL ISO STANDARD 14555 第一版第一版 First edition 1998-10-15 焊接金屬材料的電弧螺柱焊焊接金屬材料的電弧螺柱焊 WeldingArc stud welding of metallic materials INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 ii 頁 12/14/2008 前言前言 ISO（國際標準化組織）是由國家標準機構(gòu)（ISO 成員）組成的一個世界性的聯(lián)合體。其工作是將預(yù) 備的國際標準正常的通過 ISO 技術(shù)委員會的審核。任何成員對有興趣的科目都有權(quán)在成立的技術(shù)委 員會上陳述。與 ISO 聯(lián)系的國際組織、政府機構(gòu)、非政府機構(gòu)都可以參加此項工作。ISO 與 IEC（國 際電工委員會）在電工標準問題上進行緊密的合作。 國際標準的草稿被技術(shù)委員會正式通過將通過各成員的輪流投票進行。至少需要獲得總票 75% 的 票數(shù)才可以作為正式的國際標準出版發(fā)行。 ISO 14555 是歐洲標準委員會（CEN）與 ISO 技術(shù)委員會 TC44“焊接和相關(guān)程序” ，子委員會 SC10 合作按照金屬焊接的一致要求和 ISO 與 CEN 的技術(shù)合作協(xié)議（維也納條約）共同起草的。 此標準中出現(xiàn)的語句： “這是歐洲標準”的意思是“這是國際標準” 。 附錄表 A 是此標準的一部分。附錄 B 到 G 和 ZA 僅僅是信息性質(zhì)的。 針對于此國際標準的用途，CEN 附件作為歐洲執(zhí)行委員會的執(zhí)行文件已經(jīng)被去除。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 iii 頁 12/14/2008 目錄目錄 緒論緒論.1 1 范圍范圍.1 2 參考標準參考標準.1 3 定義，符號和縮寫詞定義，符號和縮寫詞.3 3.1 定義定義3 3.2 符號符號 .3 3.3 縮略語縮略語3 4 焊接知識焊接知識.4 4.1 概要概要. 4 4.2 工藝方法工藝方法4 4.3 母材母材5 4.4 螺柱螺柱7 4.5 螺柱與母材的組合螺柱與母材的組合8 4.6 輔助物輔助物8 4.7 不完整性和糾正措施不完整性和糾正措施8 4.8 焊接設(shè)備焊接設(shè)備10 4.9 焊接參數(shù)焊接參數(shù)17 5 質(zhì)量要求質(zhì)量要求.17 5.1 概述概述17 5.2 設(shè)計評審設(shè)計評審17 5.3 設(shè)備設(shè)備18 5.4 設(shè)備明細設(shè)備明細.18 5.5 設(shè)備維護設(shè)備維護18 5.6 生產(chǎn)計劃生產(chǎn)計劃18 5.7 測量工具及試驗設(shè)備的校準測量工具及試驗設(shè)備的校準18 6 焊接工藝規(guī)程（焊接工藝規(guī)程（WPS）19 6.1 概要概要19 6.2 生產(chǎn)商生產(chǎn)商19 6.3 母材母材19 6.4 焊接方法焊接方法19 6.5 接頭接頭19 6.6 螺柱螺柱19 6.7 輔助物輔助物20 6.8 焊接電源焊接電源20 6.9 移動的工作機具移動的工作機具20 6.10 采用陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊的焊接變量采用陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊的焊接變量.20 6.11 尖端引弧電容放電螺柱焊的焊接變量尖端引弧電容放電螺柱焊的焊接變量.21 6.12 熱條件熱條件.21 6.13 焊后熱處理焊后熱處理.21 6.14 焊后非熱處理焊后非熱處理.21 7 焊接工藝評定焊接工藝評定21 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 iv 頁 12/14/2008 7.1 準則準則21 7.2 焊接工藝試驗焊接工藝試驗21 7.3 生產(chǎn)前試驗生產(chǎn)前試驗23 7.4 早先的經(jīng)驗早先的經(jīng)驗23 7.5 焊接工藝認證報告（焊接工藝認證報告（WPAR）24 8 檢查和試驗檢查和試驗.24 8.1 概要概要24 8.2 外觀檢查外觀檢查24 8.3 彎曲試驗彎曲試驗25 8.4 扭矩扳手彎曲試驗扭矩扳手彎曲試驗25 8.5 拉伸試驗拉伸試驗25 8.6 宏觀檢查宏觀檢查25 8.7 射線檢查射線檢查25 8.8 附加試驗附加試驗26 9 焊接人員焊接人員.26 9.1 螺柱焊接操作者螺柱焊接操作者26 9.2 焊接監(jiān)督焊接監(jiān)督26 10 過程控制過程控制26 10.1 概要概要26 10.2 正常產(chǎn)品試驗正常產(chǎn)品試驗26 10.3 簡化產(chǎn)品試驗簡化產(chǎn)品試驗27 10.4 正?；蚝喕a(chǎn)品試驗重復(fù)試驗正?；蚝喕a(chǎn)品試驗重復(fù)試驗27 10.5 產(chǎn)品在線控制產(chǎn)品在線控制27 10.6 產(chǎn)品標識卡產(chǎn)品標識卡27 10.7 產(chǎn)品非一致性及糾正措施產(chǎn)品非一致性及糾正措施27 10.8 測量工具及試驗設(shè)備的校準測量工具及試驗設(shè)備的校準28 附錄附錄 A（標準的）（標準的） 螺柱焊質(zhì)量要求螺柱焊質(zhì)量要求.29 附錄附錄 B（信息的）（信息的） 廠商焊接工藝規(guī)程（廠商焊接工藝規(guī)程（WPS）.30 附錄附錄 C（信息的）（信息的） 焊接工藝評定報告表（焊接工藝評定報告表（WPAR） （采用陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊）（采用陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊）31 附錄附錄 D（信息的）（信息的） 焊接工藝評定報告表（焊接工藝評定報告表（WPAR） （尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊）（尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊） .34 附錄附錄 E（信息的）（信息的） 試驗結(jié)果正常產(chǎn)品試驗試驗結(jié)果正常產(chǎn)品試驗 （采用陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊）（采用陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊）37 附錄附錄 F（信息的）（信息的） 試驗結(jié)果正常產(chǎn)品試驗試驗結(jié)果正常產(chǎn)品試驗 （尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊）（尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊）39 附錄附錄 G （信息的）（信息的） 產(chǎn)品標識樣例產(chǎn)品標識樣例41 附錄附錄 ZA（信息的）（信息的） 參考文獻參考文獻42 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 v 頁 12/14/2008 前言前言 EN ISO 14555：1998 的原文由 CEN/TC 121“焊接”技術(shù)委員會，DS 秘書處，與 ISO/TC 44“焊接 及其相關(guān)程序”共同協(xié)作起草的。 此歐洲標準同樣賦予國家標準的地位，既可以原版發(fā)行也可以背書，與此標準相抵觸的國家標準最 遲在 1999 年 4 月被取消。 CEN 在歐洲委員會和歐洲自由貿(mào)易協(xié)會的授權(quán)下起草此歐洲標準， 并支持 EU 指導(dǎo)命令的基本要求。 按照 CEN/CENELEC 內(nèi)部章程，下列國家的標準機構(gòu)被強制貫徹此歐洲標準：奧地利、比利時、捷 克、丹麥、芬蘭、法國、德國、冰島、希臘、愛爾蘭、意大利、盧森堡、荷蘭、挪威、葡萄牙、西 班牙、瑞典、瑞士和英國。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 vi 頁 12/14/2008 緒論緒論 電弧螺柱焊的用途主要用于圓柱型部件與工件的焊接。本標準僅涉及螺柱焊接。螺柱焊廣泛應(yīng)用在 橋梁建造（尤其組合結(jié)構(gòu)） 、鋼結(jié)構(gòu)、造船業(yè)、幕墻安裝、車輛制造、設(shè)備設(shè)計、蒸汽鍋爐制造業(yè)和 家用器具制造業(yè)。 螺柱焊接過程中電弧在螺柱和工件表面間引燃，進行短暫的燃燒；兩部件開始熔化并被連接。按照 焊接方法的特性，把螺柱焊分為拉弧螺柱焊和尖端引弧螺柱焊。每種方法都需要與之配套的電源、 驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置、螺柱和附件（陶瓷套圈等） 。極短的燃弧時間（大約 0.5ms 到 3.0s）和較高的加熱、 冷卻速度是螺柱焊的特點。一般情況下尖端引弧螺柱焊最大可以焊接 8mm 的螺柱，拉弧螺柱焊最 大可以焊接 25mm 的螺柱。 螺柱焊質(zhì)量不僅僅與嚴格遵守焊接工藝規(guī)程有關(guān)，正確完備的驅(qū)動機構(gòu)（焊槍等） ，部件、附件、電 源的狀態(tài)同樣影響焊接質(zhì)量。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 1 頁 12/14/2008 1. 范圍范圍 此標準包括承受靜態(tài)及動態(tài)載荷的金屬材料螺柱焊。它詳細的規(guī)定、闡述了與螺柱焊接相關(guān)的焊接 知識、焊縫質(zhì)量要求、工藝規(guī)程、焊接工藝評定、焊工及產(chǎn)品的焊縫認證試驗。 本標準在與當事者相關(guān)的合同中注明是適當?shù)?，?yīng)用標準或受限制的要求文件（今后特指“合同” ， 見 EN729-1）要求證實制造商生產(chǎn)指定質(zhì)量的焊接構(gòu)件的能力。 它是在合同中作為一個參考使用的普及樣式而被制定。其給出的要求可以被全部采納，但如果與相 關(guān)的結(jié)構(gòu)無關(guān)的要求也可以被刪除（見附件 A） 。 2參考標準參考標準 本歐洲標準參考使用一些有日期或無日期的標準、和其它一些出版物。這些參考標準在文中適當?shù)?位置被引用，出版物隨后列出。對于有日期的參考，對于它們今后的改正版或修正版，只有本歐洲 標準以后的改正版或修訂版已經(jīng)合并它們時，它們才能應(yīng)用于本歐洲標準。對于無日期的參考，采 用其出版物最新版本。 EN287-1 焊工認證試驗熔化焊第一部分：鋼 EN287-2 焊工認證試驗熔化焊第二部分：鋁及鋁合金 EN288-1：1992 金屬材料焊接工藝規(guī)程及其認證第一部分：熔化焊基本規(guī)則 EN288-3 金屬材料焊接工藝規(guī)程及其認證第三部分：鋼材料電弧焊焊接工藝試驗 EN288-4 金屬材料焊接工藝規(guī)程及其認證第四部分：鋁及鋁合金材料電弧焊焊接工藝試驗 EN288-6 金屬材料焊接工藝規(guī)程及其認證第六部分：相關(guān)的過去經(jīng)驗認證 EN288-8 金屬材料焊接工藝規(guī)程及其認證第八部分：預(yù)生產(chǎn)前焊接試驗認證 EN439 焊接消耗品電弧焊接及切割用保護氣體 EN573-3 鋁及鋁合金化學(xué)成分及產(chǎn)品規(guī)格表第三部分：化學(xué)成分 EN719 焊接監(jiān)督任務(wù)及職責(zé) EN729-1 焊接質(zhì)量要求金屬材料熔化焊第一部分：選擇及使用方針 EN729-2 焊接質(zhì)量要求金屬材料熔化焊第二部分：全面質(zhì)量要求 EN729-3 焊接質(zhì)量要求金屬材料熔化焊第三部分：正常質(zhì)量要求 EN729-4 焊接質(zhì)量要求金屬材料熔化焊第四部分：基本質(zhì)量要求 EN1418：1997 焊接人員金屬材料全機械化和自動焊焊接人員認證試驗 EN1435 焊縫非破壞性檢驗焊接接頭的射線檢驗 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 2 頁 12/14/2008 EN10025+A1 非合金熱軋結(jié)構(gòu)鋼供貨技術(shù)條件（包括附錄 A1：1993） EN10028-2 用于壓力產(chǎn)品的鋼制板材第二部分：耐熱合金、非合金鋼 EN10088-1 不銹鋼第一部分：不銹鋼目錄 EN10204 金屬材料檢驗文件樣式 EN20898-1 扣件機械性能第一部分：螺釘、螺栓、螺桿、柱頭螺栓（ISO898-1：1988） EN24063 金屬焊接及釬焊方法在圖樣上的表示代號（ISO4063：1990） EN60974-1 電弧焊設(shè)備安全要求第一部分：焊接電源（IEC974-1：1989，修改版） EN ISO6947 焊接焊接位置傾斜和旋轉(zhuǎn)角度的定義 EN ISO13918 焊接電弧螺柱焊的螺柱和陶瓷套圈 ISO426-1 生產(chǎn)的銅-鋅合金化學(xué)成分及產(chǎn)品規(guī)格表第一部分：無鉛及特殊銅-鋅合金 ISO/DIS857 焊接及應(yīng)用工藝焊接及釬焊工藝詞匯 ISO5828 電阻焊設(shè)備水冷接線片終端和二級接線電纜尺寸和物理屬性 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 3 頁 12/14/2008 3定義、符號、縮略語定義、符號、縮略語 3.1 定義定義 針對于本標準的用途，ISO/DIS857 給出的，按照 EN719，EN729-1，EN1418 和 EN288-1 及下列定 義可應(yīng)用于螺柱焊。 3.1.1 焊接消耗品：焊接消耗品： 焊接消耗品在本標準的含義是指通過螺柱焊被附加的螺柱、 圓柱銷和其它零部件。 3.1.2 輔助品：輔助品：陶瓷套圈和保護氣體。 3.1.3 螺柱焊操作者：螺柱焊操作者：螺柱焊接設(shè)備的操作人員，他們應(yīng)該非常熟悉螺柱焊的工作條件、環(huán)境。他們 有相關(guān)的知識去操作設(shè)備，合理的調(diào)節(jié)設(shè)備來正確的完成焊接過程，在整個過程中應(yīng)注意接觸良好， 合適的工件電纜連接和分布一致的磁性材料。在特殊情況下（大批量生產(chǎn)的工廠）一個合適的輔助 人員經(jīng)過適當?shù)呐嘤?xùn)和指導(dǎo)可以從事焊接操作。 3.1.4 螺柱直徑：螺柱直徑：在采用陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊中，直徑的含義是指焊縫根部的直徑。在 所有其它螺柱焊接方法中，直徑的含義是指凸緣上部的直徑。 3.1.5 電流強度：電流強度：電弧穩(wěn)定燃燒時的焊接電流值（不適用于電容放電） 。 3.1.6 焊接時間：焊接時間：焊接電弧引燃與熄滅的時間差。 3.1.7 提升高度（圖提升高度（圖 2 中中 L） ：） ：螺柱提升機構(gòu)動作后，在提升位置螺柱尖端與工件表面間的距離。對 于尖端引弧，定義適用引弧間隙。 3.1.8 插入：插入：螺柱向著工件表面的軸向運動。 3.1.9 伸出量（圖伸出量（圖 2 中中 P） ：） ：不受限制的，也就是彈性的提升機構(gòu)，在螺柱正對工件的最初位置，螺 柱尖端與支撐裝置表面間的距離。 3.1.10 磁偏吹：磁偏吹：因磁性作用電弧偏離螺柱軸線方向。 3.1.11 助熔劑：助熔劑：螺柱端部焊縫上的鋁片或鋁屑。電弧將其熔化，清理和脫氧母材表面。 3.2 符號符號 針對于本標準的用途，下列符號被采用： C（毫法） 電容量； d（毫米） 螺柱直徑； I（安培） 電流強度； tw（毫秒或秒） 焊接時間； U（伏特） 充電電壓； W（瓦特秒） 額定功率。 3.3 縮略語縮略語 針對于本標準的用途，下列縮略語被采用： CF 陶瓷套圈； DS 拉弧螺柱焊； HAZ 熱影響區(qū)； L 提升高度； NP 無保護； P 伸長量； PA 平焊； PC 橫焊； PE 仰焊； SG 保護氣體； TS 尖端引弧螺柱焊； WPS 焊接工藝規(guī)程； WPAR 焊接工藝評定； pWPS 預(yù)備的焊接工藝規(guī)程； INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 4 頁 12/14/2008 4焊接知識焊接知識 4.1 概要概要 本節(jié)給出了螺柱焊符合要求的產(chǎn)品和控制的一般性指導(dǎo)。 4.2 工藝方法工藝方法 4.2.1 拉弧螺柱焊（拉弧螺柱焊（DS） 4.2.1.1 概要 此工藝方法使用焊槍或焊接機頭可以進行機械化或自動化焊接。拉弧螺柱焊的工作步驟圖 1 舉例說 明。螺柱插入螺柱夾持器中，如果必要在工件上配裝一個陶瓷套圈（見圖 1a）)。在焊接過程開始時， 螺柱被機械裝置提升，開始是引導(dǎo)電弧，然后是主電弧，在螺柱尖端和工件間燃燒（見圖 1b）)。于 是螺柱端面和母材熔化。當焊接時間達到要求的時間，螺柱被作用一個極限作用力（100N而插 入熔池中，同時電流開關(guān)被關(guān)閉（見圖 1c）。陶瓷套圈被去除（見圖 1d）。圖 2 反映使用陶瓷 套圈過程的步驟。 圖 1a）應(yīng)用螺柱 圖 1b）提升引弧 圖 1c）插入 圖 1d）焊好的螺柱 圖 1 拉弧螺柱焊操作程序 圖 2 拉弧螺柱焊過程中的螺柱移動 不同的工作范圍，不同焊接時間和不同的電弧、熔池保護方式都有與其相適應(yīng)的螺柱焊接設(shè)備。 4.2.1.2 方法 三種工藝方法的區(qū)別被列舉出（見表 1） ： 帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊（見 4.2.1.2a） ） ； 短周期拉弧螺柱焊（見 4.2.1.2b） ） ； 電容放電拉弧螺柱焊（見 4.2.1.2c） ） 。 表表 1：不同的拉弧螺柱焊接工藝的工作范圍：不同的拉弧螺柱焊接工藝的工作范圍 工藝方法工藝方法 焊接時間焊接時間 tw （ms） 螺柱直徑螺柱直徑 d (mm) 電流強度電流強度 I （A） 熔池保護熔池保護 最小板厚最小板厚 帶陶瓷套圈或保 護氣體的拉弧螺 100 3 到 25 300 到 3000 CF 1/4d，但不小于 1mm1 ） INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 5 頁 12/14/2008 柱焊 100 3 到 16 300 到 3000 SG 1/8d，但不小于 1mm 短周期拉弧螺柱 焊 100 3 到 12 一直到 1500 NP，SG， （CF） 1/8d，但不小于 0.6mm 電容放電拉弧螺 柱焊 10 3 到 10 一直到 3000（最 高） NP， （SG） 1/10d，但不小于 0.5mm 1）最小的板厚避免燒穿。其它的應(yīng)用要求提倡更大的厚度。 當使用短周期工藝大能量工藝（較窄的熔化區(qū)）或電容放電工藝時，螺柱尖端應(yīng)與工件上熔深 的形狀匹配，并要求更高的加工（166圓錐等） 。 a) 帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊 此工藝方法常被用于 3mm 到 25mm 直徑范圍的螺柱，焊接時間 100ms 到 3000ms 。它經(jīng)常使用陶 瓷套圈作為熔池保護，在特殊情況下也僅用氣體保護或不用保護焊接熔池。這是在生產(chǎn)中主要使用 的方法。最小板厚 CF 保護為 1/4 螺柱直徑，SG 保護為 1/8，但都不能小于 1mm。 b) 短周期拉弧螺柱焊 使用特殊的設(shè)備可以使焊接時間降低到 100ms 以下。 這種改進的工藝適用的螺柱直徑一直到 12mm， 但用于氣體保護的8mm到12mm 直徑的短周期拉弧螺柱焊常常被用作阻止增大的氣孔傾向而使用。 有較窄的熔化區(qū)和適度的熱輸入，所以一直到 12mm 直徑的螺柱也可以焊接到較薄的工件上。陶瓷 套圈可促進 10mm 到 12mm 直徑螺柱焊接時焊縫環(huán)的形成。 一直到 8mm 直徑的螺柱， 常常采用不保 護焊接熔池的方式進行焊接，而且提倡采用有縮鍛凸緣的螺柱來提供比等軸徑螺柱更大的焊縫面積 從而獲得比等軸徑螺柱更大的抗拉強度，焊縫區(qū)的氣孔可忽視。最小板厚為 1/8d，但不小于 0.6mm。 c） 電容放電拉弧螺柱焊 使用電容放電焊接電源可以獲得非常短的焊接時間 （10ms） 。 焊接的螺柱直徑范圍從3mm到10mm。 最小板厚 1/10d，但不小于 0.5mm。工藝過程與短周期拉弧螺柱焊相似但最高電流可以達到 3000A。 4.2.1.3 熔池保護 下面給出了不同技術(shù)在熔池保護上的區(qū)別： 陶瓷套圈（CF） ， （見 4.2.1.3a ） ） ； 保護氣體（SG） ， （見 4.2.1.3b ） ） ； 無保護（NP） ， （見 4.2.1.3c） ） 。 a） 陶瓷套圈（CF） 陶瓷套圈在焊縫周圍形成一個燃燒室，通過對電弧和熔滴進行保護而使焊縫得到保護。形成的較小 空間而使電弧收縮并減少熱量損失和冷卻速度。陶瓷套圈僅能阻止少量的空氣進入熔池。當螺柱被 插入熔池時，它迫使熔融的金屬添滿空間形成一個環(huán)繞螺柱的環(huán)形焊縫。所以適用全位置焊接。陶 瓷套圈僅能使用在一個焊縫上，并且焊縫凝固后應(yīng)去除。 b） 保護氣體（SG） 在氣體保護螺柱焊中弧柱區(qū)中的空氣被外界供應(yīng)的保護氣體所代替，這大大減少了氣孔的形成。鋼 和其它絕大部分金屬使用含氬 82%、二氧化碳 18%（EN439-M21）的混合氣體作為保護氣。鋁及其 合金使用純度 99.99%的氬氣（EN439-I1）作為保護氣。 保護氣體改變了電弧狀態(tài)，影響工件和螺柱的熔化，并且通過表面張力改變焊環(huán)和熔深的形狀。按 照 EN ISO6947 首選 PA 焊接位置是基本的原則。使用附加的陶瓷套圈可以改善焊環(huán)的形狀和將電弧 約束在最接近的工件區(qū)域。 c） 無保護（NP） 無保護螺柱焊只能在使用小直徑螺柱（小于 10mm）和采用較短的焊接時間（小于 100ms）的情況 下采用。焊接區(qū)嚴重氧化、較大的氣孔傾向、不規(guī)則的焊縫是此工藝方法的不足。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 6 頁 12/14/2008 4.2.2 尖端引弧電容放電螺柱焊（尖端引弧電容放電螺柱焊（TS） 尖端引弧電容放電螺柱焊有兩種工藝技術(shù)： 接觸引弧； 間隙引弧。 在接觸引弧中，將螺柱插入機器的螺柱夾緊器中（見圖 3a） ） ，然后用尖端點頂在部件的焊接表面上 （見圖 3b） ） 。焊槍中的彈簧將螺柱壓緊在金屬上。一旦電容電源開關(guān)開啟，尖端點汽化同時電弧被 引燃（見圖 3c） ） ，螺柱繼續(xù)向金屬板移動，最后停留在凝固的金屬里（見圖 3d） ） 。焊接時間3ms。 間隙引弧與上述的技術(shù)不同，焊接開始前，螺柱按說明被夾持，與工件的距離可調(diào)節(jié)（見圖 3a） ） 。 當電容器組被開啟，螺柱向金屬表面移動，接下來的工藝過程就像上面描述的（見圖 3 b）c）d） ） 。 大約 1ms 的焊接時間就可以完成，而且焊接鋁及其合金也可以不用保護氣。 推薦的板厚應(yīng)該1/10d 但不小于 0.5mm。 圖 3a） 圖 3b） 圖 3c） 圖 3d） 圖 3：尖端引弧電容放電螺柱焊主要焊接過程 4.3 母材母材 4.3.1 概要概要 短暫的電弧導(dǎo)致螺柱和母材開始熔化，混合的熔池形成接頭，焊接熱影響區(qū)的性能也發(fā)生了改變。 這種現(xiàn)象與其它各種螺栓焊接方式不同。一般來說，焊縫中螺柱金屬材料要多于母材金屬。通常， 母材上的焊接區(qū)都大于螺柱截面，因此從焊縫到螺柱的過渡區(qū)的強度和應(yīng)變性能將著重進行試驗， 應(yīng)特別注意淬火脆化。 母材表面應(yīng)清理干凈?？梢酝ㄟ^機械或化學(xué)的方法，將涂層、銹、臟物、油脂及不可焊接的金屬覆 蓋物應(yīng)從焊接區(qū)域去除。帶有銹層的母材應(yīng)被徹底的打磨。表面的準備在 WPS 中應(yīng)詳細規(guī)定。焊接 時間較短（小于 50ms）時，表面更加需要特別仔細的清理。 表表 2：帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱和母材金屬典型組合的焊接性：帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱和母材金屬典型組合的焊接性 母材金屬母材金屬 螺柱材料螺柱材料 EN288-3/組別組別 1、23) EN288-3/組別組別 4、5 EN288-3/組別組別 9 EN288-4/組別組別 21、22.1 S235 4.8（可焊接） 16Mo3 a b b2) - X10CrAl18 X10CrAl24 X20CrNiSi25-4 c c c - 1.4301 1.4303 1.4401 1.4541 1.4571 b/a1) b a - ENAW-AlMg3 ENAW-AlMg5 - - - b INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 7 頁 12/14/2008 1) 一直到 10mm 直徑和用氣體保護焊接位置 PA。 2) 僅使用短周期拉弧螺柱焊。 3) 最大抗拉強度 ReH460N/mm2。 焊接性關(guān)鍵詞： -：不可焊接 a：很好的可焊性適合任何應(yīng)用，例如力的傳遞。 b：可焊的適當?shù)牧Φ膫鬟f。 c：可焊的僅適當?shù)臒岬膫鬟f。 表表 3：尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊螺柱和母材金屬典型組合的焊接性：尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊螺柱和母材金屬典型組合的焊接性 母材金屬母材金屬 螺柱材料螺柱材料 EN288-3/組別組別 1、2、 3、 4和含碳量到和含碳量到0.3% 的碳素鋼的碳素鋼 EN288-3/組別組別 1、2、3、4 和鍍 鋅鋼和覆膜最大厚度 和鍍 鋅鋼和覆膜最大厚度 25m 的金屬覆膜板的金屬覆膜板 EN288-3/ 組別組別 9 銅和無鉛銅 合金例如 銅和無鉛銅 合金例如 CuZn37 EN288-4/ 組別組別 21、 22.1 S235 a b a b - 1.4301 1.4303 a b a b - CuZn37 b b b a - ENAW-Al99.5 - - - - b ENAW-AlMg3 - - - - a 焊接性關(guān)鍵詞： -：不可焊接 a：很好的可焊性適合任何應(yīng)用，例如力的傳遞。 b：可焊的適當?shù)牧Φ膫鬟f。 4.3.2 帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊母材金屬帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊母材金屬 適合此種螺柱焊接方式的母材在表 2 中列出。EN288-3 組別 2 中最大抗拉強度小于 460N/mm2和 EN288-3 組別 9 中除了對熱裂敏感的母材金屬都可以焊接。 焊接表面保持干燥并保持自由狀態(tài)，無拘束力。如果溫度低于 5，需要進行合適的預(yù)熱。由于焊 接性的原因，含碳量應(yīng)0.2%。 合同和應(yīng)用標準可能允許使用其它牌號等級的鋼和像無鉛黃銅的其它金屬進行拉弧螺柱焊，在這種 情況下，附加的或在條款 7 中描述的其它試驗可以被要求。 4.3.3 尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊母材金屬尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊母材金屬 適合此種螺柱焊接方式的木母材在表 3 中列出。 合同和應(yīng)用標準可能允許使用其它牌號等級的鋼和像無鉛黃銅的其它金屬進行拉弧螺柱焊，在這種 情況下，附加的或在條款 7 中描述的其它試驗可以被要求。 4.4 螺柱螺柱 4.4.1 帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱材料帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱材料 表 4 列出的螺柱材料可被焊接。 如果強化程度較小，非合金鋼螺柱是適于焊接的，一般含碳量0.18%屬于這種情況。易切削鋼通常 是不適合焊接的。 表表 4：帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱材料：帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱材料 標準標準 牌號等級牌號等級 脫氧方式脫氧方式 EN10025 S2351) FF INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 8 頁 12/14/2008 EN10025 S235+C4501) FF EN10028-2 16Mo3 - EN20898-1 4.8 （可焊接） 至少 FN X10CrAl18 X10CrAl24 X20CrNiSi25-4 - EN10088-1 1.4301 1.4303 1.4401 1.4541 1.4571 - ISO426-1 CuZn37 - EN573-3 ENAW-AlMg3 ENAW-AlMg5 - 1) 冷成型材料不要求沖擊試驗。 4.4.2 尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊螺柱材料尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊螺柱材料 表 5 列出的螺柱材料可被焊接。 表表 5：尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊螺柱材料：尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊螺柱材料 標準標準 牌號等級牌號等級 EN20898-1 4.8（可焊接的） EN10088-1 1.4301 1.4303 ISO426-1 CuZn37（無鉛） EN573-3 ENAW-AlMg3 ENAW-Al99.5 4.4.3 螺柱形狀螺柱形狀 螺柱尖端的形狀與其它各種工藝方法和材料不同。螺柱的形狀、尺寸、材料和陶瓷套圈都按 EN ISO13918。 4.5 螺柱與母材材料的組合螺柱與母材材料的組合 各種材料的焊接性和依靠螺柱焊接方法而推薦的螺柱和母材材料組合在表 2 和表 3 中給出： 帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱和母材金屬典型組合（見表 2） ； 尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊螺柱和母材金屬典型組合（見表 3）. 其它的組合也可被焊接，但必須通過詳盡的工藝試驗證明其焊接性。 4.6 輔助物輔助物 根據(jù)不同的工藝方法，使用陶瓷套圈和/或保護氣體保護或收縮電弧。陶瓷套圈根據(jù)螺柱形式和直徑 正確選用。注意下列幾點： 陶瓷套圈應(yīng)被壓緊在母材金屬上； 陶瓷套圈應(yīng)與使用的螺柱中心對齊。陶瓷套圈與螺柱的接觸如果傾斜或不平，會形成傾斜的環(huán)并 妨礙螺柱的插入； 陶瓷套圈應(yīng)儲存在干燥的環(huán)境下； 在氫致裂紋敏感的情況下，陶瓷套圈應(yīng)在高溫下干燥（900以上 1h） 。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 9 頁 12/14/2008 在特殊情況下（鋁及其合金或 CrNi 合金鋼的拉弧螺柱焊） ，可能需要使用保護氣體。保護氣體由一 個能保證氣體一致、無湍流裝置供給。注意下列幾點： 保護氣體在螺柱一側(cè)應(yīng)被密封； 焊接區(qū)中的空氣在焊接前應(yīng)被保護氣體排除，所以應(yīng)該遵守規(guī)定的預(yù)送氣時間； 在焊接鋁及其合金的情況下，特別注意氣體保護是一個要素。 4.7 不完整性和糾正措施不完整性和糾正措施 表 6 到 9 列出了焊縫不完整性和糾正措施。 表表 6：帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊的不完整性和糾正措施：帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊的不完整性和糾正措施 外觀檢查外觀檢查 序號序號 通常外貌通常外貌 可能的原因可能的原因 糾正措施糾正措施 1 焊環(huán)是規(guī)則的、光亮的和完整的。 焊后長度在公差范圍內(nèi)。 正確參數(shù)。 無 2 焊縫直徑減少。 長度太長。 不適當?shù)牟迦牖蛱嵘?焊接能量太高。 提高插入力，檢查套圈對 中，檢查提升。 降低電流和/或時間。 3 減少的、不規(guī)則的和灰暗的焊環(huán)。 長度太長。 焊接能量太小。 陶瓷套圈沒有烘干。 提高電流和/或時間。 在烘箱中烘干套圈。 4 焊環(huán)不對中。 咬邊。 磁偏吹影響。 陶瓷套圈不對中。 見表 9。 檢查對中。 5 焊環(huán)高度減少，光亮的，較大面積的側(cè)邊金屬。 焊后長度太短。 焊接能量太高。 插入速度太高。 減小電流和/或時間。 調(diào)整插入裝置和/或節(jié)氣閥。 斷裂試驗斷裂試驗 6 母材撕開。 正確參數(shù) 無 7 充分的變形后斷裂在焊環(huán)上部。 正確參數(shù) 無 8 焊縫撕開。 較多的氣孔。 焊接能量太小。 金屬不適合螺柱焊。 提高電流和/或時間。 檢查化學(xué)成分。 9 熱影響區(qū)斷裂。 灰暗的斷口表面，沒有充分的變形。 母材金屬含碳量太高。 母材金屬不適合。 檢查母材金屬。 提高焊接時間。 如需要可預(yù)熱。 10 焊縫斷裂。 白亮形貌。 焊劑含量太高 焊接時間太短。 檢查焊劑質(zhì)量。 增加焊接時間。 11 母材金屬層狀撕裂。 母材包含非金屬物。 母材金屬不適合。 表表 7：短周期拉弧螺柱焊的不完整性和糾正措施：短周期拉弧螺柱焊的不完整性和糾正措施 外觀檢查外觀檢查 序號序號 通常外貌通常外貌 可能的原因可能的原因 糾正措施糾正措施 1 規(guī)則的焊環(huán)，無可見缺陷。 正確參數(shù)。 無 2 局部焊縫。 焊接能量太小。 極性錯誤。 提高電流和/或時間 使用正確的極性。 3 焊環(huán)很不規(guī)則。 焊接時間太長。 減少焊接時間。 4 表面氣孔。 焊接時間太長。 電流太小。 熔池保護不良。 減少焊接時間。 提高電流。 供給合適的保護氣體。 5 焊環(huán)偏斜。 磁偏吹的影響。 見表 9。 斷裂試驗斷裂試驗 6 母材撕開。 正確參數(shù) 無 7 充分的變形后斷裂在焊環(huán)上部。 正確參數(shù) 無 8 熱影響區(qū)斷裂。 母材金屬含碳量太高。 母材金屬不適合。 檢查母材金屬。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 10 頁 12/14/2008 9 熔深較小。 熱輸入太低。 極性錯誤。 提高熱輸入。 使用正確的極性。 表表 8：尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊的不完整性和糾正措施：尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊的不完整性和糾正措施 外觀檢查外觀檢查 序號序號 通常外貌通常外貌 可能的原因可能的原因 糾正措施糾正措施 1 焊環(huán)周圍較小的熔滴濺落區(qū)，無可見缺陷。正確參數(shù)。 無 2 凸緣與母材間有間隙。 焊接能量太小。 插入速度太低。 母材支撐的不充分。 提高焊接能量。 使用正確的插入速度。 提供支撐。 3 相當大的熔滴濺落區(qū)。 焊接能量太高和/或不充分 的插入速度。 減少焊接能量。 提高插入速度。 4 熔滴濺落區(qū)偏心。 磁偏吹的影響。 見表 9。 斷裂試驗斷裂試驗 5 母材撕開。 正確參數(shù) 無 6 焊環(huán)上部斷裂。 正確參數(shù) 無 7 焊縫斷裂。 焊接能量太低。 插入速度太低。 母材金屬、螺柱不適合。 提高焊接能量。 提高插入速度。 更換母材金屬或螺柱。 8 背面變形。 焊接能量太高。 壓力太高。 焊接工藝不適合。 母材太薄。 減少焊接能量。 減少壓力。 使用間隙焊接工藝代替接 觸焊接工藝。 增加母材金屬厚度。 表表 9：磁偏吹的影響和一些可能的矯正措施：磁偏吹的影響和一些可能的矯正措施 序號序號 原因原因 矯正措施矯正措施 A INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 11 頁 12/14/2008 B C 注意：電弧磁偏吹是與電流強度成比例，并且對稱添加的大量固定夾和添加的補償質(zhì)量的物體或（在使用附加焊接電 纜焊槍的情況下）焊槍沿著垂軸的轉(zhuǎn)向都影響電弧磁偏吹。它只使母材一邊熔化，而且使焊縫材料中的氣孔增加。 4.8 焊接設(shè)備焊接設(shè)備 4.8.1 帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊焊接設(shè)備帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊焊接設(shè)備 4.8.1.1 概要 焊接設(shè)備由電源、控制單元、可移動的工作夾具和焊接電纜組成。 4.8.1.2 電源 電源是供應(yīng)直流電的整流器或變換器。它們適合短暫的、較高的負載。最大的標準螺柱焊接使用最 高電流強度大約 3000A，而效率為 3%10%，這意味著更高的電流，系統(tǒng)相對比較輕便和緊湊，空 載電壓在 70V100V 之間并符合 EN60974-1。 注意：電流強度在整個范圍可以無級調(diào)速，系統(tǒng)一元化恒流控制尤其有利。 4.8.1.3 控制單元 控制單元按照希望的到的焊接時間開關(guān)焊接電流。它們也控制焊槍的移動。電源和控制單元在大部 分系統(tǒng)（緊湊系統(tǒng)）被整和。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 12 頁 12/14/2008 A=螺柱 圖圖 4a） ：扭矩扳手彎曲試驗） ：扭矩扳手彎曲試驗 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 13 頁 12/14/2008 d=螺柱直徑+0.3mm d1=制造商可以根據(jù)螺柱大小自由選擇 s=根據(jù)工具尺寸 圖圖 4b） ：彎曲試驗工具） ：彎曲試驗工具 圖圖 4：所謂的扭矩扳手彎曲試驗的例子：所謂的扭矩扳手彎曲試驗的例子 A=螺柱 B=鋼螺母 C=墊圈 D=套管 E=焊環(huán) F=工件 圖圖 5：帶螺紋螺柱的拉伸試驗樣例：帶螺紋螺柱的拉伸試驗樣例 注意：無螺紋螺柱應(yīng)使用任何可以提供要求拉力的設(shè)備進行拉伸試驗直到斷裂，例如圖 6 和 7。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 14 頁 12/14/2008 A=螺柱 B=焊縫 C=杠桿 D=剪切連接環(huán) E=水平螺桿 F=液壓缸 圖圖 6：剪切連接拉伸試驗樣例：剪切連接拉伸試驗樣例 A=螺柱 B=工件 C=拉伸裝置 圖圖 7：無螺紋螺柱拉伸試驗樣例：無螺紋螺柱拉伸試驗樣例 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 15 頁 12/14/2008 X=30尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊 X=60帶陶瓷套圈或保護氣體的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊 A=螺柱 B=工件 C=管 圖圖 8a) X=30尖端引弧電容放電螺柱焊和電容放電拉弧螺柱焊 X=60帶陶瓷套圈或保護