这些天，所有条纹的制造商都是仔细的能源消耗，作为潜在的成本储蓄来源 - 甚至是世界上最大，最昂贵的产品的制造商。

缅因州巴斯的通用动力巴斯钢铁厂为美国海军建造驱逐舰和其他军舰。尽管一艘驱逐舰的成本可能高达6.4亿美元，但这并没有阻止这家国防巨头检查在船上安装一个最小、技术最低的部件的成本：螺柱、销、支架和其他焊接到框架、墙壁和舱壁上的紧固件。

一艘海军船可以包含数百万这些焊接紧固件。因此，几年前，普通动态和亨廷顿Ingalls Industries Inc.与尼尔森螺柱焊接公司合作，通过交换旧的螺柱焊接设备进行更新，更节能的模型来量化它们的能量。他们的结果于2012年5月发表，令人震惊。

具体而言，该研究比较了较新型号的拉弧螺柱焊机（配备逆变电源）和较旧型号（配备定时器盒或变压器整流器技术）。该研究还比较了较新型号的电容放电螺柱焊机（配备开关电源）和较旧型号（配备变压器整流器技术）。该设备在受控实验室环境和各造船厂进行了测试。

研究人员发现，由于负载周期低，螺柱焊机在实际闲置时消耗的能量最多。相比之下，最新的设备在闲置时消耗的电力要少20到24倍。研究人员估计，如果旧的螺柱焊接技术被取代，每年每个电源可以节省842至1013美元，或每螺柱节省0.128至0.154美元。通过将700名老式螺柱焊机升级为新型号，造船厂每年总共可以节省58.9万至70.8万美元。(下载报告请点击这里:http://bit.ly/1nCqtSp。)

逆变器与整流器

螺柱焊接是一种通过电弧加热金属螺柱和金属工件的过程。工件只需从一侧接触即可。

各种紧固件可以用这种方法焊接，包括螺纹螺柱、销钉、卡箍、丝锥插座、钩子、环、托架、液压配件和适应特定任务的特殊硬件，如固定软管或线束。

这项技术被用于无数的行业和应用。例如，在汽车工业中，它用于隔热板、动力转向总成、排气系统和其他部件。它还用于航空航天组件、拖拉机、商用洗碗机、办公家具、空调、烧烤架和炊具。

螺柱焊接有两种基本技术：拉伸电弧和电容器放电。

绘制的电弧技术需要直流电源来创建电弧，焊枪和一次性陶瓷套圈，其集中热量并含有金属熔池。螺柱装入枪的卡盘中，套圈放在末端。然后将枪放置在工件上。

当扣动扳机时，电源发送一个信号，为枪的内部提升机构提供能量，提升螺柱并绘制一个导频弧。这个电弧为焊接电流建立了一个路径，随后立即跟随。

经过足够的电弧时间之后，焊接池形式和提升机构断电。这使得螺柱进入熔融金属。作为螺柱和基础金属连接，形成金属冷却和焊接。在运行过程中嵌入螺柱中嵌入的磁通量使焊接区域保持清洁。

电容器放电技术需要焊枪和电容器存储系统以产生快速放电。不需要套圈和助焊剂，但螺柱必须在待焊接端上具有特殊突起。

电容器放电焊接有两种技术：接触焊和间隙焊。在接触焊接中，螺柱装入焊枪中，并与工件接触。然后，通过螺柱的突出部分，电容器瞬间释放能量。投影蒸发，形成一个间隙，允许形成电弧。当螺柱和工件开始熔化时，它们被强制在一起，从而产生焊缝。在间隙焊接中，螺柱定位在工件上方，而不是工件上。

“电容器放电是一个非常快速的过程，”Blake Hobson解释道，他是该公司的共同所有者Image Industries Inc.“焊接时间从2毫秒到12毫秒不等，对母材的穿透深度为低-0.002到0.004英寸。

“通过电弧焊接，您可以将50毫秒的焊接时间从50毫秒到1.5秒。渗透到基础材料中可以高达0.125英寸。

“电容器放电最适合需要化妆品外观的应用。拉伸电弧焊接更多适用于结构应用。“

技术上，螺柱焊接技术的最大变化已经进入电源。

Nelson Stud Welding产品管理总监道格•菲利普斯(Doug Phillips)表示:“传统上，牵引电弧装置是由带有真正大型变压器的变压器整流器供电的。”“只要这个装置通电，它就会以非常高的速度消耗电力来维持变压器的运转。当然，它在焊接的时候会消耗额外的电力。

“现在，绘制的弧单位可与逆变电源供应。这些焊机的变压器要小得多。他们以非常高的速度打开变压器的主电源，因此变压器的损耗只有在实际焊接时才能看到。当该装置不焊接时，它使用的电力非常少。”

然而，逆变技术更昂贵。“大多数制造商仍然使用变压器整流器进行绘制弧形焊接，”Hobson表示。“逆变器仍然非常昂贵。”

提高质量、生产力

除了更好的电源外，螺柱焊接技术的改进大多是渐进式的。重量更轻、伺服驱动的焊接头有利于自动化焊接应用。微处理器控制使工程师能够设置和监控过程变量，如电流、电压和时间。焊接过程中能量消耗量的变化可能表明装配不良。

一些供应商现在提供可以运行不止一支焊枪的设备。这使得一个电源可以为多个焊接工位服务，或者允许一个工位配备多个焊枪。例如，一支枪可以用来固定1/4英寸的紧固件，另一支枪可以用来固定5/8英寸的紧固件。这节省了安装时间。

“在夹克上改变次数只有5分钟的苦差事，但如果你每天这样做10到15次，你就可以减掉超过一小时的生产，”霍布森指出了一小时的生产量。一种

螺柱键合：薄板的一种新技术

为了降低车辆重量，汽车制造商越来越多地使用身体部件中的高合金钢。因为材料如此强大，汽车制造商可以使用非常薄的床单来逃脱。

但是，什么是好的切割重量不是最优的螺柱焊接。即使是电容放电螺柱焊接也达到了壁厚0.5毫米的极限。即使焊接是可行的，通常也不是出于美观的原因。

为了解决这个问题，DELO工业粘合剂有限责任公司和紧固件制造商Böllhoff Inc.开发了一种替代焊接的方法，用紫外线固化粘合剂将螺柱粘接到薄板上。

这项名为ONSERT的新技术将一种紫外线固化粘合剂(丙烯酸酯或环氧树脂)与一种特殊的双材料紧固件配对。该紧固件由金属螺柱或镶件组成，镶件的法兰由半透明或透明塑料铸成。这种塑料允许紫外线照射到连接线，在不到5秒的时间内固化粘合剂。

该技术可用于金属和非金属基体，包括玻璃、塑料和碳纤维增强聚合物。它甚至可以用于已接受表面处理的金属，如阴极浸涂。

螺柱粘接的一个好处是，它比焊接所需的能量要少得多。要将直径为6毫米的螺柱焊接到厚度为1毫米的镀锌钢板上，焊工可能需要施加18千安培的电流100毫秒。它消耗3.6千焦耳的能量。

相反，LED可能需要在接头上的400纳米波长的波长下闪烁UV光5秒。消耗0.6千焦耳。

欲了解更多信息，请访问www.boellhoff.com/en/de/assembly_systems/separation_of_tentures.php.