1.2  螺柱焊技术概述

1.2.1螺柱焊概述

螺柱焊是由接触焊发展而来的，其原理是金属螺柱与其他工件的接触面在焊接热源的作用下被加热，同时施加压力使之形成原子间结合。从焊接热源的角度考虑，弧焊、电阻焊、摩擦焊、爆炸焊等均可用于螺柱焊，只需配备一个具有螺柱夹持功能并能控制压力加载的焊枪；从应用范围看，螺柱焊由于其工序简单可靠，效率高，成本低等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、化工及建筑等行业，以取代螺纹紧固及铆接[2]。

实现金属螺柱焊接的方法很多，可以采用电弧焊、电阻焊、摩擦焊、爆炸焊及电渣焊等焊接方法。电弧螺柱焊在设备和技术方法上有一定的特殊性，其原理与焊条电弧焊非常相似，区别在于螺柱是没有药皮的焊条，同时也是被焊接的工件之一；而利用其他热源的螺柱焊，通常在原有设备的基础上改造，使之适用于螺柱焊接。摩擦螺柱焊也就是在连续驱动摩擦焊的基础上将原有工件夹持机构改造为螺柱夹持机构，同时用金属螺柱代替摩擦工件，其焊接工艺与普通摩擦焊相同。电阻螺柱焊实质就是凸焊的一种，其焊接工艺参数与普通电阻焊一样。

1.2.2螺柱焊技术的发展

在现代工业中，重型机械、箱体构件、锅炉、石油化工、工程结构等领域已广泛应用螺柱焊技术，但随着工业对新技术的不断要求，螺柱焊又呈现出以下新的发展趋势。

（1）一机多枪螺柱焊接。一机多枪螺柱焊接系统与传统的螺柱焊系统一样，只不过在螺柱焊电源与焊枪的连接处增加一个接口系统，该接口系统可以安装多把焊枪，使多把螺柱焊枪共用一个螺柱焊电源，系统配备有自动分配系统只允许一把焊枪处于工作状态，避免多把螺柱焊枪同时工作影响电源的稳定性进而影响焊接质量，运用这种技术充分利用了螺柱焊电源的暂载率，提高了生产效率，降低了企业对焊接设备的投入，同时也降低了企业对电源容量的要求[8]。

（2）自动化、智能化和数字化。随着现代控制技术的发展，计算机数字化控制技术、专家系统控制技术及神经模糊控制技术等被应用到各个行业，焊接的智能化控制是焊接行业未来的发展方向[16]。例如传统的螺柱焊接方法，螺柱的送进、装夹及拆卸均采用人工方式，而螺柱焊接时间较短，使得传统螺柱焊的效率大大降低。随着工业自动化程度的提高，螺柱自动送进系统得到了广泛的应用，该方法大大提高了螺柱焊接效率，主要应用于大批量单一螺柱的焊接。文献综述

机器人螺柱焊是螺柱焊技术智能化最高的形式，即利用机器人做为焊接平台，将螺柱焊枪安装在机器人机头组成一套螺柱焊机器人工作站[19]，利用螺柱焊机器人工作台可以实现快速、高效的的螺柱焊接，具有自动更换焊枪，自动检测并修正工件位置偏差，自动检测工件平整度并保证熔深一致的功能[8]。

（3）复合热源螺柱焊。采用传统的单一热源螺柱焊接方法在有些情况下会产生一些缺陷，焊接接头质量不高，而采用复合热源焊接方法可以综合利用多种热源的优点来获得良好的焊接接头，因此得到重视及应用。有导电摩擦螺柱焊[21]、感应电弧螺柱焊[22]、空心旋弧螺柱焊[23]等。复合热源螺柱焊接成为不同于传统单一热源的一种新型螺柱焊接技术。

从螺柱焊技术的发展可以看出螺柱焊技术不断追求高效率和高质量，而复合热源摩擦螺柱焊技术既保留了摩擦焊接头质量好的特点，又具备熔化焊焊枪体积小，灵活方便的特点，所以复合热源摩擦螺柱焊技术是未来螺柱焊技术发展的一大趋势。