CN110461526A - 带状板体的焊接判定装置及焊接判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明判定以无效电流为起因的接合不良的产生。具备：测定部(11)，测定通过缝焊接合的带状板体(例如，钢带(2))的接合部的温度；及判定部(13)，基于测定部(11)的测定结果，算出接合部的平均温度T_ave及作为接合部的温度的最大值与最小值之差的温度差ΔT，在平均温度T_ave为第一阈值以下且温度差ΔT为第二阈值以上时，判定为在接合部产生了由无效电流引起的接合不良。

Description

带状板体的焊接判定装置及焊接判定方法

技术领域

本公开涉及通过缝焊而接合的带状板体的接合部的、带状板体的焊接判定装置及焊接判定方法。

背景技术

在对钢带等带状板体进行制造/处理的生产线中，通过对钢块等进行热轧或冷轧来制造带状板体。在这样的生产线中，在对于带状板体实施酸洗等前处理或防锈油的涂布等时，对各个带状板体实施各处理的话，生产效率差，并不实用。因此，使用将各个带状板体的长度方向的端部相互进行焊接来连接，由此连续地进行这些处理的方法。

作为带状板体的焊接方法，通常使用作为搭接电阻焊的一种的缝焊。在缝焊中，对于使带状板体的端部彼此重叠的接合部，一边使一对电极轮旋转一边进行通电，由此将带状板体连续地焊接。在这样的缝焊中，在接合部可能会产生接合不良，由于接合不良而接合部在生产线内破裂，生产线有时会停止。当由于带状板体的破裂而生产线停止时，除了生产线的运转率下降的情况之外，还存在生产线的恢复花费大量的时间并且与修理相伴的修缮成本增加这样的影响。

相对于此，例如在专利文献1中，作为带状板体即钢带的焊接判定方法，公开了测定刚焊接之后的焊接部的温度，根据测定到的温度和与钢带的搭接厚度相对应的阈值，来判定接合不良的方法。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-203285号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在利用电极轮一边压下接合部一边进行焊接的缝焊中，根据运转时间或压下量等使用条件，有时在电极轮的表面会产生偏磨损。在电极轮的表面存在偏磨损的情况下，钢带的接合部以外的部位成为路径而产生流动的无效电流。通常，在缝焊中，由于以恒定的电流值进行焊接，因此当无效电流产生时，由于使流向接合部的电流减少，存在接合部未充分接合而成为接合不良的情况。然而，在专利文献1记载的方法的情况下，无法判定这样的接合不良的产生。

因此，本发明着眼于上述的课题而作出，其目的在于提供一种能够判定在缝焊中以无效电流为起因的接合不良的产生的带状板体的焊接判定装置及焊接判定方法。

用于解决课题的方案

根据本发明的一形态，提供一种带状板体的焊接判定装置，其特征在于，具备：测定部，测定通过缝焊接合的带状板体的接合部的温度；及判定部，基于上述测定部的测定结果，算出上述接合部的平均温度及作为上述接合部的温度的最大值与最小值之差的温度差，在上述平均温度为第一阈值以下且上述温度差为第二阈值以上时，判定为在上述接合部产生了由无效电流引起的接合不良。

根据本发明的一形态，提供一种带状板体的焊接判定方法，其特征在于，包括：测定步骤，测定通过缝焊接合的带状板体的接合部的温度；算出步骤，基于上述测定步骤中的测定结果，算出上述接合部的平均温度及作为上述接合部的温度的最大值与最小值之差的温度差；及判定步骤，在上述平均温度为第一阈值以下且上述温度差为第二阈值以上时，判定为在上述接合部产生了由无效电流引起的接合不良。

发明效果

根据本发明的一形态，能够判定在缝焊中以无效电流为起因的接合不良的产生。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的带状板体的焊接判定装置的说明图。

图2是表示基于缝焊的钢带的焊接方法的说明图。

图3是表示基于缝焊的钢带的焊接方法的说明图。

图4是表示本发明的一实施方式的带状板体的焊接判定方法的流程图。

图5是表示以无效电流为起因产生接合不良时的接合部的温度的测定结果的坐标图。

图6是表示无效电流的产生机理的说明图。

图7是表示无效电流的产生机理的说明图。

图8是表示无效电流的产生机理的说明图。

图9是表示以飞溅为起因产生接合不良时的接合部的温度的测定结果的坐标图。

具体实施方式

在以下的详细的说明中，为了提供本发明的实施方式的完全的理解而记载有较多的特定的细微部。然而，可知即使没有上述的特定的细微部也能够实施1个以上的实施方式。此外，为了简化附图而将周知的结构及装置以简图进行表示。

<装置结构>

首先，参照图1～图3，说明本发明的一实施方式的焊接判定装置1的结构。本实施方式的焊接判定装置1是判定作为带状板体的钢带2的接合部处的接合不良的装置。在本实施方式中，钢带2如图1及图2所示，由向酸洗线等生产线先投入的钢带即先行材料21和在先行材料21之后投入的钢带即后行材料22构成。在这样的生产线中，先行材料21的尾端部与后行材料22的前端部由缝焊机3焊接、接合，由此成为先行材料21与后行材料22连接的1个钢带2，实施与酸洗等的目的相对应的处理。

缝焊机3具备框体31、一对电极轮32a、32b、一对锻造辊33a、33b、2个加压缸34、35、及多个车轮36。

框体31在图1所示的主视观察下具有角为直角的U字状的形状，U字状的槽与x轴方向(相对于图1的纸面的左右方向，与地面平行的水平方向)平行地延伸配置。

一对电极轮32a、32b是辊状的电极，沿z轴方向(相对于图1的纸面的上下方向，与地面垂直的铅垂方向)相对地设置在框体31的U字状的槽的内侧。一对电极轮32a、32b分别与未图示的驱动马达连接，接受驱动马达的驱动力，在x-z平面上能够沿辊形状的周向旋转。而且，一对电极轮32a、32b与未图示的电源装置连接。电极轮32a配置于将钢带2的位置设为z轴的0时的z轴负方向侧，固定于框体31。电极轮32b配置于z轴正方向侧，经由加压缸34而固定于框体31。而且，电极轮32b构成为利用加压缸34能够沿z轴方向移动。

一对锻造辊33a、33b为压下辊，沿z轴方向相对地设置于成为一对电极轮32a、32b的x轴负方向侧的框体31的U字状的槽的内侧。一对锻造辊33a、33b从z轴正方向侧观察时，相对于x轴及y轴(与x轴方向及y轴方向垂直的方向)倾斜，相互交叉地配置。而且，一对锻造辊33a、33b分别与未图示的驱动马达连接，接受驱动马达的驱动力，能够沿辊形状的周向旋转。锻造辊33a配置在将钢带2的位置设为z轴的0时的z轴负方向侧，固定于框体31。锻造辊33b配置在将钢带2的位置设为z轴的0时的z轴正方向侧，经由加压缸35而固定于框体31。此外，锻造辊33b构成为利用加压缸35能够沿z轴方向移动。

多个车轮36以框体31能够沿x轴方向移动的方式，沿x轴方向及y轴方向排列设置于框体31的z轴负方向侧的底面。

另外，缝焊机3具有未图示的移动用马达，接受该移动用马达的驱动力，从而框体31能够沿x轴方向移动。

在上述结构的基于缝焊机3的缝焊中，通过以下的动作进行钢带2的焊接。

首先，通过对钢带2的宽度方向的位置进行调整的侧引导件(未图示)或对钢带2进行保持的夹紧装置(未图示)等，进行调整以使先行材料21的尾端部与后行材料22的前端部的位置成为接合位置。接合位置是如图1及图2所示将先行材料21和后行材料22的宽度方向(x轴方向)的中心位置对合、先行材料21的尾端与后行材料22的前端成为以规定的重叠余量(例如，沿y轴方向为1.6mm～3.8mm左右的长度)重叠的状态的位置。

并且，成为先行材料21的尾端部与后行材料22的前端部重叠的部位的钢带2的接合部由一对电极轮32a、32b进行压下及焊接，由此将先行材料21与后行材料22接合。在基于一对电极轮32a、32b的接合中，如图3所示，在一对电极轮32a、32b之间夹持有钢带2的接合部的状态下，通过一对电极轮32a、32b对钢带2的接合部进行加压及通电，由此利用钢带2的电阻发热对接合部进行加热、压扁。此外，一边使框体31沿宽度方向移动，使一对电极轮32a、32b旋转，一边进行基于该一对电极轮32a、32b的接合，由此在钢带2的x轴方向的整个宽度上连续地进行接合部的接合。需要说明的是，基于一对电极轮32a、32b的焊接以根据钢带2的材质或板厚等而预先设定的恒定的电流值进行。需要说明的是，在本实施方式中，基于一对电极轮32a、32b的压下力及焊接电流的电流值成为与一般的缝焊相比都高的条件。例如，钢带2为2mm的板厚、0.30质量％～0.45质量％左右的C含量的中碳钢的情况下，在一般的缝焊中，以20.6kN左右的压下力、17.5kA左右的电流值进行焊接，相对于此，在本实施方式中，以30.0kN左右的压下力、40.0kA左右的电流值进行焊接。

另外，在基于缝焊机3的缝焊中，进行了基于一对电极轮32a、32b的焊接的接合部由一对锻造辊33a、33b压下。在基于一对锻造辊33a、33b的压下中，刚焊接之后的接合部通过框体31的移动而移动至一对锻造辊33a、33b的位置，通过由一对锻造辊33a、33b压下而被加压及压接。此时，一对锻造辊33a、33b相互交叉地配置，因此压下后的接合部成为大致平坦的状态。基于一对锻造辊33a、33b的压下也与基于一对电极轮32a、32b的压下同样地遍及钢带2的x轴方向的整个宽度地连续进行。

在基于缝焊机3的缝焊中，利用一对电极轮32a、32b将钢带2的接合部压下及焊接，由此接合部接合，而且，接合部的阶梯比压下前减小。并且，在基于一对电极轮32a、32b的接合之后，利用一对锻造辊33a、33b将钢带2的接合部压下，由此接合部的形状平坦化。

焊接判定装置1如图1所示具备测定部11、存储部12及判定部13。

测定部11是放射温度计等测温装置，测定刚焊接之后的钢带2的接合部的温度。测定部11固定于缝焊机3的框体，配置在能够测定基于一对电极轮32a、32b的刚焊接之后的接合部的表面温度的位置。在本实施方式中，如图1所示，测定部11设置在成为电极轮32a与锻造辊33a之间的、框体31的U字状的槽的内侧。测定部11在进行缝焊期间，连续地测定基于一对电极轮32a、32b的刚焊接之后的接合部的表面温度，并将测定结果与测定时间一起向存储部12输出。

存储部12将从测定部11取得的测定结果与测定时间一起存储作为测定数据，并将测定数据向判定部13输出。

判定部13基于从存储部12取得的测定数据，判定在钢带2的接合部是否产生了接合不良。关于基于判定部13的焊接判定方法的详情，在后文叙述。

存储部12及判定部13是由输入装置、输出装置、中央处理装置(CPU)、主存储装置(内部存储装置)、辅助存储装置(外部存储装置)等构成的计算机，主存储装置作为存储部12发挥作用，中央处理装置作为判定部13发挥作用。

<焊接判定方法>

接下来，参照图4～图9，说明本实施方式的带状板体的焊接判定方法。如图4所示，首先，测定部11测定钢带2的接合部的表面温度(S100)。步骤S100中的表面温度的测定与基于一对电极轮32a、32b及一对锻造辊33a、33b的接合部的焊接及压下并行地进行。而且，测定部11测定利用一对电极轮32a、32b刚焊接之后且基于一对锻造辊33a、33b的压下前的接合部的表面温度。基于测定部11的温度的测定结果向存储部12输出，作为测定数据而存储于存储部12。

接下来，基于测定部11的温度的测定结束之后，判定部13基于在存储部12中存储的测定数据，算出焊接部的平均温度T_ave及温度差ΔT(S102)。测定数据是与测定时间相对应的温度的数据，表示作为图5那样的温度图表。在步骤S102中，在平均温度T_ave及温度差ΔT的算出之前，从取得的测定数据中进行判定范围的测定数据的提取。判定范围是与钢带2的板宽对应的测定时间，是测定被焊接的钢带2的接合部的时间。具体而言，从焊接部自一对电极轮32a、32b的通电开始起沿宽度方向移动了一定距离的时刻至焊接部自通电结束起沿宽度方向移动了一定距离的时刻为止的时间成为判定范围。需要说明的是，一定距离是从一对电极轮32a、32b的接触点至测定部11的测定点为止的距离。在进行了判定范围的提取之后，判定部13基于判定范围的测定数据，算出与接合部相当的判定范围中的平均温度T_ave、及判定范围中的温度的最大值与最小值之差即温度差ΔT。需要说明的是，具体而言，平均温度T_ave被算出作为判定范围的测定数据中的多个温度数据的平均值，温度差ΔT被算出作为判定范围的测定数据中的多个温度数据的最大值与最小值之差。

在步骤S102之后，判定部13判断是否在步骤S102中算出的平均温度T_ave为第一阈值以下且温度差ΔT为第二阈值以上(S104)。

在此，在利用一对电极轮32a、32b一边压下钢带2一边进行焊接那样的缝焊的情况下，根据运转时间或压下量、钢带2的材质等条件，如图6所示存在一对电极轮32a、32b的表面呈阶梯状地产生偏磨损的情况。在偏磨损引起的一对电极轮32a、32b的表面的阶梯d比钢带2的板厚小的情况下，在缝焊的初期，如图7所示，电流仅向钢带2的接合部流动，因此能正确地进行接合部的焊接。然而，在缝焊中，基于一对电极轮32a、32b的加压以恒定压力实施，因此随着接近由于材料变形而接合部的重叠余量减小的焊接末期，接合部的板厚方向的厚度变薄。此时，如图8所示，后行材料22及先行材料21容易与一对电极轮32a、32b的未磨损的部分接触，产生在接合部以外的路径中流动的无效电流。无效电流对接合部的焊接不起作用，因此伴随着无效电流的增加，在接合部未充分地进行焊接，接合部的表面温度也下降。即，在由于一对电极轮32a、32b的偏磨损而产生无效电流的情况下，如图5所示，成为伴随着时间经过而接合部的温度降低那样的不断下降的温度图表。这样的无效电流根据焊接末期的接合部的厚度及钢带2的板厚与阶梯d的关系，在阶梯d的大小与钢带2的板厚成为相同程度时容易产生。

在基于步骤S104的判定中，检测这样的无效电流引起的接合部的温度变化。因此，第一阈值设定为能够检测母材熔融而飞散的现象即飞溅等现象未产生时的接合部的平均温度T_ave的值。在飞溅产生的情况下，成为熔融的母材向接合部的表面露出的状态，利用测定部11测定露出的高温的熔融母材。因此，如图9所示，在飞溅产生的情况下，温度图表振动，与未产生飞溅的情况相比平均温度T_ave升高。即，第一阈值设定作为根据飞溅产生时的温度数据而能够检测飞溅的产生引起的平均温度T_ave的上升的值。此外，飞溅引起的平均温度T_ave的上升存在随着钢带2的板厚的增厚而变大的倾向。因此，第一阈值也可以根据钢带2的板厚来设定。而且，第二阈值作为能够检测在无效电流产生时产生的温度图表中的从焊接的初期至末期的温度下降的值，而根据钢带2的材质或电流值等来设定。

在步骤S104中，在平均温度T_ave为第一阈值以下且温度差ΔT为第二阈值以上的情况下，判定部13判定为在钢带2的焊接部产生了无效电流引起的接合不良(S106)。

并且，在步骤S106之后，判定部13向控制设有缝焊机3的生产线的未图示的控制部输出判定结果，使生产线停止(S108)。由此，能够防止由于无效电流而成为接合不良的接合部的破裂，与由于破裂而生产线停止的情况相比能够抑制运转率的下降或恢复花费的成本。

另一方面，在步骤S104中，在平均温度T_ave超过第一阈值或者温度差ΔT小于第二阈值的情况下，判定部13判定为在钢带2的焊接部未产生无效电流引起的接合不良(S110)。在步骤S110的情况下，不进行基于控制部的生产线的停止动作，生产线继续运转。

通过经由以上的步骤S100～S110的工序而本实施方式的焊接部的判定结束。

<变形例>

以上，参照特定的实施方式而说明了本发明，但是没有意图通过这些说明来限定发明。通过参照本发明的说明，与公开的实施方式的各种变形例一起，本领域技术人员也可知本发明的其他的实施方式。因此，权利要求书应理解为将本发明的范围及主旨包含的这些变形例或实施方式也包罗在内。

例如，在上述实施方式中，设为在酸洗线中的钢带2的焊接时适用的方法，但是本发明没有限定为上述例子。例如，本发明不仅能够适用于钢带而且也能够适用于由其他的金属等构成的带状板体的生产线。而且，在带状板体为钢带2的情况下，也是不仅能够适用于酸洗线，而且在实施冷轧或防锈这样其他的处理的钢带2的生产线中也能够适用。

<实施方式的效果>

(1)本发明的一形态的带状板体的焊接判定装置1具备：测定部11，测定通过缝焊接合的带状板体(例如，钢带2)的接合部的温度；及判定部13，基于测定部11的测定结果，算出接合部的平均温度T_ave、及接合部的温度的最大值与最小值之差即温度差ΔT，在平均温度T_ave为第一阈值以下且温度差ΔT为第二阈值以上的情况下，判定为在接合部产生了由无效电流引起的接合不良。

(2)本发明的一形态的带状板体的焊接判定方法包括：测定步骤(步骤S100)，测定通过缝焊接合的带状板体的接合部的温度；算出步骤(步骤S102)，基于测定步骤中的测定结果，算出接合部的平均温度T_ave及接合部的温度的最大值与最小值之差即温度差ΔT；及判定步骤(步骤S104)，在平均温度T_ave为第一阈值以下且温度差ΔT为第二阈值以上的情况下，判定为在接合部产生了由无效电流引起的接合不良。

根据上述(1)、(2)的结构，为了检测至焊接末期增加的无效电流引起的温度差ΔT的增大而使用第二阈值进行判定。因此，在缝焊中，能够判定正常地进行了焊接的情况与由于无效电流而成为接合不良的情况。而且，使用第一阈值一并进行平均温度T_ave的判定，由此能够与以飞溅等其他的要因为起因的接合不良进行区分地检测接合不良的产生。例如，在飞溅产生的情况下，如图9所示，温度图表成为由于振动而温度差ΔT变大的倾向，因此在仅是温度差ΔT的判定中，难以仅检测以无效电流为起因的接合不良。然而，如上述(1)、(2)的结构那样，除了温度差ΔT之外，还通过平均温度T_ave进行判定，由此能够与以飞溅为起因的接合不良相区分地判定以无效电流为起因的接合不良。

实施例

接下来，说明本发明者们进行的实施例。在实施例中，与上述实施方式同样，对于钢带2，确认通过焊接而接合的接合部的由无效电流引起的接合不良的产生有无，调查了接合不良产生的条件与接合部的温度之间的关系。而且，关于飞溅产生时的钢带2也同样地进行了调查。

在实施例的结果是产生了由无效电流引起的接合不良的情况下，确认到平均温度T_ave成为800℃以下的情况。而且，在由无效电流引起的接合不良产生的情况下，成为图5所示的不断下降的温度图表，确认到温度差ΔT增大的情况。需要说明的是，在实施例中，在厚的一方的钢带2的板厚为1.5mm以下时，确认到通过将相对于温度差ΔT的第二阈值设为125℃而能够检测由无效电流引起的接合不良的产生的情况。在焊接正常进行的情况下，温度差ΔT小于125℃，因此在上述实施方式中，确认到通过将第二阈值设为125℃而能够高精度地判定由无效电流引起的接合不良的产生的情况。而且，在厚的一方的板厚超过1.5mm且为1.8mm以下时，确认到通过将相对于温度差ΔT的第二阈值设为155℃而能够高精度地仅判定由无效电流引起的接合不良的产生的情况。此外，在厚的一方的板厚超过1.8mm且为2.1mm以下时，确认到通过将相对于温度差ΔT的第二阈值设为167℃而能够高精度地仅判定由无效电流引起的接合不良的产生的情况。需要说明的是，在厚的一方的板厚超过2.1mm的情况下，无效电流未产生。

另外，在飞溅产生的情况下，温度差ΔT成为110℃以上，确认到平均温度T_ave超过800℃的情况。即，在上述实施方式中，确认到通过将第一阈值设为800℃并将第二阈值设为125℃而能够高精度地仅判定由无效电流引起的接合不良的产生的情况。

标号说明

1 焊接判定装置

11 测定部

12 存储部

13 判定部

2 钢带

21 先行材料

22 后行材料

3 缝焊机

31 框体

32a、32b 电极轮

33a、33b 锻造辊

34、35 加压缸

36 车轮。

Claims (2)

1.一种带状板体的焊接判定装置，其特征在于，具备：

测定部，测定通过缝焊接合的带状板体的接合部的温度；及

判定部，基于所述测定部的测定结果，算出所述接合部的平均温度及作为所述接合部的温度的最大值与最小值之差的温度差，在所述平均温度为第一阈值以下且所述温度差为第二阈值以上时，判定为在所述接合部产生了由无效电流引起的接合不良。

2.一种带状板体的焊接判定方法，其特征在于，包括：

测定步骤，测定通过缝焊接合的带状板体的接合部的温度；

算出步骤，基于所述测定步骤中的测定结果，算出所述接合部的平均温度及作为所述接合部的温度的最大值与最小值之差的温度差；及

判定步骤，在所述平均温度为第一阈值以下且所述温度差为第二阈值以上时，判定为在所述接合部产生了由无效电流引起的接合不良。