CN1122270A - 对金属薄板搭接缝进行缝焊的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于搭接薄板，特别是用于焊接罐身的缝焊方法，在每次将罐身插入焊接滚轮之间时瞬时地减小电极压力。这样即使在罐身的开始部分处也能使焊接压力保持恒定。用这种方法，即使在罐身的开始部分处也能使输入到薄板上的输入功率保持恒定，并且即使是在罐身的开始部分处的焊接质量也能满足规定的要求。

Description

对金属薄板搭接缝进行缝焊的方法

本发明涉及一种用预定的焊接压力对金属薄板搭接缝进行缝焊的方法。本发明还涉及一种用于实现这种方法的电阻缝焊机。

众所周知，当用滚轮缝焊方法焊接一条金属薄板缝时，初始的焊接点经常没有得到完全焊接。这在罐身的生产中是特别不利的，因为损伤的罐身必须从生产线中除去。

引起初始未焊接或粗劣焊缝的问题的原因有多种。首先，罐头的前缘没有从已经焊接好的焊缝长度上得到热量的任何传递。第二，将罐自插入两个滚轮电极之间会迫使两个电极分开，因电极的惯性，会在焊缝上施加一个作用力，该作用力附加于已经设定的电极压力上。此外，由于在电极压力恒定的情况下，受到作用的表面区域要比沿焊缝作用的区域小，故在罐身的边缘处施加了过大的焊接压力。

在起动时电极压力和/或焊接压力增加会导致在滚轮电极之间的薄板中的电阻显著减小。由于焊接电流是恒定的，给罐身起始处的焊缝的输入功率是随所述的电阻减小成正比变化。迄今为止为克服此缺陷所采用的方法一直是增加焊接开始时的焊接电流。输入到金属薄板上的输入功率P等于焊接电流的平方乘以薄板的阻力。因此，在焊接开始时薄板阻力的减小可以由电流的对应增加来补偿。不过，每分钟所焊接的罐身的数量一直在增加。罐身输入到焊接位置内的速度越来越快，从而出现愈来愈大的峰值作用力，这些作用力在许多情况下不再能通过增加电流以满意地补偿。

另一个问题是由在罐身起始边缘处峰值作用力引起的焊接电极的机械振动。一直以来是通过减小电极中之一个的质量的方式来努力使这种振动尽可能地小。

本发明的目的是提供一种滚轮缝焊焊接方法，其中在焊接开始时的这些问题不会出现，或被大大地减小，以使焊缝从开始就具有所要求的特性。

此目的是在一种上述类型的滚轮缝焊焊接方法中通过减小焊接开始时的电极压力的方式获得的。

减小焊接开始时的电极压力可以将薄板内电阻的变化量减到无损害的水平，而同时并减小机械振动。

在一个实施本发明的特别优越的方法中，在焊接结束时还短时间地增加电极压力。

本发明的另一个基本的目的是提供一种实现本发明方法的电阻缝焊机。这是通过在焊缝的尾端增加电极压力使这一特征实现的。

从文件CH-A660989中，可知在整个焊接过程中焊接压力可以间歇地升高和降低以便模拟调节焊接电流的效应。而在焊接开始时输入功率不足的问题在此文件中则没有讨论。另一方面，在本发明中，焊接压力几乎尽可能地保持恒定，而这是在焊接开始时通过短暂地减小电极压力的方式实现的。

下面参照附图对本发明进行详细描述，其中：

图1示出了电极压力随时间变化的理想特征曲线；

图2示出了用本发明的装置获得的装置获得的电极压力随时间变化的曲线；

图3是滚轮缝焊机上的电极压力调节器的示意图；

图4示出图3所示电极压力调节器的一部分；

图5是电极压力调节器的另一个示意图；

图6示出了图5所示电极压力调节器的一部分；和

图7是用图5所示结构使电极压力减小的原理图。

图1示出了在滚轮缝焊机的焊接滚轮处随时间而变化的电极压力。该曲线图假定罐身是以每分钟750个罐身的速度进行焊接。这意味着80毫秒(ms)的时间就可得到一个罐身。在每次焊接过程开始时，也就是当罐身被插入到焊接滚轮之间时，如电极压力曲线每80毫秒处垂直落差所示的那样，电极压力理论上会突然减小。此处，电极压力例如从50担(daN)特定值减小到15担(daN)。在罐身开始处，当罐身被插入时，电极压力的减小会产生大致相当于所需的，即对于用50担电极压力进行余下的焊接有效的焊接压力的焊接压力。在图示实例中，电极压力的减小对于罐身的高度的约4％，也就是在焊接时间内头4％的时段内是有影响的。最佳的范围是焊接时间的2％—15％之间。在电极压力最大回落之后，电极压力理论上会再次升高，但不是突然地，而是连续地升高，如图1所示。

当然，电极压力的减小可能会在此所示时间长些或短些的时段内发生。这取决于待焊接的薄板的类型和厚度，并且——就要避免的电极振动方面而论——还取决于电极的质量。电极压力落差的量当然可以在一个较宽的范围内加以选择。在焊接开始时电极压力的落差最好能大到足以完全消除使电流突增的需要，即在罐身边缘，或在插入罐身之时，几乎不会有因电极压力或焊接压力的降低导致的电阻的减小。

电极压力当然可以以许多种方式使其有暂时的下降。电极压力的减小最好是用一个锤子获得，该锤子是由一个焊接周期定时器进行控制，以便瞬时作用在支撑焊接电极的支撑件上，从而通过锤子的锤击减小焊接电极处的电极压力。锤子最好是由一个电磁线圈加以致动。图2示出了由具有这种带有一个电磁致动锤的结构的装置的随时间变化的电极压力。每分钟的罐身数量与图1所示理想特征曲线对应的数量相等：每80毫秒焊接力出现一次迅速下降。在这种情况下，电极压力减小到约一半。在电极压力迅速下降后，电极压力会比较平缓地升高到电极压力的所需水平，这会沿焊缝的其余部分产生所需的焊接压力。

图3示意性地示出了一个在罐身缝焊机上的电极压力调节器。在此缝焊机上，各个罐身沿一个导轨2前行到焊接滚轮处。一个下焊接滚轮3设置在一个臂6上，而一个上焊接滚轮4设置在一个臂或可动摇臂7上。焊接是借助一个电极导线5完成的。这种装置是已知的。电极压力借助一个装接到机架10上的电极压力弹簧8也以已知的方式加以调节。此电极压力弹簧8经杆11作用在摇臂7上，并由此作用在上焊接滚轮4上。电极压力可以通过借助一个调节器9改变电极压力弹簧8的初始压缩力的方式设定一个预定值。

图示装置还设置有用于定期减小电极压力的结构。此结构是经一个连接销14作用在杆11上，从而作用在摇臂7和焊接滚轮4上。连接销14向上穿过机架10的一部分并在与电极压力弹簧8相对的一端加宽成一个连接销销头15。这可在图4中看得较清楚，其中连接销14的上端是按放大的比例示出的。在其上端，该连接销14由一个锤子19环绕着，该锤子19被固定就位于机架10上的两个压缩弹簧17和18之间。锤子19的一部分和上压缩弹簧18由一个电磁线圈20环绕着。

为了减小罐身开始处的电极压力，电磁线圈20在焊接周期定时器的控制下致动和停止。一旦致动，当电流流过电磁线圈20时，压缩弹簧18会在所产生的磁场中缩短，锤子19会向上进入电磁线圈20的内部。可磁化的锤子也可以被向上拉入线圈的内部。这个特征产生了图2所示曲线的开始部分。锤子加速经过距离d(图4)，然后撞击连接销14的销头15以便在连接销4上施加一个作用力，该作用力在图中被引向上并抵抗由电极压力弹簧8施加在焊接滚轮4上的作用力。这样，在焊接罐身开始时的有效作用力通过锤子19在连接销销头15上的撞击而减小到例如不到随后产生设定的焊接压力所需的一半的数值。在随后电磁线圈20的激活时，磁场就会较慢地减弱，使磁场内的弹簧释放并且使只由电极压力弹簧8确定的正常电极压力被恢复起来。

采用这种装置，可以通过锤子的质量及通过线圈的磁场强度影响作用力峰值的幅度。如已经陈述的那样，电磁线圈20的激化和去激化是与焊接周期时间同步的，在周期定时器和电磁线圈20的供电电路之间设置有一个可调节时间的功能元件。每一脉冲都使极性反向以防永久磁化。

图5示出了电极压力调节器的另一个构型。一个罐身21沿一个导轨22前进到分别设置在臂26和27上的焊接滚轮23和24上。焊接是用一个作为中间电极的导线25进行的。电极压力如已经陈述的那样是借助经杆31作用在上焊接滚轮24上的电极压力弹簧18正常地设定的。为了减小电极压力而在罐身开始处施加一个作用力在此例中是由各个压电元件组成的删状件35获得的，该删状件在图6中以放大的比例示出。此删状件安置在一个外壳39内，该外壳安装在一个导轨29内以便能够自由地垂直移动。通过一个连接销34，此删状件经杆31直接作用在上焊接滚轮24上。各个压电元件(在图示实例中有十个)，其中二个标以标号36和37，都由一个盘簧保持在加载状态下以便防止产生破坏性的拉伸应力。当电压加到压电元件构成的删状件上时，每个元件的厚度都会减小某个数值，从而使整个删状件的长度减小了该数值的十倍。

压电元件组在其保护性套筒中座置在连接销34上。其由一个外壳39包裹住，该外壳39一方面起传递盘簧的弹力的作用，另一方面则起一个重物的作用，该重物通过压电删状件的膨胀(通过利用惯性的方式)而被移动。外壳的这个移动会产生一个作用力。当外壳由删状件释放开时(删状件座置在连接销上)，就会在那一点产生一个反作用力。

因此，外壳39通过压电删状件的膨胀被向上移动。同时，删状件被向下推到连接销板34上，该连接销板34会经杆31将一个正向作用力传递到焊接滚轮24上(增大了电极压力)。

这个操作在插入第一个罐身之前进行。当罐身的开始部分被推入焊接滚轮之间时，重新设定电压(使删状件放电)。

这就产生了上述方法的逆过程，也就是说，压电元件收缩回来而盘簧中的载荷会将外壳向相反的方向拉动。一个反向作用力被施加在连接销上，从而减小了电极压力。

通过改变电压的幅度及斜波形式的方式就可以变更作用力曲线。

图7示意地示出了压电删状件35的操作模式，外壳39仅表示一个重构。该图形示出了施加在删状件上的电压和作用力F₁和F₂。F₁是使重物(外壳)移动的作用力。F₂是使压电删状件，包括重物，移动的作用力。F₁总是小于F₂。F₂是作用在焊接滚轮上的作用力。

此外，电极压力弹簧的弹力一直独立地作用在焊接滚轮上。

作为实例描述的两个实施例都具有这样的特征，即都对公差的变化(例如薄板厚度的变化，焊接滚轮的偏心、机器部件的热膨胀等等)不敏感。

在电磁设计的情况下，公差的这种变化可以在距离“d”中被吸收。

在压电设计的情况下，整个压电删状件自由地安装在连接销34上，以便该删状件可以在垂直安装架上相对于公差中的变化自由地上下移动。

根据本发明的另一个方面的内容，在一个罐身或一串罐身的结束部分处可以增加电极压力。在一个罐身或一串罐身的结束部分处增加作用力在功能上等同于焊接电流的减小，并可防止在罐身的结束部分处的焊缝的过热。通过对减力装置作适当的调节，也可以用此装置完成增加作用力的操作；或者，一个辅助装置可以作用在焊接滚轮中之一个上，或作用在臂或摇臂上。

此外，通过快速地减小或增大电极压力的方式，就可以通过防止激发振动来采用抗振的主动对抗措施。

当然还可以采用用于瞬间增加和/或减小电极压力的其他结构(未示出)，例如气动或液压结构。

Claims (10)

1.一种用于以预定的焊接压力对金属薄板的搭接缝进行缝焊的方法，其特征在于：在焊接开始时减小电极压力。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：一串罐身顺序地进行焊接，并且至少对第一个罐身减小电极压力。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：焊接开始时，电极压力从设定的焊接压力迅速下降，随后以比下降平缓的方式回升。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：电极压力减小到不到设定的焊接压力的一半。

5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于：对罐身进行焊接，并且在每个罐身的焊接时间的2至15％的时段内减小电极压力。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于：在焊缝的尾部增加电极压力。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：顺序地焊接一串罐身，并且在每个罐身的结束部分处，或在最后一个罐身的结束部分处增加电极压力。

8.一种用于实现如权利要求1至5中任一项所述方法的电阻缝焊机，其特征在于：该缝焊机具有一个在相对于整个焊接时间很小的一段时间内减小作用在焊接滚轮上的电极压力的减力装置。

9.如权利要求8所述的电阻缝焊机，其特征在于：减力装置具有一个用于产生撞击的可反复操动的撞击元件，其施加一个与至少一个焊接滚轮的电极压力相反的作用力。

10.如权利要求8或9所述的用于实现权利要求6或7所述的方法的电阻缝焊机，其特征在于：该电阻缝焊机包括一个瞬时增加电极压力的装置，具体地说是用一个用于产生冲击的撞击元件，该冲击施加一个补充至少一个焊接滚轮的电极压力的作用力。

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