專利名稱：輥式縫焊機用的電焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輥式縫焊機用的電焊絲，這種焊機有至少一個輥式電極和一個在它的周邊安置的用來安放電焊絲的導(dǎo)向槽，對著焊接工件的一面，即電焊絲的前面的橫截面基本上是平的、圓的或V形的，而要安放在輥式電極的導(dǎo)向槽中的一面，即焊絲的背部的橫截面最好是V形或圓形的。
使用電焊絲的輥式縫焊機是已知的(CH-A-370175和DE-B-1565803)。在這些情況下，輥式電阻縫焊機的問題是，在這種焊機中，通常是銅制的電焊絲防止通常由銅合金制的輥式電極被鍍有錫，鋅，鉛等涂層的金屬板污染。否則，在對鍍有如此涂層的金屬板進(jìn)行電阻焊接時，在焊接溫度及施加的壓力作用下，輥式電極將同被焊的工件的涂層材料形成合金并因此而被沾污。由于形成這種合金的結(jié)果，焊接參數(shù)特別是影響電流及熱量的流動和傳遞的輥式電極材料的特征值將改變，并且因而將損害焊縫結(jié)構(gòu)。在被焊工件及輥式電極之間加上焊絲可消除這個問題，電焊絲被連續(xù)地更新地供到焊接位置。電焊絲與在焊接前或焊接時熔化的金屬板涂層材料熔合在一起，并由此防止了所放出的涂層材料與輥式電極熔合，使其變成不可用。焊接操作沾污的電焊絲不斷地運送掉。電焊絲從一個送線盤上繞下來，并且在通過焊接位置后卷到一個接受盤上或粉碎為以后重新熔化用。
在這種輥式縫焊機中用的電焊絲的橫截面通常要使得焊絲與輥式電極之間的接觸面積大于用普通圓形電焊絲時的接觸面積，以使電流流動得更好而發(fā)熱較少。前面提到的電焊絲是已知的(DE-CI-3526648)，它用于敷有涂層的金屬板，特別是敷有不良導(dǎo)體或非導(dǎo)體的鋼板式涂層嚴(yán)重污染的鋼板的輥式電阻縫焊接。這種已知的電焊絲的一個改進(jìn)是一種所謂的三橢圓形電焊絲，它的后緣是V形的，前緣是圓形的或平的并且有附加槽。由于開槽的結(jié)果，粘附在金屬板上的不良導(dǎo)體或非導(dǎo)體敷層，在受熱時軟化，被刺穿或被替換掉。因此，防止了輥式電極在涂層上例如油漆層上浮動。在下面說明中和在權(quán)利要求中所用的術(shù)語電焊絲包括在前緣開槽的及不開槽的兩種電焊絲。
如在圖2中橫剖面圖中虛線所示的三橢圓形電焊絲特別對于焊接具有電解鉛鍍層的、相當(dāng)寬的焊接凸緣、沒有明顯可見到的延展皺紋的焊接凸緣和平行焊接凸緣的汽車油桶是很成功的。但是，在一些臨界的情況下焊接會成問題，例如，對于熱鍍鉛金屬板、對于窄的焊凸緣，對于有延展皺紋的焊接凸緣，對于非平行焊接凸緣，就是這種情況特別如果這些開口朝向桶的內(nèi)部，以及桶的凸緣過渡半徑大的情況。
在這些臨界的情況下可能出問題的原因是熱鍍鉛層的厚度比電解鉛鍍層的厚度更厚及更不規(guī)則。因此它要求有較大的焊接電流，這導(dǎo)致金屬板和電焊絲發(fā)熱較大，并且導(dǎo)致在金屬板上有深的電焊絲的壓痕。桶的焊接凸緣窄，由于熱量的逼近，導(dǎo)致在焊接接縫和金屬板邊緣之間熱量積累。因而此處邊緣軟化并在以后塌陷。其后電焊絲僅僅被支撐在一邊上。它被弄變形到一邊并有一個偏的傾向，也就是說它象一個氣充得不好的自行車輪胎(又稱為“自行車輪胎效應(yīng)”)。在金屬板上的延展皺紋必須在焊接時用電焊絲的焊接力來弄光滑。這就要求比普通焊接時的焊接力要大。在金屬板之間的有效焊接力有波動，也就是在必須進(jìn)行變形的地方焊接力被減小了。焊接變得不規(guī)則。較大的焊接力也要求較大的焊接電流，造成電焊絲被更劇烈地發(fā)熱和變形，以及金屬板中較深的印痕。桶的非平行的焊接凸緣同樣也必須用輥式電極壓在一起。因此，金屬板受應(yīng)力而在接縫的旁邊發(fā)生切變。在轉(zhuǎn)入桶的凸緣的過渡半徑大時，有著跟非平行凸緣同樣的影響。
下面參考圖3和圖4更詳細(xì)地解釋在極端情況下這些因素如何起作用并使焊接出問題。
圖3顯示了用如

圖1所示的傳統(tǒng)的三橢圓形電焊絲在一個鍍鉛板的桶凸緣上焊成的一個焊縫?？梢院芮宄乜闯鏊玫降目p焊焊縫S并不是理想的縫焊焊縫和a)金屬板的外表面顯示出來自電焊絲的深的壓痕，b)在電焊絲的縱向邊緣上的邊緣壓痕可以明顯地板見到(比較圖3中虛線所示的三橢圓形電焊絲與已經(jīng)焊接中使用的電焊絲)，c)縫焊焊縫S從旁邊往里裂(曇 )，d)金屬板上有薄弱的部位，它們比板更薄(呈蝶鉸形)，e)在縫焊焊縫S的近旁金屬板已經(jīng)裂開，f)剪切裂紋(僅在較高倍數(shù)的放大下可檢查出)在金屬板的縫焊焊縫S鄰近區(qū)出現(xiàn)，和g)由于整平電焊絲，金屬板的橫向負(fù)荷引成了表面裂紋。長期疲勞試驗已經(jīng)表明具有如圖3和4所示的焊縫的桶在30-70%的規(guī)定交變應(yīng)力的作用次數(shù)下已經(jīng)開始滲漏，也就是說它們的抗疲勞性太差。
本發(fā)明的目的是發(fā)展一種在說明書開始所述的這類電焊絲，因而在如上述的那些臨界情況下使用這種焊絲比用普通的三橢圓形電焊絲可得到更好的焊接結(jié)果及更抗疲勞的焊縫。
為解決這問題，按照本發(fā)明的電焊絲其特點在于，在焊絲的縱向，在前緣和后緣之間的過渡區(qū)域附加兩個凸緣用來把電焊絲支撐在輥式電極的導(dǎo)向槽的兩側(cè)面周邊上。
由于附加凸緣在焊絲的兩個縱向邊緣上，本發(fā)明的電焊絲與普通電焊絲相比，接觸輥式電極的面積更大。按照本發(fā)明的凸出在導(dǎo)向槽外的電焊絲的外形很薄，即使在焊接時電焊絲變軟，它在橫向力作用下也不會變形，因此不產(chǎn)生自行車輪胎效應(yīng)。由于有更大的接觸面積，本發(fā)明的電焊絲比普通的電焊絲能被更好地冷卻。另外，在輥子電極與焊絲間的過渡處的電流負(fù)荷率是相當(dāng)?shù)?。由于按本發(fā)明的電焊絲在金屬板上有相當(dāng)寬的接觸面積，這也是緊靠著縫焊焊縫被壓縮過的。防止了在縫焊焊縫附近的金屬板的裂口及以后產(chǎn)生的縫焊焊縫的撕開。
在輥式縫焊時使用普通的三橢圓形電焊絲時可能產(chǎn)生的問題在使用無電焊絲的普通輥式縫焊時通常不會產(chǎn)生，但是由于在開始所解釋的原因，這種無電焊絲的普通的輥式縫焊在象焊鍍鉛的金屬板時也不是有利的。在本發(fā)明的作用下，調(diào)整電焊絲的外形使適合于一個常規(guī)的輥式電極的形狀已經(jīng)使得焊接質(zhì)量至少與無電焊絲的常規(guī)焊縫的質(zhì)量一樣好，并且由于使用電焊絲而得到的優(yōu)點(均勻的焊接參數(shù)，窄的焊縫，導(dǎo)入的熱量少，高的焊接速度，不需外部冷卻)從而增加了焊接的可靠性及經(jīng)濟性。
發(fā)明的有利的發(fā)展形成從屬權(quán)利要求的主題。按照這些發(fā)展，本發(fā)明的電焊絲的外形比它在金屬板上的接觸面積更寬。本發(fā)明的電焊絲的邊緣，也就是它的凸緣的縱向外緣不跟金屬板的表面相結(jié)觸。用本發(fā)明的焊絲焊接后不再出現(xiàn)用常規(guī)電焊絲所產(chǎn)生的在金屬板上的邊緣壓痕。在輥式電極和電焊絲之間的接觸面積增加了30到50%，最好是約40%，因此冷卻更好并且有更低的電流負(fù)荷率。
下面參見附圖更詳細(xì)地說明發(fā)明的實施例。
圖1作為一個輥式縫焊機的局部，顯示了將金屬板焊在一起形成一個燃料桶時，采用常規(guī)電焊絲的輥式電極，圖2顯示了采用按本發(fā)明的電焊絲的輥式電極的局部橫截面圖，為比較起見，常規(guī)的電焊絲以虛線示出，圖3顯示了用如圖1的常規(guī)電焊絲制造的一個焊縫的顯微結(jié)構(gòu)圖，圖4顯示了圖3中c區(qū)的放大圖，圖5顯示了在與圖2一樣的板上用按本發(fā)明的電焊絲得到的一個焊縫的顯微結(jié)構(gòu)圖。
圖1顯示了一個帶有常規(guī)電焊絲10(DE-CL-3526648)的電阻輥式縫焊機，圖中僅示出了一個頂輥子電極12和一個底輥子電極14。在所示的實例中，金屬板16，18正被焊成一個燃料桶。電焊絲10夾在每個輥子電極和金屬板之間。所示的常規(guī)電焊絲10是所謂的三橢圓形的。與此相對照，從圖2很容易看到，本發(fā)明的電焊絲20具有一個更寬及更平的外形，圖中除了電焊絲20用實線示出外，常規(guī)電焊絲10用虛線描出以供比較。圖2將在下面進(jìn)一步說明。如果用電焊絲20代替電焊絲10來進(jìn)行焊接，那么一條電焊絲20被供到頂輥子電極12處，并且另一條電焊絲20被供到底輥子電極14處。輥子電極12，14分別在它們的周邊有一個整個橫截面是V形的導(dǎo)向槽。鄰近導(dǎo)向槽22的周圍區(qū)域23，24的橫截面分別是平的。在金屬板16，18上形成的是凸緣16′，18′，它們在輥子電極12，14之間被焊在一起。
如上所述，圖2以實線顯示了按本發(fā)明的電焊絲20并以虛線示出了常嫻牡綰桿 0。導(dǎo)向槽22的頂角α在圖2的實例中是120°，它和安放在導(dǎo)向槽22中的電焊絲20的那一部分的頂角相等。面對被焊工件的所示的電焊絲前部26大體上是圓的，而安放在導(dǎo)向槽22中的焊絲的背部28如所述大體上是V形的。一個在前部26是實線所示的圓形，但是安放在一個圓形導(dǎo)向槽22′中的焊絲的背部28′有如圖2點線所示的圓形的電焊絲也可以很容易地被使用。如上面已指出的，電焊絲20被安排作單程通過輥子電極及被焊工件之間。
在電焊絲的前部26和背部28之間的過渡區(qū)，在電焊絲上形成有凸緣3031，用來把電焊絲20支撐在導(dǎo)向槽22的兩邊的輥子電極的周圍區(qū)域23和24上。焊絲10和焊絲20由圓絲制造而成，為此目的，在輥式縫焊機上或在它的外面安放了一個整形裝置。在所述的實例中，電焊絲10的圓形的原始線的直徑為2.2mm，在整形時延伸率為12%。另一方面，電焊絲20的圓形原始線的直徑為2.5mm，在整形時的延伸率為25-60%，最好為35%。如果把背部28面積當(dāng)作100%，焊絲10的背部在導(dǎo)向槽22中同輥子電極12接觸，那么由于電焊絲20同輥子電極12有附加的凸緣30和31的背部的接觸，因此電焊絲20與輥子電極12的接觸面積為140%。從圖2可清楚地看到電焊絲20的背部28，28′，電焊絲被安放在導(dǎo)向槽22，22′中，并彎曲一個角度到凸緣30，31的背部，同時整個前部26，包括凸緣30，31的前部30a，31a是圓形的，也就是它有一個共同的曲率半徑R。
圖5顯示了用圖2所示的電焊絲20在燃料桶上焊成的一條焊縫。同用圖3所示的常規(guī)三橢圓形電焊絲焊成的焊縫相比較，從圖5中可看出，在b處，電焊絲20的縱向邊緣同金屬板不接觸，因此它的過渡更和緩并且避免了焊絲的邊緣產(chǎn)生不利的壓痕，在c處縫焊焊縫并沒有往里裂進(jìn)去，并且在e處金屬板并不沿著縫焊焊縫裂開。
上面已經(jīng)簡單地提到過的疲勞試驗已經(jīng)表明，如圖3所示的用常規(guī)的三橢圓形焊絲焊成的焊縫疲勞強度太低。在30到70%的規(guī)定交變應(yīng)力的次數(shù)后，在試驗中由上法焊成的桶已經(jīng)滲漏了。另一方面，用本發(fā)明的電焊絲20焊成的如圖5所示的焊縫表明在試驗中桶的疲勞強度能夠有相當(dāng)大的增加，因為在試驗結(jié)束時，在五倍于規(guī)定交變應(yīng)力的次數(shù)作用后，桶仍然是不滲漏液體的。
按照圖2，每個凸緣30，31分別有一個縱向的外緣30b，31b。所選曲率半徑應(yīng)使甚至在焊接時，凸緣30，31的縱向外緣30b，31b也不跟被焊工件的表面接觸。如所述，這點能從圖5中看到。應(yīng)當(dāng)注意圖2和圖5中圖示顯示的電焊絲20在橫截面上大大地放大了。在一個實施例中，實際上在圖2中的尺寸B約為3.5mm，尺寸B′約為2.6mm，尺寸H約為1.3mm。
雖然在圖中僅示出一種圓形的橫截面的電焊絲20的前緣，但是它的前緣也可以有如DE-CL-3526648中圖6b所示的平的橫截面形狀1到3或者V形的橫截面5(在每種情況下可開槽或不開槽)。
權(quán)利要求
1.一個輥式縫焊機用的電焊絲，焊機有至少一個輥子電極(12)和一個在它的周邊設(shè)置的導(dǎo)向槽(22)，用來安放電焊絲(20)，面對被焊工件(16′)的焊絲的前緣(26)基本上是平的，圓的或V形的，安放在輥子電極(12)的導(dǎo)向槽(22，22′)中的電焊絲的后緣(28，28′)，橫截面最好是V形的或圓形的，其特征在于兩個凸緣(30，31)附加在焊絲的縱向上，在前緣和后緣間的過渡區(qū)(26；28，28′)內(nèi)，用于把電焊絲20支撐在輥子電極(12)的導(dǎo)向槽(22，22′)的兩個側(cè)面的周邊上。
2.按照權(quán)利要求1的電焊絲，其特征在于輥子電極(12)和凸緣(30，31)間的接觸面積是輥子電極(12)和安放在導(dǎo)向槽(22，22′)中的電焊絲后緣之間的接觸面積的30%-50%。
3.按照權(quán)利要求1的電焊絲，其特征在于輥子電極(12)和電焊絲的凸緣(30，31)之間的接觸面積是輥子電極(12)和安放在導(dǎo)向槽(22，22′)中的電焊絲后緣之間的接觸面積的40%。
4.按照權(quán)利要求1到3中任一項的電焊絲，其特征在于最終成形的電焊絲(22)比用來制造它的圓形絲長25%到60%。
5.按照權(quán)利要求4的電焊絲，其特征在于最終成形的電焊絲(20)的延伸率為35%。
6.按照權(quán)利要求1到5中任一項的電焊絲，對著被焊工件(16′)的電焊絲的前緣(26)是圓形的，電焊絲的特征在于安放在導(dǎo)向槽(22，22′)中的焊絲的后緣(28，28′)彎一個角度轉(zhuǎn)到電焊絲(20)的凸緣(30，31)的后緣。
7.按照權(quán)利要求1到6中任一項的電焊絲，其特征在于包括有凸緣(30，31)的前緣(30a，30b)的焊絲的前緣(26)有共同的曲率半徑(R)。
8.按照權(quán)利要求7的電焊絲，其特征在于選取的焊絲前緣的曲率半徑(R)使得甚至在焊接時，凸緣(30，31)的縱向邊緣(30b，31b)也不與被焊的工件(16′)相接觸。
全文摘要
發(fā)明的是一種跟普通電焊絲(10)大不相同的電焊絲(20)，在絲上設(shè)置了凸緣(30，31)，把絲支撐在輥子電極(12)的導(dǎo)向槽(22，22′)的兩側(cè)面的周邊上。電焊絲(20)寬于與之焊接工件的接觸面并且它在被焊工件上的接觸面積比普通的電焊絲更寬得多。因此，金屬板被沿著緊靠縫焊焊縫處壓在一起，防止了在縫焊焊縫的金屬板的裂口以及撕開之后的脫焊凸出在導(dǎo)向槽(22，22′)外面的電焊絲20的外形很薄，并且即使在焊接時電焊絲變軟時，在橫向力作用下，這部分也不會變形。
文檔編號B23K11/30GK1030039SQ8810378
公開日1989年1月4日 申請日期1988年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月22日
發(fā)明者烏雷哈·維爾納 申請人:埃爾帕特朗尼股份公司