ISO 14555-1998 中文版 金属材料的电弧螺柱焊.pdf

参考查询号 ISO 14555：1998（E） 国际标准国际标准 INTERNATIONAL ISO STANDARD 14555 第一版第一版 First edition 1998-10-15 焊接金属材料的电弧螺柱焊焊接金属材料的电弧螺柱焊 WeldingArc stud welding of metallic materials INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 ii 页 12/14/2008 前言前言 ISO（国际标准化组织）是由国家标准机构（ISO 成员）组成的一个世界性的联合体。其工作是将预 备的国际标准正常的通过 ISO 技术委员会的审核。任何成员对有兴趣的科目都有权在成立的技术委 员会上陈述。与 ISO 联系的国际组织、政府机构、非政府机构都可以参加此项工作。ISO 与 IEC（国 际电工委员会）在电工标准问题上进行紧密的合作。 国际标准的草稿被技术委员会正式通过将通过各成员的轮流投票进行。至少需要获得总票 75% 的 票数才可以作为正式的国际标准出版发行。 ISO 14555 是欧洲标准委员会（CEN）与 ISO 技术委员会 TC44“焊接和相关程序” ，子委员会 SC10 合作按照金属焊接的一致要求和 ISO 与 CEN 的技术合作协议（维也纳条约）共同起草的。 此标准中出现的语句： “这是欧洲标准”的意思是“这是国际标准” 。 附录表 A 是此标准的一部分。附录 B 到 G 和 ZA 仅仅是信息性质的。 针对于此国际标准的用途，CEN 附件作为欧洲执行委员会的执行文件已经被去除。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 iii 页 12/14/2008 目录目录 绪论绪论.1 1 范围范围.1 2 参考标准参考标准.1 3 定义，符号和缩写词定义，符号和缩写词.3 3.1 定义定义3 3.2 符号符号 .3 3.3 缩略语缩略语3 4 焊接知识焊接知识.4 4.1 概要概要. 4 4.2 工艺方法工艺方法4 4.3 母材母材5 4.4 螺柱螺柱7 4.5 螺柱与母材的组合螺柱与母材的组合8 4.6 辅助物辅助物8 4.7 不完整性和纠正措施不完整性和纠正措施8 4.8 焊接设备焊接设备10 4.9 焊接参数焊接参数17 5 质量要求质量要求.17 5.1 概述概述17 5.2 设计评审设计评审17 5.3 设备设备18 5.4 设备明细设备明细.18 5.5 设备维护设备维护18 5.6 生产计划生产计划18 5.7 测量工具及试验设备的校准测量工具及试验设备的校准18 6 焊接工艺规程（焊接工艺规程（WPS）19 6.1 概要概要19 6.2 生产商生产商19 6.3 母材母材19 6.4 焊接方法焊接方法19 6.5 接头接头19 6.6 螺柱螺柱19 6.7 辅助物辅助物20 6.8 焊接电源焊接电源20 6.9 移动的工作机具移动的工作机具20 6.10 采用陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊的焊接变量采用陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊的焊接变量.20 6.11 尖端引弧电容放电螺柱焊的焊接变量尖端引弧电容放电螺柱焊的焊接变量.21 6.12 热条件热条件.21 6.13 焊后热处理焊后热处理.21 6.14 焊后非热处理焊后非热处理.21 7 焊接工艺评定焊接工艺评定21 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 iv 页 12/14/2008 7.1 准则准则21 7.2 焊接工艺试验焊接工艺试验21 7.3 生产前试验生产前试验23 7.4 早先的经验早先的经验23 7.5 焊接工艺认证报告（焊接工艺认证报告（WPAR）24 8 检查和试验检查和试验.24 8.1 概要概要24 8.2 外观检查外观检查24 8.3 弯曲试验弯曲试验25 8.4 扭矩扳手弯曲试验扭矩扳手弯曲试验25 8.5 拉伸试验拉伸试验25 8.6 宏观检查宏观检查25 8.7 射线检查射线检查25 8.8 附加试验附加试验26 9 焊接人员焊接人员.26 9.1 螺柱焊接操作者螺柱焊接操作者26 9.2 焊接监督焊接监督26 10 过程控制过程控制26 10.1 概要概要26 10.2 正常产品试验正常产品试验26 10.3 简化产品试验简化产品试验27 10.4 正常或简化产品试验重复试验正常或简化产品试验重复试验27 10.5 产品在线控制产品在线控制27 10.6 产品标识卡产品标识卡27 10.7 产品非一致性及纠正措施产品非一致性及纠正措施27 10.8 测量工具及试验设备的校准测量工具及试验设备的校准28 附录附录 A（标准的）（标准的） 螺柱焊质量要求螺柱焊质量要求.29 附录附录 B（信息的）（信息的） 厂商焊接工艺规程（厂商焊接工艺规程（WPS）.30 附录附录 C（信息的）（信息的） 焊接工艺评定报告表（焊接工艺评定报告表（WPAR） （采用陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊）（采用陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊）31 附录附录 D（信息的）（信息的） 焊接工艺评定报告表（焊接工艺评定报告表（WPAR） （尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊）（尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊） .34 附录附录 E（信息的）（信息的） 试验结果正常产品试验试验结果正常产品试验 （采用陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊）（采用陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊）37 附录附录 F（信息的）（信息的） 试验结果正常产品试验试验结果正常产品试验 （尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊）（尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊）39 附录附录 G （信息的）（信息的） 产品标识样例产品标识样例41 附录附录 ZA（信息的）（信息的） 参考文献参考文献42 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 v 页 12/14/2008 前言前言 EN ISO 14555：1998 的原文由 CEN/TC 121“焊接”技术委员会，DS 秘书处，与 ISO/TC 44“焊接 及其相关程序”共同协作起草的。 此欧洲标准同样赋予国家标准的地位，既可以原版发行也可以背书，与此标准相抵触的国家标准最 迟在 1999 年 4 月被取消。 CEN 在欧洲委员会和欧洲自由贸易协会的授权下起草此欧洲标准， 并支持 EU 指导命令的基本要求。 按照 CEN/CENELEC 内部章程，下列国家的标准机构被强制贯彻此欧洲标准：奥地利、比利时、捷 克、丹麦、芬兰、法国、德国、冰岛、希腊、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、西 班牙、瑞典、瑞士和英国。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 vi 页 12/14/2008 绪论绪论 电弧螺柱焊的用途主要用于圆柱型部件与工件的焊接。本标准仅涉及螺柱焊接。螺柱焊广泛应用在 桥梁建造（尤其组合结构） 、钢结构、造船业、幕墙安装、车辆制造、设备设计、蒸汽锅炉制造业和 家用器具制造业。 螺柱焊接过程中电弧在螺柱和工件表面间引燃，进行短暂的燃烧；两部件开始熔化并被连接。按照 焊接方法的特性，把螺柱焊分为拉弧螺柱焊和尖端引弧螺柱焊。每种方法都需要与之配套的电源、 驱动调节装置、螺柱和附件（陶瓷套圈等） 。极短的燃弧时间（大约 0.5ms 到 3.0s）和较高的加热、 冷却速度是螺柱焊的特点。一般情况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。 螺柱焊质量不仅仅与严格遵守焊接工艺规程有关，正确完备的驱动机构（焊枪等） ，部件、附件、电 源的状态同样影响焊接质量。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 1 页 12/14/2008 1. 范围范围 此标准包括承受静态及动态载荷的金属材料螺柱焊。它详细的规定、阐述了与螺柱焊接相关的焊接 知识、焊缝质量要求、工艺规程、焊接工艺评定、焊工及产品的焊缝认证试验。 本标准在与当事者相关的合同中注明是适当的，应用标准或受限制的要求文件（今后特指“合同” ， 见 EN729-1）要求证实制造商生产指定质量的焊接构件的能力。 它是在合同中作为一个参考使用的普及样式而被制定。其给出的要求可以被全部采纳，但如果与相 关的结构无关的要求也可以被删除（见附件 A） 。 2参考标准参考标准 本欧洲标准参考使用一些有日期或无日期的标准、和其它一些出版物。这些参考标准在文中适当的 位置被引用，出版物随后列出。对于有日期的参考，对于它们今后的改正版或修正版，只有本欧洲 标准以后的改正版或修订版已经合并它们时，它们才能应用于本欧洲标准。对于无日期的参考，采 用其出版物最新版本。 EN287-1 焊工认证试验熔化焊第一部分：钢 EN287-2 焊工认证试验熔化焊第二部分：铝及铝合金 EN288-1：1992 金属材料焊接工艺规程及其认证第一部分：熔化焊基本规则 EN288-3 金属材料焊接工艺规程及其认证第三部分：钢材料电弧焊焊接工艺试验 EN288-4 金属材料焊接工艺规程及其认证第四部分：铝及铝合金材料电弧焊焊接工艺试验 EN288-6 金属材料焊接工艺规程及其认证第六部分：相关的过去经验认证 EN288-8 金属材料焊接工艺规程及其认证第八部分：预生产前焊接试验认证 EN439 焊接消耗品电弧焊接及切割用保护气体 EN573-3 铝及铝合金化学成分及产品规格表第三部分：化学成分 EN719 焊接监督任务及职责 EN729-1 焊接质量要求金属材料熔化焊第一部分：选择及使用方针 EN729-2 焊接质量要求金属材料熔化焊第二部分：全面质量要求 EN729-3 焊接质量要求金属材料熔化焊第三部分：正常质量要求 EN729-4 焊接质量要求金属材料熔化焊第四部分：基本质量要求 EN1418：1997 焊接人员金属材料全机械化和自动焊焊接人员认证试验 EN1435 焊缝非破坏性检验焊接接头的射线检验 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 2 页 12/14/2008 EN10025+A1 非合金热轧结构钢供货技术条件（包括附录 A1：1993） EN10028-2 用于压力产品的钢制板材第二部分：耐热合金、非合金钢 EN10088-1 不锈钢第一部分：不锈钢目录 EN10204 金属材料检验文件样式 EN20898-1 扣件机械性能第一部分：螺钉、螺栓、螺杆、柱头螺栓（ISO898-1：1988） EN24063 金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号（ISO4063：1990） EN60974-1 电弧焊设备安全要求第一部分：焊接电源（IEC974-1：1989，修改版） EN ISO6947 焊接焊接位置倾斜和旋转角度的定义 EN ISO13918 焊接电弧螺柱焊的螺柱和陶瓷套圈 ISO426-1 生产的铜-锌合金化学成分及产品规格表第一部分：无铅及特殊铜-锌合金 ISO/DIS857 焊接及应用工艺焊接及钎焊工艺词汇 ISO5828 电阻焊设备水冷接线片终端和二级接线电缆尺寸和物理属性 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 3 页 12/14/2008 3定义、符号、缩略语定义、符号、缩略语 3.1 定义定义 针对于本标准的用途，ISO/DIS857 给出的，按照 EN719，EN729-1，EN1418 和 EN288-1 及下列定 义可应用于螺柱焊。 3.1.1 焊接消耗品：焊接消耗品： 焊接消耗品在本标准的含义是指通过螺柱焊被附加的螺柱、 圆柱销和其它零部件。 3.1.2 辅助品：辅助品：陶瓷套圈和保护气体。 3.1.3 螺柱焊操作者：螺柱焊操作者：螺柱焊接设备的操作人员，他们应该非常熟悉螺柱焊的工作条件、环境。他们 有相关的知识去操作设备，合理的调节设备来正确的完成焊接过程，在整个过程中应注意接触良好， 合适的工件电缆连接和分布一致的磁性材料。在特殊情况下（大批量生产的工厂）一个合适的辅助 人员经过适当的培训和指导可以从事焊接操作。 3.1.4 螺柱直径：螺柱直径：在采用陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊中，直径的含义是指焊缝根部的直径。在 所有其它螺柱焊接方法中，直径的含义是指凸缘上部的直径。 3.1.5 电流强度：电流强度：电弧稳定燃烧时的焊接电流值（不适用于电容放电） 。 3.1.6 焊接时间：焊接时间：焊接电弧引燃与熄灭的时间差。 3.1.7 提升高度（图提升高度（图 2 中中 L） ：） ：螺柱提升机构动作后，在提升位置螺柱尖端与工件表面间的距离。对 于尖端引弧，定义适用引弧间隙。 3.1.8 插入：插入：螺柱向着工件表面的轴向运动。 3.1.9 伸出量（图伸出量（图 2 中中 P） ：） ：不受限制的，也就是弹性的提升机构，在螺柱正对工件的最初位置，螺 柱尖端与支撑装置表面间的距离。 3.1.10 磁偏吹：磁偏吹：因磁性作用电弧偏离螺柱轴线方向。 3.1.11 助熔剂：助熔剂：螺柱端部焊缝上的铝片或铝屑。电弧将其熔化，清理和脱氧母材表面。 3.2 符号符号 针对于本标准的用途，下列符号被采用： C（毫法） 电容量； d（毫米） 螺柱直径； I（安培） 电流强度； tw（毫秒或秒） 焊接时间； U（伏特） 充电电压； W（瓦特秒） 额定功率。 3.3 缩略语缩略语 针对于本标准的用途，下列缩略语被采用： CF 陶瓷套圈； DS 拉弧螺柱焊； HAZ 热影响区； L 提升高度； NP 无保护； P 伸长量； PA 平焊； PC 横焊； PE 仰焊； SG 保护气体； TS 尖端引弧螺柱焊； WPS 焊接工艺规程； WPAR 焊接工艺评定； pWPS 预备的焊接工艺规程； INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 4 页 12/14/2008 4焊接知识焊接知识 4.1 概要概要 本节给出了螺柱焊符合要求的产品和控制的一般性指导。 4.2 工艺方法工艺方法 4.2.1 拉弧螺柱焊（拉弧螺柱焊（DS） 4.2.1.1 概要 此工艺方法使用焊枪或焊接机头可以进行机械化或自动化焊接。拉弧螺柱焊的工作步骤图 1 举例说 明。螺柱插入螺柱夹持器中，如果必要在工件上配装一个陶瓷套圈（见图 1a）)。在焊接过程开始时， 螺柱被机械装置提升，开始是引导电弧，然后是主电弧，在螺柱尖端和工件间燃烧（见图 1b）)。于 是螺柱端面和母材熔化。当焊接时间达到要求的时间，螺柱被作用一个极限作用力（100N而插 入熔池中，同时电流开关被关闭（见图 1c）。陶瓷套圈被去除（见图 1d）。图 2 反映使用陶瓷 套圈过程的步骤。 图 1a）应用螺柱 图 1b）提升引弧 图 1c）插入 图 1d）焊好的螺柱 图 1 拉弧螺柱焊操作程序 图 2 拉弧螺柱焊过程中的螺柱移动 不同的工作范围，不同焊接时间和不同的电弧、熔池保护方式都有与其相适应的螺柱焊接设备。 4.2.1.2 方法 三种工艺方法的区别被列举出（见表 1） ： 带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊（见 4.2.1.2a） ） ； 短周期拉弧螺柱焊（见 4.2.1.2b） ） ； 电容放电拉弧螺柱焊（见 4.2.1.2c） ） 。 表表 1：不同的拉弧螺柱焊接工艺的工作范围：不同的拉弧螺柱焊接工艺的工作范围 工艺方法工艺方法 焊接时间焊接时间 tw （ms） 螺柱直径螺柱直径 d (mm) 电流强度电流强度 I （A） 熔池保护熔池保护 最小板厚最小板厚 带陶瓷套圈或保 护气体的拉弧螺 100 3 到 25 300 到 3000 CF 1/4d，但不小于 1mm1 ） INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 5 页 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 电容放电拉弧螺 柱焊 10 3 到 10 一直到 3000（最 高） NP， （SG） 1/10d，但不小于 0.5mm 1）最小的板厚避免烧穿。其它的应用要求提倡更大的厚度。 当使用短周期工艺大能量工艺（较窄的熔化区）或电容放电工艺时，螺柱尖端应与工件上熔深 的形状匹配，并要求更高的加工（166圆锥等） 。 a) 带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊 此工艺方法常被用于 3mm 到 25mm 直径范围的螺柱，焊接时间 100ms 到 3000ms 。它经常使用陶 瓷套圈作为熔池保护，在特殊情况下也仅用气体保护或不用保护焊接熔池。这是在生产中主要使用 的方法。最小板厚 CF 保护为 1/4 螺柱直径，SG 保护为 1/8，但都不能小于 1mm。 b) 短周期拉弧螺柱焊 使用特殊的设备可以使焊接时间降低到 100ms 以下。 这种改进的工艺适用的螺柱直径一直到 12mm， 但用于气体保护的8mm到12mm 直径的短周期拉弧螺柱焊常常被用作阻止增大的气孔倾向而使用。 有较窄的熔化区和适度的热输入，所以一直到 12mm 直径的螺柱也可以焊接到较薄的工件上。陶瓷 套圈可促进 10mm 到 12mm 直径螺柱焊接时焊缝环的形成。 一直到 8mm 直径的螺柱， 常常采用不保 护焊接熔池的方式进行焊接，而且提倡采用有缩锻凸缘的螺柱来提供比等轴径螺柱更大的焊缝面积 从而获得比等轴径螺柱更大的抗拉强度，焊缝区的气孔可忽视。最小板厚为 1/8d，但不小于 0.6mm。 c） 电容放电拉弧螺柱焊 使用电容放电焊接电源可以获得非常短的焊接时间 （10ms） 。 焊接的螺柱直径范围从3mm到10mm。 最小板厚 1/10d，但不小于 0.5mm。工艺过程与短周期拉弧螺柱焊相似但最高电流可以达到 3000A。 4.2.1.3 熔池保护 下面给出了不同技术在熔池保护上的区别： 陶瓷套圈（CF） ， （见 4.2.1.3a ） ） ； 保护气体（SG） ， （见 4.2.1.3b ） ） ； 无保护（NP） ， （见 4.2.1.3c） ） 。 a） 陶瓷套圈（CF） 陶瓷套圈在焊缝周围形成一个燃烧室，通过对电弧和熔滴进行保护而使焊缝得到保护。形成的较小 空间而使电弧收缩并减少热量损失和冷却速度。陶瓷套圈仅能阻止少量的空气进入熔池。当螺柱被 插入熔池时，它迫使熔融的金属添满空间形成一个环绕螺柱的环形焊缝。所以适用全位置焊接。陶 瓷套圈仅能使用在一个焊缝上，并且焊缝凝固后应去除。 b） 保护气体（SG） 在气体保护螺柱焊中弧柱区中的空气被外界供应的保护气体所代替，这大大减少了气孔的形成。钢 和其它绝大部分金属使用含氩 82%、二氧化碳 18%（EN439-M21）的混合气体作为保护气。铝及其 合金使用纯度 99.99%的氩气（EN439-I1）作为保护气。 保护气体改变了电弧状态，影响工件和螺柱的熔化，并且通过表面张力改变焊环和熔深的形状。按 照 EN ISO6947 首选 PA 焊接位置是基本的原则。使用附加的陶瓷套圈可以改善焊环的形状和将电弧 约束在最接近的工件区域。 c） 无保护（NP） 无保护螺柱焊只能在使用小直径螺柱（小于 10mm）和采用较短的焊接时间（小于 100ms）的情况 下采用。焊接区严重氧化、较大的气孔倾向、不规则的焊缝是此工艺方法的不足。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 6 页 12/14/2008 4.2.2 尖端引弧电容放电螺柱焊（尖端引弧电容放电螺柱焊（TS） 尖端引弧电容放电螺柱焊有两种工艺技术： 接触引弧； 间隙引弧。 在接触引弧中，将螺柱插入机器的螺柱夹紧器中（见图 3a） ） ，然后用尖端点顶在部件的焊接表面上 （见图 3b） ） 。焊枪中的弹簧将螺柱压紧在金属上。一旦电容电源开关开启，尖端点汽化同时电弧被 引燃（见图 3c） ） ，螺柱继续向金属板移动，最后停留在凝固的金属里（见图 3d） ） 。焊接时间3ms。 间隙引弧与上述的技术不同，焊接开始前，螺柱按说明被夹持，与工件的距离可调节（见图 3a） ） 。 当电容器组被开启，螺柱向金属表面移动，接下来的工艺过程就像上面描述的（见图 3 b）c）d） ） 。 大约 1ms 的焊接时间就可以完成，而且焊接铝及其合金也可以不用保护气。 推荐的板厚应该1/10d 但不小于 0.5mm。 图 3a） 图 3b） 图 3c） 图 3d） 图 3：尖端引弧电容放电螺柱焊主要焊接过程 4.3 母材母材 4.3.1 概要概要 短暂的电弧导致螺柱和母材开始熔化，混合的熔池形成接头，焊接热影响区的性能也发生了改变。 这种现象与其它各种螺栓焊接方式不同。一般来说，焊缝中螺柱金属材料要多于母材金属。通常， 母材上的焊接区都大于螺柱截面，因此从焊缝到螺柱的过渡区的强度和应变性能将着重进行试验， 应特别注意淬火脆化。 母材表面应清理干净。可以通过机械或化学的方法，将涂层、锈、脏物、油脂及不可焊接的金属覆 盖物应从焊接区域去除。带有锈层的母材应被彻底的打磨。表面的准备在 WPS 中应详细规定。焊接 时间较短（小于 50ms）时，表面更加需要特别仔细的清理。 表表 2：带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱和母材金属典型组合的焊接性：带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱和母材金属典型组合的焊接性 母材金属母材金属 螺柱材料螺柱材料 EN288-3/组别组别 1、23) EN288-3/组别组别 4、5 EN288-3/组别组别 9 EN288-4/组别组别 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 页 12/14/2008 1) 一直到 10mm 直径和用气体保护焊接位置 PA。 2) 仅使用短周期拉弧螺柱焊。 3) 最大抗拉强度 ReH460N/mm2。 焊接性关键词： -：不可焊接 a：很好的可焊性适合任何应用，例如力的传递。 b：可焊的适当的力的传递。 c：可焊的仅适当的热的传递。 表表 3：尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊螺柱和母材金属典型组合的焊接性：尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊螺柱和母材金属典型组合的焊接性 母材金属母材金属 螺柱材料螺柱材料 EN288-3/组别组别 1、2、 3、 4和含碳量到和含碳量到0.3% 的碳素钢的碳素钢 EN288-3/组别组别 1、2、3、4 和镀 锌钢和覆膜最大厚度 和镀 锌钢和覆膜最大厚度 25m 的金属覆膜板的金属覆膜板 EN288-3/ 组别组别 9 铜和无铅铜 合金例如 铜和无铅铜 合金例如 CuZn37 EN288-4/ 组别组别 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 焊接性关键词： -：不可焊接 a：很好的可焊性适合任何应用，例如力的传递。 b：可焊的适当的力的传递。 4.3.2 带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊母材金属带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊母材金属 适合此种螺柱焊接方式的母材在表 2 中列出。EN288-3 组别 2 中最大抗拉强度小于 460N/mm2和 EN288-3 组别 9 中除了对热裂敏感的母材金属都可以焊接。 焊接表面保持干燥并保持自由状态，无拘束力。如果温度低于 5，需要进行合适的预热。由于焊 接性的原因，含碳量应0.2%。 合同和应用标准可能允许使用其它牌号等级的钢和像无铅黄铜的其它金属进行拉弧螺柱焊，在这种 情况下，附加的或在条款 7 中描述的其它试验可以被要求。 4.3.3 尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊母材金属尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊母材金属 适合此种螺柱焊接方式的木母材在表 3 中列出。 合同和应用标准可能允许使用其它牌号等级的钢和像无铅黄铜的其它金属进行拉弧螺柱焊，在这种 情况下，附加的或在条款 7 中描述的其它试验可以被要求。 4.4 螺柱螺柱 4.4.1 带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱材料带陶瓷套圈或保护气体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。 如果强化程度较小，非合金钢螺柱是适于焊接的，一般含碳量0.18%属于这种情况。易切削钢通常 是不适合焊接的。 表表 4：带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱材料：带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱材料 标准标准 牌号等级牌号等级 脱氧方式脱氧方式 EN10025 S2351) FF INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 8 页 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) 冷成型材料不要求冲击试验。 4.4.2 尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊螺柱材料尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电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：尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊螺柱材料：尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊螺柱材料 标准标准 牌号等级牌号等级 EN20898-1 4.8（可焊接的） EN10088-1 1.4301 1.4303 ISO426-1 CuZn37（无铅） EN573-3 ENAW-AlMg3 ENAW-Al99.5 4.4.3 螺柱形状螺柱形状 螺柱尖端的形状与其它各种工艺方法和材料不同。螺柱的形状、尺寸、材料和陶瓷套圈都按 EN ISO13918。 4.5 螺柱与母材材料的组合螺柱与母材材料的组合 各种材料的焊接性和依靠螺柱焊接方法而推荐的螺柱和母材材料组合在表 2 和表 3 中给出： 带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊螺柱和母材金属典型组合（见表 2） ； 尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊螺柱和母材金属典型组合（见表 3）. 其它的组合也可被焊接，但必须通过详尽的工艺试验证明其焊接性。 4.6 辅助物辅助物 根据不同的工艺方法，使用陶瓷套圈和/或保护气体保护或收缩电弧。陶瓷套圈根据螺柱形式和直径 正确选用。注意下列几点： 陶瓷套圈应被压紧在母材金属上； 陶瓷套圈应与使用的螺柱中心对齐。陶瓷套圈与螺柱的接触如果倾斜或不平，会形成倾斜的环并 妨碍螺柱的插入； 陶瓷套圈应储存在干燥的环境下； 在氢致裂纹敏感的情况下，陶瓷套圈应在高温下干燥（900以上 1h） 。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 9 页 12/14/2008 在特殊情况下（铝及其合金或 CrNi 合金钢的拉弧螺柱焊） ，可能需要使用保护气体。保护气体由一 个能保证气体一致、无湍流装置供给。注意下列几点： 保护气体在螺柱一侧应被密封； 焊接区中的空气在焊接前应被保护气体排除，所以应该遵守规定的预送气时间； 在焊接铝及其合金的情况下，特别注意气体保护是一个要素。 4.7 不完整性和纠正措施不完整性和纠正措施 表 6 到 9 列出了焊缝不完整性和纠正措施。 表表 6：带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊的不完整性和纠正措施：带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊的不完整性和纠正措施 外观检查外观检查 序号序号 通常外貌通常外貌 可能的原因可能的原因 纠正措施纠正措施 1 焊环是规则的、光亮的和完整的。 焊后长度在公差范围内。 正确参数。 无 2 焊缝直径减少。 长度太长。 不适当的插入或提升。 焊接能量太高。 提高插入力，检查套圈对 中，检查提升。 降低电流和/或时间。 3 减少的、不规则的和灰暗的焊环。 长度太长。 焊接能量太小。 陶瓷套圈没有烘干。 提高电流和/或时间。 在烘箱中烘干套圈。 4 焊环不对中。 咬边。 磁偏吹影响。 陶瓷套圈不对中。 见表 9。 检查对中。 5 焊环高度减少，光亮的，较大面积的侧边金属。 焊后长度太短。 焊接能量太高。 插入速度太高。 减小电流和/或时间。 调整插入装置和/或节气阀。 断裂试验断裂试验 6 母材撕开。 正确参数 无 7 充分的变形后断裂在焊环上部。 正确参数 无 8 焊缝撕开。 较多的气孔。 焊接能量太小。 金属不适合螺柱焊。 提高电流和/或时间。 检查化学成分。 9 热影响区断裂。 灰暗的断口表面，没有充分的变形。 母材金属含碳量太高。 母材金属不适合。 检查母材金属。 提高焊接时间。 如需要可预热。 10 焊缝断裂。 白亮形貌。 焊剂含量太高 焊接时间太短。 检查焊剂质量。 增加焊接时间。 11 母材金属层状撕裂。 母材包含非金属物。 母材金属不适合。 表表 7：短周期拉弧螺柱焊的不完整性和纠正措施：短周期拉弧螺柱焊的不完整性和纠正措施 外观检查外观检查 序号序号 通常外貌通常外貌 可能的原因可能的原因 纠正措施纠正措施 1 规则的焊环，无可见缺陷。 正确参数。 无 2 局部焊缝。 焊接能量太小。 极性错误。 提高电流和/或时间 使用正确的极性。 3 焊环很不规则。 焊接时间太长。 减少焊接时间。 4 表面气孔。 焊接时间太长。 电流太小。 熔池保护不良。 减少焊接时间。 提高电流。 供给合适的保护气体。 5 焊环偏斜。 磁偏吹的影响。 见表 9。 断裂试验断裂试验 6 母材撕开。 正确参数 无 7 充分的变形后断裂在焊环上部。 正确参数 无 8 热影响区断裂。 母材金属含碳量太高。 母材金属不适合。 检查母材金属。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 10 页 12/14/2008 9 熔深较小。 热输入太低。 极性错误。 提高热输入。 使用正确的极性。 表表 8：尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊的不完整性和纠正措施：尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊的不完整性和纠正措施 外观检查外观检查 序号序号 通常外貌通常外貌 可能的原因可能的原因 纠正措施纠正措施 1 焊环周围较小的熔滴溅落区，无可见缺陷。正确参数。 无 2 凸缘与母材间有间隙。 焊接能量太小。 插入速度太低。 母材支撑的不充分。 提高焊接能量。 使用正确的插入速度。 提供支撑。 3 相当大的熔滴溅落区。 焊接能量太高和/或不充分 的插入速度。 减少焊接能量。 提高插入速度。 4 熔滴溅落区偏心。 磁偏吹的影响。 见表 9。 断裂试验断裂试验 5 母材撕开。 正确参数 无 6 焊环上部断裂。 正确参数 无 7 焊缝断裂。 焊接能量太低。 插入速度太低。 母材金属、螺柱不适合。 提高焊接能量。 提高插入速度。 更换母材金属或螺柱。 8 背面变形。 焊接能量太高。 压力太高。 焊接工艺不适合。 母材太薄。 减少焊接能量。 减少压力。 使用间隙焊接工艺代替接 触焊接工艺。 增加母材金属厚度。 表表 9：磁偏吹的影响和一些可能的矫正措施：磁偏吹的影响和一些可能的矫正措施 序号序号 原因原因 矫正措施矫正措施 A INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 11 页 12/14/2008 B C 注意：电弧磁偏吹是与电流强度成比例，并且对称添加的大量固定夹和添加的补偿质量的物体或（在使用附加焊接电 缆焊枪的情况下）焊枪沿着垂轴的转向都影响电弧磁偏吹。它只使母材一边熔化，而且使焊缝材料中的气孔增加。 4.8 焊接设备焊接设备 4.8.1 带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊焊接设备带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊焊接设备 4.8.1.1 概要 焊接设备由电源、控制单元、可移动的工作夹具和焊接电缆组成。 4.8.1.2 电源 电源是供应直流电的整流器或变换器。它们适合短暂的、较高的负载。最大的标准螺柱焊接使用最 高电流强度大约 3000A，而效率为 3%10%，这意味着更高的电流，系统相对比较轻便和紧凑，空 载电压在 70V100V 之间并符合 EN60974-1。 注意：电流强度在整个范围可以无级调速，系统一元化恒流控制尤其有利。 4.8.1.3 控制单元 控制单元按照希望的到的焊接时间开关焊接电流。它们也控制焊枪的移动。电源和控制单元在大部 分系统（紧凑系统）被整和。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 12 页 12/14/2008 A=螺柱 图图 4a） ：扭矩扳手弯曲试验） ：扭矩扳手弯曲试验 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 13 页 12/14/2008 d=螺柱直径+0.3mm d1=制造商可以根据螺柱大小自由选择 s=根据工具尺寸 图图 4b） ：弯曲试验工具） ：弯曲试验工具 图图 4：所谓的扭矩扳手弯曲试验的例子：所谓的扭矩扳手弯曲试验的例子 A=螺柱 B=钢螺母 C=垫圈 D=套管 E=焊环 F=工件 图图 5：带螺纹螺柱的拉伸试验样例：带螺纹螺柱的拉伸试验样例 注意：无螺纹螺柱应使用任何可以提供要求拉力的设备进行拉伸试验直到断裂，例如图 6 和 7。 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 14 页 12/14/2008 A=螺柱 B=焊缝 C=杠杆 D=剪切连接环 E=水平螺杆 F=液压缸 图图 6：剪切连接拉伸试验样例：剪切连接拉伸试验样例 A=螺柱 B=工件 C=拉伸装置 图图 7：无螺纹螺柱拉伸试验样例：无螺纹螺柱拉伸试验样例 INTERNATIONAL STANDARD ISO 14555：1998（E） zjp 第 15 页 12/14/2008 X=30尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊 X=60带陶瓷套圈或保护气体的拉弧螺柱焊和短周期拉弧螺柱焊 A=螺柱 B=工件 C=管 图图 8a) X=30尖端引弧电容放电螺柱焊和电容放电拉弧螺柱焊 X=60带陶瓷套圈或保护