螺柱焊原理

第8讲螺柱焊简介

将金属螺柱或类似的其他金属紧固件（栓、钉等）焊到工作（一般为板件）上去的方法叫做螺柱焊，通常用英文简称SW（STUD WELDING）表示。螺柱焊可以代替铆接或钻

孔螺丝紧固等。它广泛应用于汽车、造船、机车、航空、机械、锅炉、化工设备、变压器

及大型建筑结构等行业。实现螺柱焊接的方法有电阻焊、摩擦焊、爆炸焊及电弧焊等多种，这里指的是电弧法

螺柱焊（STUD ARC WELDING）。电弧法螺柱焊在使用设备及焊接技术方法上有其特殊性，

而其他螺柱焊接方法均采用传统设备，仅仅焊接夹具有所改变，例如：电阻法螺柱焊其实

就是电阻焊中的T形焊，是凸焊的一种。电弧法螺柱焊又可根据其所用焊接电源不同而分为三种基本形式：

第一种是稳定电弧螺柱焊，螺柱端部与工件表面之间产生稳定的电弧过程，电弧作为热源在工作上形成熔池，同时螺柱端被加热形成熔化层，在压力（弹簧等机械压力）作用

下将螺柱端部浸入熔池，并将液态金属全部或部分挤出接头之外，从而形成再结晶的塑性

连接或再结晶与重结晶混合连接接头。这种螺柱焊的电源一般是弧焊整流器（可控整流或不控整流）、焊接逆变器或直流弧发电机，即普通弧焊电源就可以。稳定电弧螺柱焊通常

称作电弧螺柱焊（ARC STUD WELDING），也有资料称作标准螺柱焊。电弧螺柱焊的电弧放电是持续而稳定的电弧过程，焊接电流不经过调制，焊接过程中焊接电流基本上是恒定

的。第二种是不稳定电弧螺柱焊，与上述方法不同之处在于供电电源是电容器组，电容器

在螺柱端部与工作表面间的放电过程是不稳定的电弧过程，即电弧电压与电弧电流瞬时在变化着，焊接过程是不可控的。这种稳定电弧螺柱焊通常称作电容放电螺柱焊或电容储能

螺柱焊，有些资料亦称作尖端放电螺柱焊。

第三种电弧法螺柱焊的基本形成是电弧电流经过波形控制的电流螺柱焊，通常称作短周期螺柱焊（SHORT CYCLE STUD WELDING）或短时间螺柱焊（SHORT TIME STUD

Ｒ．Ｔｆｉｌｌｍｉｃｈ．等：建筑工程中的螺柱焊接技求（２）——螺柱焊接技术在组合结构中的应田　

建筑工程中的螺柱焊接技术（２）　

一螺柱焊接技术在组合结构中的应用　

Ｒ．Ｔｒｉｌｌｍｉｃｈ　（德国焊接学会德国）　

付继飞张友权　

（冶金部建筑研究总院北京１０００８８）　谢晓东程惠　（北京永创螺柱焊接技术研究应用中心北京　１００１０１）　

ＳＴＵＤ　ＷＥＬＤＩＮＧ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮ　ＢＵＩＬＤＩＮＧ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ（２）　

—ｃｏＭＰｏｓＩＴＥ　ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ　ＷＩＴＨ　Ｋ６ＣＯ　ＳＴＵＤ　ＷＥＬＤＩＮＧ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　

Ｒ　１　ｒｌＩｌｍｌｃｈ　

（ＤＶＳ　Ｇｅｒｍａｎｙ）　

ｄｉｆｅｉ　Ｚｌ￣ｎｇ　Ｙｏｕｑｕａｎ　

（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｒ￣ｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ柚ｄ　Ｃｏｎｓｔ￣ｃｔｉｏｎ．ＭＭＩ　Ｂ　ｎｇ　１０００８８）　

Ｘｉｅ　Ｘｉａｏｄｏｎｇ　Ｃ，ｉ￣ｎｇ　Ｈｕｉ　

（Ｂａｉｉ，￣ＷｉａｔｕｔｅｓＣｅｎｔｒａｌＲ￣ｒｅｈ　ａＩ｜ｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ　ＳｔｕｄＷｅｌｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｂ￣ｉｊｉｎｇ　１００１０１）　

０前言　钢材具有高抗拉性和优良的延展性，混凝土材料具有很　强的抗压能力和抗腐蚀能力．这两种材料的合理结合所产生　

的新性能在钢筋混凝土结构中早已为人们所知。　钢混凝土组合结构具有以下优点：　（１）截面尺寸小，承载力高；（２）延展性好．抗震能力强；　（３）外包混凝土和内填混凝土提高了结构的耐久性；（４）使小　截面大跨度结构成为可能，获得大柱距、高净空的自由空间；　（５）钢结构安装速度快，为混凝土施工提供了条件；（６）易拆　除回收．钢与混凝土容易分离；（７）剪力钉可通过螺柱焊实现　

・陕速可靠的焊接；（８）由于其经济合理，当跨度为４０－－８０ｍ时　

是桥梁结构的首选形式。　作为组合结构中钢一混凝土连接的剪力连接件必须能　

紧固件技术　

新疆王加凡　

电弧螺柱焊用圆柱头焊钉（以下简称　

焊钉），俗称栓钉、剪力钉，主要用于钢　

结构工程中各类结构的抗剪（如楼层　

板）、埋设与锚固（如柱脚）。产品标准　

为ＧＢ／Ｔ１０４３３—２００２。　焊钉的焊接一般称之为电弧螺柱焊　（以下简称螺柱焊），是通过螺柱焊机将　

焊钉焊到一定结构件上的一种方法。由于　

螺柱焊操作简便，不用清理焊渣，不需要　

机械加工，只要接通电源，就可以进行室　外钢结构工程项目的现场施工。非常节省　

操作时间和建设成本。因此，在钢结构行　

业中的应用越来越广泛。适用于高层钢结　

构建筑、工业厂房与民用建筑、公路铁路　

桥梁、塔架、交通设施建筑、机场、大型　

仓储库房、起重机械及其它钢结构等。　

一、什么是螺柱焊　

一１　４一　螺柱焊是将焊钉的一端与基体（Ｈ型　钢、工字梁、板件或管件）表面接触，在　

焊钉与基体之间通电引燃电弧，待焊钉端　部金属和基体表面金属加热到合适温度，　

并熔化形成一定的熔池后，给焊钉施加一　

定压力推入焊接熔池并冷却，以形成焊接　接头的方法。焊接设备主要由螺柱焊机和　

专用的焊枪组成。　

二、螺柱焊的特点　

１．操作简便　只要有电源，就可以在室外工程现场　

进行批量焊接。　

２．效率高。成本低　螺柱焊相对于其它焊接方法的优点，　

在于焊接效率上。根据不同的直径和不同　

的焊接功率，一分钟内可以焊接ｌ０—３５只　

焊钉。

　焊钉通过多工位冷镦机大批量镦锻成　

型，加上引弧结的铆接，生产效率也很　

高，对于高效率的焊接、批量生产的焊　

钉，加上只数万元一台的螺柱焊机，其购　

置费用也相对较低。因此，螺柱焊的成本　

是比较低的。　

３．应用领域广　螺柱焊可以代替铆接，也可以代替钻　

孔后通过螺栓、螺母紧固等，因为焊接的　

结构不需要钻孔，不会造成泄漏。螺柱焊　

的接头强度可以大于螺柱本身强度。在镀　

层或高合金板材焊接后，背面没有印痕。　

能进行多方位焊接，可以焊接到位置很狭　小或受限制的垂直隔板上。螺柱焊接过程　

是短时间、大电流和较小的熔深。　

紧固件 电弧螺柱焊用螺柱和瓷环

紧固件是机械装配中常用的零件，其作用是连接和固定零部件。在紧固件中，螺柱是一种常见的紧固件，而电弧焊用螺柱和瓷环则是螺柱的一种特殊形式。

电弧焊用螺柱和瓷环主要应用于电弧焊领域，用于固定焊条或电极。它与普通螺柱相比，具有更高的耐热性和耐腐蚀性。由于焊接过程中会产生高温和腐蚀性气体，因此需要使用特殊的材料来制作螺柱和瓷环，以确保焊接质量和安全。

让我们来了解一下电弧焊的原理。电弧焊是利用电弧产生高温来熔化焊接材料，然后通过冷却固化，实现焊接的一种方法。在焊接过程中，需要将焊条或电极固定在焊接位置上，以便焊工能够稳定地进行焊接操作。而电弧焊用螺柱和瓷环就是用来实现这一目的的。

电弧焊用螺柱通常由高温合金材料制成，这种材料具有较高的耐热性和耐腐蚀性，能够在高温和腐蚀性气体环境中长时间工作而不受损。而瓷环则是由陶瓷材料制成，具有良好的绝缘性能和耐高温性能，能够有效地防止电弧从螺柱传导到其他部位，保证焊接的安全性。

电弧焊用螺柱和瓷环的安装方法与普通螺柱类似，需要将螺柱穿过焊接位置的孔，并通过螺纹与其他部件连接。在安装过程中，需要注意螺柱的紧固力度，以确保焊条或电极的稳定性和焊接质量。同时，还需要注意瓷环的放置位置，以确保其能够有效地隔离电弧。

电弧焊用螺柱和瓷环的选择应根据具体的焊接要求来确定。首先需要考虑焊接材料的特性，确定所需的焊接电流和电压范围。然后根据焊接位置和环境条件，选择合适的螺柱材料和瓷环规格。最后，根据焊接设备的要求，确定螺柱和瓷环的安装方法。

电弧焊用螺柱和瓷环是电弧焊中不可或缺的紧固件。它们通过固定焊条或电极，保证焊接的稳定性和安全性。在选择和使用这些紧固件时，需要考虑焊接材料的特性和环境条件，并遵循正确的安装方法。通过合理使用电弧焊用螺柱和瓷环，可以提高焊接质量，确保焊接操作的安全性和可靠性。