JPH03181847A - 鋼帯接続シーム溶接部の溶接品質判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プロセスラインの鋼帯接続法として用いられ
るシーム溶接などの鋼帯接続溶接部の溶接品質判定方法
に関する。

［従来の技術〕 プロセスラインとして、例えば連続溶融亜鉛めっきライ
ン、連続電気めっきライン（錫めっき、亜鉛めっき、ク
ロムめっき等）、連続焼鈍ライン、連続酸洗ライン、連
続圧延ライン等においては、鋼帯コイルを生産工程中に
溶接接続して連続的に通板操業することにより、稼動率
を高めている。

このような鋼帯を接続した溶接部の品質が不良であると
、ライン内で溶接部が破断することがあり、復旧までに
長時間を要し、設備の稼動率を低下させる大きな原因に
なる。

これを防止する方法として、従来から溶接部の品質を判
定する方法が提案されている。

例えば特開昭６３−２０３２８５号公報にはシーム溶接
部において、予め鋼帯の重ね厚みと溶接良好強度域の関
係を制御器に記憶し、溶接時の鋼帯接続溶接部の鋼帯重
ね厚みと溶接直後の溶接部温度を前記制御器に導入し、
溶接良否を判定する方法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題１ しかし、前記の方法で溶接品質評価の指標としている溶
接部の温度は、溶接部の測定している部分のみ、すなわ
ち、溶接直後の溶接部の表面のみの温度であるため、鋼
帯の重ね合わせ部の接合界面の温度は未知であった。し
たがって、表面のみの評価について再現性はあるものの
、溶接部の接合界面の品質について評価するものではな
かった。

具体的には、シーム溶接の原理は、良好な溶接の場合、
上下の鋼帯の接触面が最大の発熱を生じ、その次に鋼帯
と電極の接触面の発熱が大きい（溶接学会編「新版溶接
便覧Ｊ　　１９６６、丸善、Ｐ４１６〜４１４、参照）
、ところが、一般に鋼帯と電極との接触面積が小さい場
合や電極の接触圧力が変動した場合、または鋼帯の表面
固有抵抗が高い場合等には、上記の発熱量の関係（すな
わち温度の関係）は逆転する場合があり、上下の鋼帯の
接触発熱が小さく、ｉｑ帯と電極の接触面の発熱の方が
大きくなり、　”散り”といわれる溶接欠陥が生ずる。

この場合でも、表面温度の計測値は同一なので良好接合
と判定される（山本利雄、奥田滝夫著「高速重ねシーム
溶接の溶接部形成現象の基礎的研究（第２報）」、溶接
学会誌ｖｏＩ２４９．９．１９７７、Ｐ６４〜６５参照
）。

また、表面温度は同一でも、継手部の加圧力が小さい場
合、又は不均一な場合、鋼帯接触中央部のみが接合され
、両端に”スリット”といわれる未接合状態の溶接欠陥
が生ずる。

つまり、表面温度は、良好な溶接部と溶接欠陥を生ずる
溶接部とを区別することができない場合が生ずる。この
ような場合、抵抗溶接における溶接部の外表面温度は、
溶接現象を二次的にとらえた敏感なパラメータであるた
め、再現性に乏しくなり、溶接品質を判定する指標にな
り難いという欠点があった。

本発明はこのような欠点を改善した鋼帯接続溶接部の溶
接品質判定方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段１ 本発明は、前記問題点を解決するために、各種の溶接条
件でシーム溶接試験を行い、それらのうち、溶接欠陥の
ある試験片の断面形状を観察したところ、溶接入熱過大
の欠陥として”散り°゛が生じ、溶接入熱過小の場合”
スリッドが生ずることを見出し、さらにそれらはいずれ
も外表面に凹みと酸化層を形成することを見出した。

したがって、本発明はシーム溶接の良否によって、健全
部と溶接欠陥部で凹みと酸化層の存在の有無による光の
反射率の違いが生ずる溶接現象をとらえ、予め鋼帯溶接
部表面に照射した光の反射像と良好な溶接部断面形状の
関係を画像記憶装置に記憶し、溶接品質の判定に供する
溶接部の光の反射像を画像処理後、制御装置に導入し、
制御装置はこの反射像を前記画像記憶装置に記憶させて
ある反射像と比較し、溶接品質の良否を判定するように
したものである。

本発明における制御装置は、 ■　画像処理装置の把えた光の反射像を画像記憶装置に
記憶させる。

■　画像処理装置の把えた他の光の反射像を画像記憶装
置に記憶した反射像と比較 し、その異同を判別する。

という２つの機能を有し、さらに、これらの異同を表示
したり、光源を制御する機能を併せ有するものである。

〔作用］ 本発明によれば”敗り“と°゛スリツトの生じていない
良好な溶接部断面形状と、その溶接部の表面に照射した
明暗均一な光の反射像を画像記憶装置に記憶させておき
、溶接部品質の判定に供する溶接継手部表面に光を照射
し、その反射像を制御装置に導入する。その際、°敢り
”の生じている溶接部はほぼ円形に近い凹み部に酸化物
が形成されているので、その部分は円形の暗い部分を有
する反射像が得られる。

また、　゛°スリット”の生じている溶接部は。

線状の凹み部に酸化物が形成されているので、その部分
は線状の暗い部分を有する反射像が得られる。したがっ
て、前記制御装置に１判定に供する溶接部の光の反射像
を導入し、予め記憶しておいた良好な溶接部の光の反射
像を制御装置内で比較照合することにより、溶接の良否
を判定することができる。

しかも、その判定に供する反射像の暗い部分の形により
、溶接入熱が大きすぎるのか、小さすぎるかを１次的に
判定することができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明を実施するための装置例を示すブロッ
ク構成図である。第２図は、第１図のＡ−Ａ矢視図であ
る。シーム溶接では、上清帯ｌと平鋼帯２を上電極輪５
と下電極輪６で、はさんで加圧通電することにより、上
下鋼帯の未接合部３が接合部４を形成する。

そこで、溶接後の溶接部外面にストロボ８とカメラ７を
配置しカメラの画像を二値化信号に処理する画像処理装
置９を通して、溶接部表面の反射像を制御装置１０に導
入する。画像記憶装置１１には、予め良好な溶接部の表
面の反射像を記憶させておき制御装置１０で画像比較を
行い、予め記憶していた画像と同等であれば良好溶接表
示１３に表示し、敗りが出ていれば、入熱過大表示１２
に表示する。また、スリットが出ていた場合には、入熱
過小表示１４を行う。この結果、溶接不良に拘らず通板
して通板材破断に至るというようなことがなくなった。

さらに詳しく、溶接現象と光の反射像の関係を実験結果
に基づいて述べる。第３図は、上清帯ｌと平鋼帯２が形
成した良好な溶接部の断面形状を示し、第４図はその良
好な溶接部表面の光の反射画像を示したものである。良
好な溶接部では、通電して発熱・軟化した溶接部を加圧
するため、第３図に示すように、凹凸の少ない形状とな
り、その溶接部表面の光の反射像は、第４図に示すよう
に、溶接部端部１５の反射像１５ａと母材端部１６の反
射像１６ａのみが線として表示され、左右の溶接部端部
の反射像１５ａ、１５ａの間は、−様な明暗度となる。

第５図は、第３図と同様の断面で敗り１７の生じた溶接
部の断面形状を示すもので、第６図は第５図の溶接部表
面の光の反射像を示すものである。敗り１７の生じた溶
接部の断面では、敗り１７の部分は凹んでおり、凹みの
表層は、入熱過大のため厚い酸化物を形成しているので
、ストロボ８で光りを照射しても敗乱し、その部分の反
射像は第６図に見られる敗りの光の反射像１７ａのよう
に暗い部分を形成する。しかもこれが溶接部の両端部の
反射像１５ａ、１５ａの間に出現するため、入熱過大と
判定することができる。

第７図には、スリットの生じた溶接部の断面形状、第８
図には、第７図の溶接部の表面の光の反射像を示す。入
熱過小の溶接部の断面では、溶接部両端部１５の線の間
に細かく連続したスリット１８が生ずる。これは上清帯
１と平鋼帯２の重ね合せ中央部では発熱接合しているも
のものの溶接端部１５の近傍は、軟化のみで、接合温度
まで達していないことから生ずる。すなわち、スリット
部１８では、鋼帯表面の酸化物が残ったちのは、そのま
まの酸化物がスリットの凹部部分に残り、鋼帯表面の酸
化物を除去した鋼帯同士の溶接ではスリットの凹み部分
が空洞となる。

酸化物が残っていればストロボ８の照射光は散乱し、ま
た空洞であれば、陰となって、両者とも暗部の連続した
光の反射像１８ａとして、画像処理することができる。

したがって、この光の反射像を比較することにより、溶
接品質の良否の判定が可能となり、さらに、溶接条件の
設定変更に対する助言ができるようになった。

なお、前記実施例は、抵抗溶接の断面形状による表面の
光の反射像の判定について説明したが、本発明方法はこ
れに限らず、レーザ溶接部の溶は込み不足や凸ビードの
判定にも適用することができる。

［発明の効果１ 本発明方法は、予め鋼帯溶接溶接部表面に照射した光の
反射像と良好な溶接部断面形状の関係を画像記憶装置に
記憶し、溶接品質判定に供する溶接部の光の反射像を画
像処理後、制御装置に導入し、両者を比較判定するよう
にしたので、正確な品質判定ができるようになった。

また、表面温度を指標とする従来技術と異なり、溶接部
形状を１次的に指標とするため、溶接条件による判定誤
差がなくなり、信頼性が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置例とそのブロ
ック構成図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視図、第３図は
良好な溶接部の形状を示す断面図、第４図は良好な溶接
部表面の光の反射像を示す図、第５図は散りの生じた溶
接部の形状を示す断面図、第６図は散りの生じた溶接部
表面の光の反射像を示す図、第７図はスリットの生じた
溶接部の形状を示す断面図、第８図はスリットの生じた
溶接部表面の光の反射像を示す図である。 ｉ・・・上清帯　　　　　　２・・・平鋼帯３・・・未
接合部　　　　　４・・・接合部５・・・上電極軸　　
　　　６・・・下電極輸７・・・カメラ　　　　　　８
・・・ストロボ９・・・画像処理装置　　　ＩＯ・・・
制御装置ｉｉ・・・画像記憶装置　　１２・・・入熱過
大表示１３・・・良好溶接表示　　１４・・・入熱過小
表示１５・・・溶接部端部 ５ａ・・・溶接部端部の光反射像 ６・・・母材端部 ６ａ・・・母材端部の光反射像 ７・・・敗り ７ａ・・・敗りの光反射像 ８・・−スリット ８ａ・・・スリットの光反射像 出 願 人 川崎 製 鉄 代 理 人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　予め鋼帯溶接部表面に照射した光の反射像と良好な
   溶接部断面形状の関係を画像記憶装置に記憶させておき
   、溶接品質判定に供する溶接部の光の反射像を画像処理
   後制御装置に導入し、該制御装置は該画像処理した反射
   像を前記画像記憶装置に記憶させてある反射像と比較し
   、溶接品質の良否を判定することを特徴とするプロセス
   ラインの鋼帯接続部の溶接品質判定方法。