上海悦仕焊接技术

在电弧螺柱焊中，针对不同厚度/材质的螺柱，焊接时间与电流衰减曲线的设置需遵循“能量匹配”原则，即确保热输入与材料熔化和焊缝成型需求相匹配。以下是具体计算与设置方法：

一、核心计算逻辑

1. 热输入公式
   总热输入 $Q=\eta \cdot {\int }_0^{t}I(t{)}^2\cdot R(t)dt$

• η：热效率系数（通常取0.7-0.9）

• I(t)：瞬时焊接电流（含衰减曲线）

• R(t)：电弧电阻（与材料、温度相关）

• t：焊接时间

2. 熔深控制方程
   熔深 $H\propto \sqrt{\frac{Q}{d\cdot \lambda }}$

• d：螺柱直径

• λ：材料热导率（铝合金≈150 W/m·K，不锈钢≈16 W/m·K）

二、分材质/厚度参数设置策略

1. 薄螺柱（<10mm）

• 不锈钢（如316L）

• 焊接时间：0.8-1.2s（需配合脉冲电流）

• 电流衰减：初始电流=1.5倍基值，衰减率=50A/ms

• 理由：薄件需快速建立熔池，衰减过快易导致未熔合。

• 铝合金（如6061）

• 焊接时间：0.6-0.8s

• 电流衰减：初始电流=2倍基值，衰减率=80A/ms

• 理由：高热导率要求“高能量密度+短作用时间”。

2. 厚螺柱（>20mm）

• 碳钢（如Q345）

• 焊接时间：2.0-3.0s（分段控制：预热1.0s+焊接2.0s）

• 电流衰减：预热段衰减率=20A/ms，焊接段=40A/ms

• 理由：分段控制避免熔池过热。

• 钛合金（如TC4）

• 焊接时间：1.5-2.0s

• 电流衰减：初始电流=1.2倍基值，衰减率=30A/ms

• 理由：钛合金熔点高（1668℃），需延长高温停留时间。

三、动态参数调整方法

1. 飞溅控制

• 当飞溅率>5%时，降低电流衰减率（ΔI/Δt↓）或缩短焊接时间。

2. 熔深均匀性

• 通过X射线检测熔深标准差，若σ>0.3mm，调整电流波形为“双峰”模式（预脉冲+主脉冲）。

3. 热影响区控制

• 对淬火倾向材料（如马氏体不锈钢），采用“前高后低”衰减曲线，减少高温停留时间。

四、工程实践建议

1. 螺柱直径匹配

• 焊接时间与螺柱直径呈平方关系（$t\propto d^2$），需同步调整。

2. 环境补偿

• 低温环境（<10℃）时，焊接时间延长10%-15%以补偿散热损失。

3. 设备限制

• 普通电源电流衰减率<100A/ms时，优先通过调整焊接时间控制热输入。

通过结合数值模拟（如COMSOL热场仿真）和工艺试验（正交法优化参数），可进一步实现参数精细化控制。实际应用中建议建立材质-厚度-参数的数据库，通过查表法快速设定初始参数，再基于首件检测结果微调。