專利名稱：壓薄滾焊質(zhì)量的監(jiān)控方法
在滾輪電極之間壓薄滾焊金屬板材時(shí)，為控制焊接過(guò)程和監(jiān)控焊接質(zhì)量，通?？傂枰B續(xù)測(cè)定和/或控制起碼下列工作變量滾輪電極的擠壓力(F)，前進(jìn)速速(V)，和通過(guò)焊縫的電流強(qiáng)度(I)。
這些變量的設(shè)定值，對(duì)某給定的焊件來(lái)說(shuō)，取決于待焊接在一起的板材邊緣搭接寬寬(b)，且是在焊接之前將金屬板材對(duì)齊夾持就位時(shí)設(shè)定的。為達(dá)到所要求的焊接質(zhì)量，所有上述相互依賴的工作變量要求處在某一定的范圍內(nèi)。
然而，在焊接進(jìn)行過(guò)程中“連續(xù)”測(cè)定或控制各種工作變量并不是輕而易舉的事，視變量的種類而會(huì)出現(xiàn)不同程度的困難。為解決這個(gè)問(wèn)題，從來(lái)使用的一種方法是在焊件剛離開滾輪電極之后通過(guò)時(shí)馬上測(cè)出焊件焊縫的溫度，作為“冗余”變量。結(jié)合其它讀數(shù)，提高質(zhì)量監(jiān)控功能的可眚性。然而，為了可靠，這種測(cè)溫過(guò)程又受某些先決條件的限制，或者很難安裝測(cè)量設(shè)備(例如紅外傳感器)，因可利用的空間有限。
對(duì)于焊縫的質(zhì)量，更確切地說(shuō)在接縫區(qū)形成令人滿意的焊縫熔核，還有一點(diǎn)特別重要的是，在焊接臺(tái)要確實(shí)達(dá)到所要求的搭接寬度。然而，在將金屬板材對(duì)齊和加載荷時(shí)可能就已經(jīng)帶來(lái)使設(shè)定值不正確的因素，或者將焊件放到滾輪電極之間時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生了偏差。此外，要測(cè)定實(shí)際的搭接值，特別是緊靠滾輪電極的實(shí)際搭接值，也是非常困難的，在焊接過(guò)程中(即一次焊道的焊接過(guò)程)看來(lái)簡(jiǎn)直是行不行的。
本發(fā)明的目的是就本說(shuō)明書開端所述的壓薄滾工藝提出一種工業(yè)上實(shí)用的可大大提高焊接的質(zhì)量控制的方法。按照本發(fā)明，這個(gè)目的是這樣達(dá)到在焊接的過(guò)程中記錄焊縫的厚度，并根據(jù)焊縫厚度的讀出值與開頭提到的一個(gè)相互依賴工作變量?jī)烧咧g預(yù)定關(guān)系推導(dǎo)出焊接質(zhì)量指標(biāo)。
記錄焊縫的厚度有各種各樣試驗(yàn)測(cè)試法，而且在標(biāo)定方面沒(méi)有什么特殊困難。焊縫的厚度可以在焊件露出時(shí)直接或間接測(cè)定，也可以通過(guò)測(cè)定各滾輪電極的間距或位移在“原點(diǎn)”測(cè)定。在后者的情況下，可能需要對(duì)焊縫區(qū)凝固和冷下來(lái)時(shí)厚度的變化進(jìn)行校正，但這通常在確定應(yīng)采用的具體函數(shù)關(guān)系時(shí)是早已考慮到了。
應(yīng)用本發(fā)明的方法時(shí)，可以從指標(biāo)的制定入手，方法是將焊縫厚度的讀出值與其它工作變量的值進(jìn)行比較，這些值是根據(jù)(具體應(yīng)用的)預(yù)定相互關(guān)系確定下來(lái)的。也可以將設(shè)定值與焊縫厚度本身的實(shí)際值進(jìn)行比較，所述設(shè)定值則根據(jù)所述相互關(guān)系確定。
所應(yīng)用的具體相互關(guān)系，對(duì)給定的焊件和工作參數(shù)來(lái)說(shuō)，可以事先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。本發(fā)明的方法特別適用于金屬板邊緣搭接寬度實(shí)際值的運(yùn)算，而前面說(shuō)過(guò)，這方面是幾乎不可能直接測(cè)定的。
各從屬權(quán)項(xiàng)說(shuō)明了權(quán)利要求1所述方法的各種實(shí)施例?，F(xiàn)在結(jié)合附圖借助于實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，主要方面是焊縫的厚度與搭接寬度之間的相互關(guān)系。


圖1示出了壓薄滾焊機(jī)連同其滾輪電極和焊接中的焊件的原理示意圖。
圖2是兩個(gè)搭接的金屬板材焊接之前的示意端視圖。
圖3是圖2的金屬板材用焊縫連接起來(lái)時(shí)類似的視圖。
圖4示出了典型的憑經(jīng)驗(yàn)確定的搭接寬度b與焊縫厚度ts的函數(shù)相互關(guān)系。
圖1高度地簡(jiǎn)化和示意出的焊機(jī)連同其滾輪電極13和14是供壓薄滾焊(一種電阻焊接)金屬板材11和12用的。將待焊接的金屬板材對(duì)齊并夾持，使它們的邊緣如圖2所示那樣搭接之后，以速度V傳送到滾輪電極13與14之間。如圖1所示，下滾輪電極14是固定配置的，上滾輪電極13則可以進(jìn)到焊件上，施加例如來(lái)自液壓缸組件15的擠壓力F。在焊接的過(guò)程中，如通常按周知的方式連續(xù)測(cè)定和控制各工作變量滾輪電極13、14的擠壓力(F)、焊件的前送速度(V)和通過(guò)焊接點(diǎn)的電流密度(I)，這些變量是根據(jù)金屬板邊緣搭接寬度b的預(yù)定控制設(shè)定值確定的。焊接金屬板各邊緣時(shí)，電流通過(guò)各滾輪電極之間，介在兩電極之間所謂焊縫熔核處的金屬板就被加熱，從而在擠壓力F作用下立即變形，于是產(chǎn)生滾壓焊縫10(圖3)，其厚度ts遠(yuǎn)小于金屬板厚度t1和t2(這些板的厚度可能不同)的總和。板材變形的程度取決于上述三個(gè)工作變量和焊縫處實(shí)際搭接的寬度b(實(shí)際值)。除該三個(gè)工作變量外，在焊接過(guò)程中還可以測(cè)定其它變量，例如焊縫10剛從滾輪電極之間出現(xiàn)時(shí)的溫度，必要時(shí)也可以將這些變量加以控制。
連續(xù)記錄下來(lái)的各工作變量的實(shí)際值是質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，即若這些實(shí)際值偏離標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)到不能容許的程度，則必然推論出焊接質(zhì)量不過(guò)關(guān)，應(yīng)廢除有關(guān)焊件。然而，如先前說(shuō)過(guò)的那樣，在焊接過(guò)程中測(cè)定實(shí)際的搭接寬度b是不實(shí)際的。為能對(duì)實(shí)際搭接寬度值因而對(duì)焊件的焊接質(zhì)量作出明確的結(jié)論，本發(fā)明利用了搭接寬度b與焊縫10的厚度ts之間特殊相互關(guān)系，具體例子如圖4所示。對(duì)各種不同的焊件和工作參數(shù)應(yīng)采用的搭接寬度與由此得出的焊縫的厚度兩者之間的相互關(guān)系能事先憑經(jīng)驗(yàn)確定。實(shí)踐證明，這種相互關(guān)系至少在有關(guān)焊接部位總是清楚明確的，因此最好用焊縫厚度代替搭接寬度。換句話說(shuō)，在焊件上測(cè)定焊縫的厚度ts，并用所述相互關(guān)系確定搭接寬度b的實(shí)際值。為使質(zhì)量監(jiān)控作用是否合格有一個(gè)明確的判定指標(biāo)，可以給焊縫厚度規(guī)定一個(gè)偏差范圍T，搭接偏差范圍B即對(duì)應(yīng)于該偏差范圍T。上述指標(biāo)可以通過(guò)評(píng)估所求的b值是否在偏差范圍B之內(nèi)得出，也可以通過(guò)直接評(píng)估ts值是否在偏差范圍T(給定值范圍)內(nèi)得出。
所采用的相互關(guān)系ts＝f(b)是在各情況下在有關(guān)范圍內(nèi)應(yīng)用適當(dāng)?shù)囊幌盗性囼?yàn)事先確定的，并假設(shè)焊件的各項(xiàng)數(shù)據(jù)(板厚、材質(zhì)等)和有關(guān)的工作參數(shù)是已知的。在焊接過(guò)程中測(cè)定厚度ts有各種可能的方案。如圖1所示，滾輪電極13、14的間距或可滾送的滾輪13的位置可以用位置編碼器16(位移傳感器)自動(dòng)測(cè)定。但焊件在離開滾輪電極之后，焊縫厚度也可以在凝固焊縫10的點(diǎn)17處應(yīng)用周知的方法，例如借助于接觸式滾輪或不接觸式應(yīng)用超聲波或輻射吸收測(cè)定法，進(jìn)行測(cè)定。在上述兩種情況下，相應(yīng)傳感器所產(chǎn)生的電流量信號(hào)會(huì)傳送到評(píng)價(jià)電路(圖中未示出)，在該電路中會(huì)自動(dòng)記錄、顯示和評(píng)價(jià)該測(cè)出的值，進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。進(jìn)行這種評(píng)價(jià)時(shí)，通常是求出整個(gè)焊縫長(zhǎng)度上或部分長(zhǎng)度上(例如起點(diǎn)和終點(diǎn)處的抑制部位)瞬時(shí)值的平均值，或按統(tǒng)計(jì)方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，控制焊接質(zhì)量。不言而喻，焊件和/或工作參數(shù)多時(shí)，事先確定的函數(shù)相互關(guān)系可以用數(shù)據(jù)表的形式存儲(chǔ)起來(lái)，這樣必要時(shí)就可以調(diào)用它們以便在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。
雖然本發(fā)明方法的上述諸實(shí)施例是應(yīng)用了焊縫厚度與搭接寬度之間的關(guān)相互關(guān)系，但以類似的方式應(yīng)用ts與其它變量(例如F，V，I)之間的預(yù)定相互關(guān)系也是完全行得通的。
權(quán)利要求
1.一種在壓薄滾焊處于滾輪電極(13，14)之間的金屬板材(11，12)時(shí)監(jiān)控焊接質(zhì)量的方法，其中預(yù)定了至少下列各工作變量的設(shè)定值滾輪電極的擠壓力(F)；前進(jìn)速度(V)；通過(guò)焊縫的電流強(qiáng)度(I)；金屬板邊緣的搭接寬(b)，其特征在于，在焊接過(guò)程中確定焊縫的厚度(ts)，并根據(jù)焊縫厚度(ts)讀數(shù)與其中一個(gè)上述工作變量之間的預(yù)定相互關(guān)系推導(dǎo)出焊接質(zhì)量指標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，推導(dǎo)指標(biāo)的方法是將焊縫厚度(ts)讀數(shù)與其它根據(jù)所述相互關(guān)系確定的工作變量進(jìn)行比較。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，推導(dǎo)指標(biāo)的方法是將所測(cè)定的焊縫厚度(ts)本身的實(shí)際值與設(shè)定值進(jìn)行比較。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，設(shè)定了焊縫厚度(ts)讀數(shù)的偏差范圍(T)t。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，測(cè)定確定著焊縫厚度(ts)的滾輪電極(13，14)的間距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，測(cè)定焊件本身焊縫的厚度(ts)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，求出至少焊縫長(zhǎng)度一部分上焊縫的厚度(ts)的平均值且/或以統(tǒng)計(jì)方式加以評(píng)價(jià)。
8.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，用焊接厚度(ts)讀數(shù)與搭接寬度(b)之間預(yù)定的相互關(guān)系系推導(dǎo)焊接質(zhì)量指標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)事先確定的相互關(guān)系確定搭接寬度(b)的實(shí)際值。
全文摘要
壓薄滾焊該金屬板材時(shí)，各工藝參數(shù)(電極擠壓力F、前進(jìn)速度V、焊縫電流I)都處于監(jiān)控下，焊接的質(zhì)量取決于焊接點(diǎn)的搭接寬度(b)。以記錄焊縫的厚度(ts)代替搭接寬度。函數(shù)關(guān)系ts＝f(b)按經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)測(cè)出的焊縫厚度算出搭接的實(shí)際值。焊縫的厚度可通過(guò)測(cè)定電極的間距，用位置編碼器或測(cè)定裝置測(cè)定。還可以類似方式評(píng)價(jià)ts與另一個(gè)工作參數(shù)的相互關(guān)系。
文檔編號(hào)B23K11/24GK1074158SQ9211501
公開日1993年7月14日 申請(qǐng)日期1992年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月16日
發(fā)明者J·施賴納, P·魏貝爾 申請(qǐng)人:埃爾帕特朗尼股份公司