螺柱焊在轨道客车不锈钢波纹地板上的应用

2021-11-10于鹏马永喜

科学与生活 2021年21期

关键词：焊接工艺

于鹏马永喜

摘要：本文简要介绍了螺柱焊焊接原理;螺柱焊焊接方法的选用原则;对比分析车体钢结构上应用螺柱焊替代螺柱气保焊焊接工艺的可行性，并根据标准进行了相关力学性能检测，形成工艺评定试验报告，实现了螺柱焊在轨道客车不锈钢波纹地板上的应用。

关键词：螺柱焊;轨道客车;不锈钢波纹地板;焊接工艺

1. 概述

螺柱焊是将棒料（柱状金属件）垂直焊到板件（平面或曲面）的一种焊接方法，可以替代冷热铆接、人工焊接、机床钻攻等工艺方法。

由于螺柱焊焊缝美观、成本低、操作简单、效率高，广泛应用于钣金加工、汽车制造、船舶制造等行业。我司某客车不锈钢波纹地板上的螺柱焊接考虑引入螺柱焊焊接方法。

2. 气保焊焊接螺柱现状

该项目客车为满足客户防腐防锈要求，波纹地板为1mm不锈钢板，且在上面需要焊接258个地板螺柱，用于后期总装过程中与地板梁的连接，初期设计结构为M8X35螺柱先与1.5mm的20*20见方的不锈钢板焊接成整体焊件，然后再將该焊件与波纹地板做搭接焊。考虑到本身波纹地板为1mm不锈钢材料，焊接难度大，且螺柱与垫片的焊接操作空间非常有限，焊接质量极其难以控制。

首先螺柱与垫片的焊接会造成底板的巨大变形并伴有烧穿现象，并且焊后螺柱垂直度不能保证要求，焊接变形也无法调修;其次组好的焊件与波纹地板进行组装二次焊接操作空间仅为波纹地板凹槽内20*20mm方形，焊枪角度不好调整，操作空间有限，热量积聚，极易出现焊接烧穿及成型不良等质量问题。

综上所述，M8螺柱、母材材料为1mm不锈钢的波纹地板不适合传统CO2气体保护焊焊接工艺方法。

3. 螺柱焊焊接方法的选用原则

目前螺柱焊按电源特性和操作方法分类，主要分为拉弧式螺柱焊、短周期螺柱焊、电容储能式螺柱焊等。如何正确的选用螺柱焊，既要了解所需焊接产品特点，又要考虑各种螺柱焊本身的工艺特点，从而选择最为合适和高效的焊接方式。

经调研，螺柱焊选用原则依据：①被焊工件的厚度及表面状态②工件及螺柱材质③紧固件尺寸

1）拉弧式螺柱焊焊接碳钢时需要瓷环保护，焊接铝、镁等有色金属时需要惰性气体保护，可焊母材厚度3～50mm，螺柱直径6～25mm，螺柱端部呈球锥状或带有引弧结，焊缝厚，熔深大，焊接时间长100～2000ms适用于受力接头;

2）短周期螺柱焊也是拉弧式螺柱焊的一种，区别在于对焊接电流的波形控制，使焊接周期大大缩短（5～100ms），不需要瓷环或气体保护，螺柱端部呈有法兰的球锥状，螺柱直径3～12mm，焊缝薄，熔深浅，一般适合焊接铸铁材料;

3）电容储能式螺柱焊利用电容器瞬间放电产生电弧热来连接焊件与螺柱，适用于碳钢、不锈钢、铝合金等，无需保护，螺柱直径2～8mm，适合3mm以下薄板焊接，焊接时间短（1～10ms），焊缝薄，熔深很浅，一般适合连接件。

综上，该客车波纹地板为1mm不锈钢、不锈钢螺柱直径M8，螺柱数量多需要高效，故选择：电容储能式螺柱焊。

电容储能式螺柱焊按电弧引燃方式不同分为拉弧式、预留间隙式和预接触式。拉弧式和预留间隙式适用于固定式或手提式设备，预接触式仅适用于移动式设备。

根据该车车体钢结构底架形式，螺柱分布在长度为12m宽度2.8m的底架波纹地板上，适合采用移动设备，所以采用：电容储能式螺柱焊（预接触式）。

经市场调研，确定为英国泰勒（Taylor Studwelding）CD电容放电储能式螺柱焊机，型号CD-132预接触式。