專利名稱：涂層薄鋼板，特別是錫薄鋼板的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助滾縫焊機對具有導(dǎo)電涂層的薄鋼板進行電阻焊、特別是焊接罐體的方法。本發(fā)明也涉及一種實現(xiàn)該方法的裝置。
對于要焊接的涂層薄鋼板坯件來說，導(dǎo)電涂層的厚度對焊接質(zhì)量起著不容忽視的作用。特別是當(dāng)將鍍錫薄鋼板焊成罐體時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在所使用的低錫薄鋼板上的錫層厚度可能會有較大的變化。對這種材料的卷材所作的測量表明對于要求的涂層為1g/m2時，錫層的厚度有可能在卷材大約900mm的寬度上增加到3.0g/m2左右。較高的讀數(shù)主要發(fā)生在卷材的邊界處。當(dāng)形成一個搭接縫以便進行滾縫焊接時，將會有四層錫層位于焊接電極之間，由于焊接通常是在由可適當(dāng)?shù)乜刂频墓暮懔骱附与娫串a(chǎn)生的恒定的焊接電流下進行的，因此，這樣的錫層的厚度將會對焊接結(jié)果產(chǎn)生不可忽視的影響。由于薄鋼板坯件的錫涂層厚度的變化，搭接縫的電阻變動，這種變動使輸入到焊接區(qū)的電能產(chǎn)生變動，不利于獲得良好的焊接質(zhì)量。這些也同樣適用于除鍍錫薄鋼板之外的其它涂層薄金屬板。
本發(fā)明的目的在于提供一種沒有這種缺點的焊接方法。實現(xiàn)這樣的焊接方法是通過當(dāng)焊機工作時，在焊接區(qū)域的上游確定至少在其一側(cè)上工件的涂層厚度，并且通過在焊接操作過程中依靠所確定的涂層厚度來控制焊機的焊接電源，以便使輸入到焊接區(qū)域的電能逼近理想值。
坯件焊接時，可以通過確定涂層的厚度或在坯件上的涂層量來影響焊接電源，按照涂層厚度來改變焊接電流，以便使電能輸入保持恒定。因此，由于涂層的厚度，焊接電源需要以一種正在進行的方式與很有可能相互作用的接觸電阻進行匹配。較薄的涂層通常具有較低的接觸電阻(盡管情況會不同，取決于涂層材料)并需要較大的電流，否則很有可能產(chǎn)生冷焊。新式的焊接電源(如由瑞士的Soudronic提供的UNISOUD型焊接電源)目前能以恒流工作，然而能承受迅速波動的焊接電流，從而非常迅速地響應(yīng)焊接過程中涂層厚度的變化。
下面將結(jié)合附圖詳細描述實現(xiàn)本發(fā)明的具體方式的實施例。


圖1很簡略地表示按照本發(fā)明的罐體焊接的操作方法；圖2很簡略地表示確定涂層厚度的一種測量工藝，和圖3表示由射線測量工藝獲得的特性射線強度的曲線。
圖1很簡略地表示出按照本發(fā)明的罐體焊接的操作方法的步驟。為了焊接罐體，將直的薄鋼板坯件1在一個圓柱成形裝置上制成圓筒體2。在圖中用標(biāo)號3表示的所形成的圓筒體通常具有一個搭接部分，該搭接部分在滾縫焊機上被焊接，以便形成一個搭接縫。該接縫在滾縫焊機的上電極4和下電極5之間進行焊接。通常使用線狀電極這些電極從圖示的滾4和5上穿過，但并未在圖中示出。產(chǎn)生焊縫的焊接電流由焊接電源6提供。它包括一個焊接變壓器和一個用于變壓器的激發(fā)器8。激發(fā)器8從電源電壓U為焊接電源變壓器提供如500HZ的頻率的初級電壓。
恒定的焊接電流I通常由從變壓器7的次級側(cè)返饋到激發(fā)器8的電流確立，激發(fā)器8具有一個相應(yīng)的調(diào)節(jié)器。然而，假如涂層薄鋼板的涂層厚度在一塊坯件上或從一塊到另一塊產(chǎn)生變化，恒定的焊接電流I便使得輸入到焊接區(qū)域的電能變動，因此，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。按照本發(fā)明，就在焊接時測量坯件1的涂層厚度，而且焊接電流根據(jù)涂層的厚度變化。在圖1的簡略圖示中，測量裝置11具有這個用途。它測量薄鋼板坯件1上的涂層厚度。將所獲得的結(jié)果傳送給焊接電源6，焊接電源6可在有關(guān)的坯件1到達焊滾4和5時調(diào)節(jié)焊接電流，以便適應(yīng)讀到的涂層厚度。涂層厚度可由測量裝置11僅在坯件的一側(cè)確定。另外，一個第二測量裝置12還可設(shè)置在坯件的另一側(cè)，以便在那一側(cè)測量涂層的厚度。
坯件可以是各種形式的涂層的薄鋼板坯件。在所示的具體應(yīng)用中，即罐體焊接，一般為鍍錫薄鋼板，即通常在兩側(cè)面都帶有錫層的薄鋼板。最好在使坯件變圓成為罐體后所形成的焊接區(qū)域內(nèi)測量坯件的涂層厚度。在坯件處于直的狀態(tài)時不進行測量，當(dāng)然也可以在使坯件變圓后確定涂層的厚度。
為了實現(xiàn)該方法，焊接電源6至少具有一個能將由厚度測量裝置11得到的讀數(shù)饋入的輸入。然后，按照測量的厚度，利用這個讀數(shù)改變焊接電流，例如，對一個給定的測量厚度采用此時由焊接電源維持的設(shè)定值的焊接電流。假如還具有一個第二厚度測量裝置12，這個裝置的信號輸出也用于控制，例如通過與第一厚度測量裝置11的信號輸出結(jié)合。不管是以連續(xù)測量的方式還是以在每塊坯件上測量一系列點的方式，厚度的測量和焊接電流的匹配都可以非常迅速地實現(xiàn)，以便通過改變焊接電流來補償在一個罐體或坯件上的涂層厚度的變化。另外，根據(jù)在坯件上的涂層厚度的一處或多處測量。對于每個坯件可以只采用確定在這個坯件的整個焊接過程都有效的一個電流值，以便在這個坯件的焊縫內(nèi)電流不變化。這樣，對于一系列具有大致均勻的涂層而只是這個坯件與那個坯件的涂層厚度不同的每個坯件來說，可以得到更加均勻的焊接。取自卷材邊界部分的坯件通常比取自卷材中央部分的坯件具有較厚的錫層。
采用傳統(tǒng)的焊接方法中，由于接觸電阻較低，這樣的坯件與取自卷材中央部分的坯件混在一起，使得在較厚的錫層區(qū)域發(fā)生冷焊。通過采用本發(fā)明的焊接方法，根據(jù)兩個示出的變化，每個坯件(即每個罐體)可用適當(dāng)?shù)碾娏鬟M行焊接，和/或電流可在一個給定的罐體內(nèi)進行變化，以便確保獲得最佳的焊接。
圖2示意地表示了在鍍錫薄鋼板坯件1上的涂層厚度測量的一個實施例。以縱剖面示出坯件的一部分；它包括一個至少在一側(cè)，通常在兩側(cè)帶有錫涂層15的薄鋼板13。在薄鋼板和涂層之間形成一個鐵/錫中間層14。當(dāng)用高能電磁波(X射線或r射線)輻射薄鋼板13的表面時，激發(fā)出一種特有的鋼和錫層的射線。圖2中，將γ射線表示為16，將特有的鋼和錫的射線表示為17，其中射線17由射線接收器18接收并分析。如圖1所示，分析的結(jié)果被輸入焊接電源。這樣的測量裝置本身已眾所周知，并被涂層金屬薄板的廠家用于控制和監(jiān)測錫的噴鍍。測量薄鋼板上的涂層通常利用高能Fe-Kα射線作為特性射線17。該特性射線17由于錫涂層厚度，以不同的但是具體的方式變動而被減弱，因此，F(xiàn)e-Kα射線的減弱用于其涂層厚度的測量。
圖3是繪制出Fe-Kα射線20和Sn-Kα射線21的特性射線強度相對于薄鋼板上的錫涂層厚度的曲線圖。從曲線圖中清楚地看到，通過測量射線強度20，便可精確地確定錫涂層。
不采用射線測量系統(tǒng)測量涂層的厚度，當(dāng)然也可以采用其它的測量工藝，例如可用涂層薄鋼板的磁或電參數(shù)來確定涂層的厚度。針對特定的場合，對于相關(guān)的各個涂層來說，可以從適合的已知的工藝方法中選擇出最適合的工藝。
權(quán)利要求
1.一種借助滾縫焊機對具有導(dǎo)電涂層的薄鋼板進行電阻焊接、特別是縫焊罐體的方法，其特征在于當(dāng)焊機工作時，在焊接區(qū)域的上游確定至少在工件一側(cè)上的涂層厚度，并且在焊接操作過程中根據(jù)所確定的涂層厚度來控制焊機的焊接電源，以便使輸入到焊接區(qū)域的電能基本恒定。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于涂層厚度在要成為焊縫的區(qū)域且最好在薄鋼板的兩側(cè)上進行測量。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所要焊接的材料是鍍錫薄鋼板且需要確定其錫層的厚度。
4.按照權(quán)利要求1至3中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于涂層的厚度由射線測量工藝確定。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于基底材料的特性射線用γ射線輻射測量。
6.按照權(quán)利要求1至3中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于涂層厚度可由電和/或磁參數(shù)來確定。
7.用于實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征在于一臺滾縫機帶有一個可控焊接電源(6)，一個測定涂層厚度的裝置(11，12)，以及一個控制或調(diào)節(jié)元件(8)，其中控制或調(diào)節(jié)元件(8)從涂層厚度測定裝置的輸出信號獲得用于焊接電流調(diào)整的控制信號。
8.按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于測量涂層厚度的裝置包括一個γ射線源和一個γ射線接收器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焊接帶有導(dǎo)電涂層的薄鋼板的焊接方法以及一種實現(xiàn)該方法的裝置。涂層的厚度由測定裝置(11)測定。當(dāng)所得到的涂層厚度的讀數(shù)變動時，焊接電源(6)可以控制焊接電流I，以便輸入焊接區(qū)域的電能基本恒定。
文檔編號G01B15/02GK1151924SQ9611216
公開日1997年6月18日 申請日期1996年8月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月9日
發(fā)明者M·包姆加納 申請人:埃爾帕特朗尼股份公司