專利名稱：容器縫焊的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄板金屬容器，特別是罐體的電阻縫焊方法。本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
“薄”或“超薄”的金屬板材是指厚度約為0.1至0.5毫米的金屬板材。這些板材可以是鍍錫的(鍍錫鐵皮)或具有其他的鍍層，或無(wú)鍍層(黑鋼板)。鍍錫鐵皮容器，特別是罐體焊接采用銅線電極焊接搭接焊縫的方法是公知的。迄今為止，該方法已被證明是僅有的在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上成功的方法，盡管鍍錫鐵皮上的鍍錫層使電極產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，工業(yè)應(yīng)用中只能通過(guò)不斷地自行更新銅線電極來(lái)克服。
對(duì)于不用銅線，采用鎢或鉬焊滾縫焊一個(gè)搭接焊縫的可能性已經(jīng)做出了研究(Paul Schindele，Munich Institute of TeCh-nology thesis，1983年在“neue verpackung”5/84中公開(kāi)的文摘“關(guān)于在鍍錫超薄板材的電阻縫焊中鎢和鉬合金的焊接特性的研究”)。實(shí)際上，這樣的方法還未得到認(rèn)可。
在鋼管焊接中，采用縫焊實(shí)現(xiàn)縱向?qū)雍甘枪?。在這種情況下，由于沒(méi)有鍍錫層，所以可采用銅電極焊滾。借助該方法焊接的鋼管的最小壁厚是0.4毫米，并且焊縫旁的壓滾施加在管上較大的力(Deutscher Verband für Schweisstechnik e.v.，Leaflet DVS 2911)。對(duì)于超薄鍍錫鐵皮(例如厚度約為0.19毫米)的焊接，情況則完全不同，這里不象鋼管，不產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的焊縫，因此鋼管焊接的技術(shù)一直未引發(fā)出任何設(shè)想。
盡管用銅線電極的焊接展現(xiàn)出突出的效果，但它所具有的缺點(diǎn)是銅線的成本較高。因此，本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)上的焊接超薄板材，特別是鍍錫鐵皮容器的方法，該方法沒(méi)有這個(gè)缺點(diǎn)。
按照本發(fā)明可以對(duì)接焊的方式，最好不用銅線焊接容器的焊縫。
已經(jīng)意想不到地發(fā)現(xiàn)了對(duì)接焊接超薄鍍錫鐵皮，特別是不用銅線就可獲得一個(gè)密封的焊縫。此外，還發(fā)現(xiàn)了對(duì)接焊的結(jié)果減輕了錫在電極上的粘附(在非搭接焊縫的情況下)。這是由于可將電極設(shè)置成使電極/鍍錫鐵皮的接觸溫度保持在錫的溶點(diǎn)之下。進(jìn)一步還發(fā)現(xiàn)了與搭接縫焊相比，焊接的功率輸入可被減小，使得熱接觸載荷較低。
作為所述方法的一種改形，不用銅線進(jìn)行搭接縫焊也是可行的。通過(guò)主滾饋電焊接，輔滾滾壓搭接焊縫，也可以獲得如上的優(yōu)點(diǎn)。
焊接電流通常是交流的，最好將其這樣地控制，即在焊縫端部的電流被減弱。在隨后的罐體焊縫的開(kāi)始處，這也是有利的。
另外，最好持續(xù)或斷續(xù)地清理電極，除去由錫造成的污染。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置的特征為權(quán)利要求19和20。
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的實(shí)施例，其中

圖1是一個(gè)罐體在焊接過(guò)程中的局部視圖；圖2是焊接和相鄰區(qū)域的放大的詳細(xì)視圖，示出了電流方向；
圖3是另一個(gè)焊接和相鄰區(qū)域的詳細(xì)視圖；圖4是不同銅線焊接的裝置的組成的局部示意圖；圖5是滾在焊接點(diǎn)的局部的俯視剖面圖；并且圖6是在搭接縫焊情況下的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖1示出罐體1的局部，罐體1通過(guò)縫焊被對(duì)接焊接。縫焊是通過(guò)由絕緣件4彼此隔開(kāi)的兩個(gè)電極2和3來(lái)完成，并且它們形成一個(gè)布置在罐體外側(cè)的焊滾5。在罐體1的內(nèi)側(cè)，一個(gè)內(nèi)部的滾子8被旋轉(zhuǎn)安裝在框架7上。滾子8無(wú)電極。滾子8由一種硬金屬材質(zhì)的兩個(gè)盤(pán)9和10及一個(gè)中間絕緣層11構(gòu)成。還有，校準(zhǔn)滾12以公知的方式布置在罐體的外側(cè)，以確保罐體的圓度。除了圖示的校準(zhǔn)滾12之外，更多的未圖示出的校準(zhǔn)滾通常被圍繞罐體1的圓周設(shè)置。罐體被導(dǎo)引在焊滾5和相對(duì)應(yīng)的滾子8之間，因此其邊緣不搭接地對(duì)接在一起。這可以借助適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向軌塊來(lái)完成(稱為“Z型導(dǎo)向軌塊”)這種導(dǎo)向軌塊可以從其自身建立的搭接縫所了解，因此在這里未圖示出，為了無(wú)搭接和將罐體的兩個(gè)縱向邊緣對(duì)接在一起，所以只在這種情況下進(jìn)行了規(guī)定。這樣就需要一種H型導(dǎo)向軌塊。這種導(dǎo)向軌塊可以使罐體邊緣的端部合在一起，以便它們彼此平齊并被一個(gè)比如0.1毫米的很小的間隙隔開(kāi)。然后，借助校準(zhǔn)滾使需要焊接的縱向邊緣相互接觸。
圖2是罐體1在對(duì)接焊過(guò)程中的焊接區(qū)域的放大比例的視圖。這里，外部的焊滾5也是由絕緣層4隔開(kāi)的兩個(gè)電極2和3構(gòu)成。在此圖示的實(shí)施例中，內(nèi)部的滾子8由單一的絕緣材料，如陶瓷材料構(gòu)成。圖2中看到了罐體板材的對(duì)接接縫，并且表示出通過(guò)對(duì)接接縫的電流i。可以看到，采用這種方法完成對(duì)接焊，焊接高溫主要產(chǎn)生在對(duì)接焊的區(qū)域。在另一方面，電流從電極2和3通過(guò)罐體1金屬板材，橫向地產(chǎn)生了實(shí)際的焊接區(qū)域，即最高溫度的外側(cè)區(qū)域。由于錫基本上只在實(shí)際的對(duì)接焊區(qū)域被熔化，所以與公知的用銅線電極的搭接焊方法相比，使電極滾5產(chǎn)生的錫污染較輕。
已經(jīng)得到證實(shí)這種對(duì)接焊的焊接參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不到臨界值。超薄的鍍錫鐵皮通常被用于罐體，并且，使用厚度約為0.2毫米。焊接的滾壓力可以在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)自由地選擇，如500牛頓。焊接電流可以處于2仟安的范圍之內(nèi)，焊接頻率可處于幾百赫茲的范圍內(nèi)，如650赫茲。焊接電流的形式同樣也可被自由地選擇，如正弦的。按照?qǐng)D示的方案，罐體的密封對(duì)接焊可以這種方式得到較高的移動(dòng)速率(如移動(dòng)速率超過(guò)80米/分)。
圖3表示完成焊接的另一種方式。這里也僅示出了罐體1的局部，上面的電極2和3與中間絕緣層4一起構(gòu)成上面的焊滾5。同樣，校準(zhǔn)滾12也僅被局部地示出。在這種情況下，為了得到良好的耐磨性能，在罐體內(nèi)部的下面的滾子8為一組合件，它包括一個(gè)第一鋼環(huán)9和一個(gè)第二鋼環(huán)10，它們由中間絕緣層11(如陶瓷材料)隔開(kāi)。這時(shí)下面的滾子可以被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)，為此設(shè)置了由未圖示出的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的皮帶15，所以下面的滾子8隨著罐體同步地移動(dòng)。這有助于減輕罐體進(jìn)給的滑動(dòng)。在本實(shí)施例中的焊接參數(shù)可以象已給定的例子一樣來(lái)選擇。
中間絕緣層4，以及中間絕緣層11，或者在這種情況時(shí)可以是下面的滾子8，象圖2和3所示的一樣，在焊接區(qū)域壓在罐體的板材上，使罐體的邊緣彼此嚴(yán)格地保持平齊。另一方面，可以這樣形成中間絕緣層或下面的滾子，即在焊接區(qū)域不通過(guò)中間絕緣層或下面的滾子不直接接觸，在這種情況下，各絕緣層或下面的滾子，在焊接的中間區(qū)域，可具有一個(gè)圓周槽。這種變換的優(yōu)點(diǎn)在于由中間絕緣層或由下面的滾子可進(jìn)一步減輕錫的粘著。槽的橫截面可以是半圓形的、三角形的或矩形的。在兩電極之間的整個(gè)寬度上縮進(jìn)中間絕緣層4、11也是可能的，只是減少了焊接區(qū)域邊緣的正向?qū)б?br> 上面的具有兩個(gè)電極2和3的載流焊滾5及下面的滾子8最好都具有內(nèi)部冷卻，如水冷。這樣使得電極的磨損進(jìn)一步減少，并且錫的粘著或電極的污染也進(jìn)一步減輕。
帶有電極2和3的焊滾5可以具有一個(gè)清理裝置，該清理裝置能夠經(jīng)常地或連續(xù)地除掉任何錫污染。為此，該清理裝置可具有相應(yīng)的刮或磨削裝置。中間絕緣層或是下面的滾子也可以這種方式清理。
帶有電極的上面的焊滾材料及下面的滾子材料，可從眾多適宜的材料中選取。為了在工業(yè)應(yīng)用中完成大量的焊接操作，應(yīng)該特別注意材料的耐磨性能。電極滾最好由維氏硬度超過(guò)200的材料制成，超過(guò)300則更有利。對(duì)于電極，最好采用鉬鋯鈦(TZM)合金或二氧化釷鎢(WTHO2)，并且電極之間的絕緣層最好由陶瓷材料制成。下面的滾子最好由帶陶瓷材料絕緣層的ECN35鋼制成，陶瓷材料如氧化鋁或氧化鋯。還可用碳化硅(SiC)或氮化硅(Si3N4)制做下面的滾子。
電極或次級(jí)回路最好具有一個(gè)1/4.5歐姆的并聯(lián)電阻，以防止罐體間、電極間產(chǎn)生火花。然而在有利時(shí)，如果在罐體端部減小焊接電流，必要時(shí)在各罐體間切斷，還可將其省去。
圖4較為完整地圖示出一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置的組成。罐體1在一個(gè)輸送裝置16上被送到焊接點(diǎn)，在此由校準(zhǔn)滾12夾持(為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，圖4中示出兩個(gè)校準(zhǔn)滾，通常所具有的則更多)。校準(zhǔn)滾可具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置17，以便在罐體的輸送方向驅(qū)動(dòng)它們。焊接由位于罐體外側(cè)的焊滾5來(lái)完成。在罐體的內(nèi)側(cè)具有已經(jīng)描述過(guò)的滾子8，該滾子不帶電極。焊滾5通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。將初級(jí)電壓轉(zhuǎn)換為次級(jí)電壓的焊接變壓器19與焊滾5一起旋轉(zhuǎn)，這樣的旋轉(zhuǎn)焊接變壓器是公知的，因而在此沒(méi)有更詳細(xì)地描述圖示的變壓器19。初級(jí)電壓至旋轉(zhuǎn)變壓器的傳送，是借助滑動(dòng)接觸件20、21來(lái)完成的。由于一種可以供焊滾5的電極磨損之用的裝置，焊滾5、焊接變壓器19及驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的安裝是垂直可調(diào)的。為此，設(shè)置了垂直導(dǎo)軌23、24。這些可以是由一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)25驅(qū)動(dòng)的螺旋致動(dòng)裝置，以調(diào)節(jié)電極的垂直位置。借助從中心穿過(guò)馬達(dá)和焊接變壓器的一個(gè)垂管26，可以實(shí)現(xiàn)焊滾5的內(nèi)部水冷。借助馬達(dá)28驅(qū)動(dòng)的研磨輪27，可以完成前述的電極的修整或清理。研磨可被連續(xù)地完成，或者斷續(xù)地，僅在必要時(shí)進(jìn)行。焊滾5通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置23、24、25的垂直調(diào)整，可以方便地補(bǔ)償研磨輪27清除掉的污染和電極材料。
圖5表示另一個(gè)實(shí)施例裝置的剖面圖，該裝置的焊滾5同樣具有兩個(gè)電極2和3，以及一個(gè)中間絕緣層4。這里焊滾5被設(shè)置在搖臂30上，并且一個(gè)用于電極3的電流饋送機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)一個(gè)滑動(dòng)接觸件32。焊滾5由一個(gè)圖中未示出的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，它驅(qū)動(dòng)一個(gè)法蘭33。通過(guò)一個(gè)孔34可供給冷卻水。內(nèi)部的滾子8由一個(gè)陶瓷滾構(gòu)成，并且提供了多個(gè)校準(zhǔn)滾12，將罐體夾持在正確的位置。
圖6表示另一個(gè)不用銅絲電極焊接搭接焊縫的實(shí)施例。一個(gè)上滾41和一個(gè)下滾40用于滾壓搭接焊縫。這些滾不導(dǎo)電，并由如陶瓷材料構(gòu)成(已經(jīng)敘述過(guò)的陶瓷材料，這里也可采用)。構(gòu)成載流電極的滾42和43被設(shè)置在搭接焊縫的旁邊，其結(jié)果是電流按照?qǐng)D中電流通路i流動(dòng)。同樣設(shè)置了用于罐體1的校準(zhǔn)滾12，在此它們僅被局部地示出。由于在焊接實(shí)際區(qū)域外側(cè)滾42和43的電極表面區(qū)域較大，所以在本實(shí)施例中即使不用銅線進(jìn)行焊接，電極的污染也是比較輕的。因?yàn)殄a對(duì)陶瓷的不可沾性，滾41和40不會(huì)或僅是很輕地被污染?？梢越柚心セ蚬蜗鱽?lái)修整滾42和43，以保持電極的清潔。假如必要，也可對(duì)滾41和40進(jìn)行清理。
盡管本發(fā)明是根據(jù)鍍錫鐵皮(超薄鍍錫板材)來(lái)描述的，但其目的僅是作為一個(gè)特定的最佳實(shí)施例。本發(fā)明也適用于其它鍍層或未鍍層的超薄板材。
在某些情況下，使用銅線電極進(jìn)行對(duì)焊也是有利的。
權(quán)利要求
1.一種超薄金屬板材容器，特別是罐體的電阻縫焊方法，其特征在于最好不采用銅線對(duì)接焊接容器的焊縫。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于焊接電極(2、3)被布置在形成對(duì)接接頭一側(cè)的容器的外側(cè)，并且一個(gè)無(wú)電極滾(8)被布置在對(duì)接接頭的容器的內(nèi)側(cè)。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于焊接電極(2、3)與一個(gè)中間絕緣層(4)組合，構(gòu)成一個(gè)焊滾(5)，借助一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)焊滾(5)。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于內(nèi)部的滾子可由絕緣材料，特別是陶瓷材料制成。
5.按照權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于內(nèi)部的滾子可由帶有一個(gè)中間絕緣層(11)的金屬盤(pán)(9、10)構(gòu)成。
6.按照權(quán)利要求2至5中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于內(nèi)部的滾子被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。
7.一種超薄金屬板材容器，特別是罐體的電阻縫焊方法，一個(gè)搭接焊縫是通過(guò)非載流滾(40，41)作用于其上，并且借助設(shè)置在滾壓位置兩側(cè)的另外的電極42、43提供焊接電流來(lái)完成的。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于電極至少被連續(xù)地或斷續(xù)地清理。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于電極通過(guò)刮研或磨削被清理。
10.按照權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于電極的位置可隨焊縫調(diào)整。
11.按照權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于焊接電流在焊縫的端部被減小。
12.按照權(quán)利要求1至11中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于電流在要焊接的各容器間被減小或切斷。
13.按照權(quán)利要求1至12中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于將一個(gè)電阻與焊接電極并聯(lián)。
14.按照權(quán)利要求1至6和權(quán)利要求8至13中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于要焊容器的邊緣由一個(gè)導(dǎo)向軌塊，特別是H型導(dǎo)向軌塊找齊。
15.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于非載流滾子和電極滾被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。
16.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于非載流滾子由絕緣材料，特別是陶瓷材料制成。
17.按照權(quán)利要求1至16中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于要焊的容器體在焊接區(qū)域由多個(gè)至少其中之一可被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的校準(zhǔn)滾導(dǎo)向。
18.一種用于不使用銅線電阻縫焊超薄金屬板材，最好是鍍錫鐵皮容器的裝置，其特征在于提供了一個(gè)第一焊滾(5)，焊滾(5)可被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)，并且?guī)в袃蓚€(gè)電極(2、3)和一個(gè)電極清理裝置，該清理裝置連續(xù)或斷續(xù)地清理電極；一個(gè)無(wú)電極的第二滾子(8)，并且邊緣被對(duì)接在一起的容器體由一個(gè)輸送裝置被送入滾(5、8)。
19.一種用于不使用銅線電阻縫焊超薄金屬板材，最好是鍍錫鐵皮容器的裝置，其特征在于提供了一個(gè)輸送裝置，該輸送裝置將邊緣彼此搭接著的容器體送進(jìn)焊接區(qū)域，非載流的第一滾(40、41)被大致設(shè)置在搭接區(qū)域，并且載流的第二滾(42，43)作為電極被設(shè)置在第一滾的兩側(cè)。
20.按照權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于提供了一個(gè)清理裝置，該清理裝置至少連續(xù)或繼續(xù)地清理載流的第二滾。
21.按照權(quán)利要求18至20中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于電極滾由維氏硬度超過(guò)200的材料制成，超過(guò)300則更佳。
22.按照權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于所述滾由鉬鋯鈦(TZM)或二氧化釷鎢(WthO2)制成。
全文摘要
不用銅線電極可以對(duì)接焊接鍍錫鐵皮罐體。
文檔編號(hào)B23K11/08GK1127181SQ95115010
公開(kāi)日1996年7月24日 申請(qǐng)日期1995年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月11日
發(fā)明者P·塔伊阿納 申請(qǐng)人:埃爾帕特朗尼股份公司