专利名称：压薄滚焊质量的监控方法
在滚轮电极之间压薄滚焊金属板材时，为控制焊接过程和监控焊接质量，通常总需要连续测定和/或控制起码下列工作变量滚轮电极的挤压力(F)，前进速速(V)，和通过焊缝的电流强度(I)。
这些变量的设定值，对某给定的焊件来说，取决于待焊接在一起的板材边缘搭接宽宽(b)，且是在焊接之前将金属板材对齐夹持就位时设定的。为达到所要求的焊接质量，所有上述相互依赖的工作变量要求处在某一定的范围内。
然而，在焊接进行过程中“连续”测定或控制各种工作变量并不是轻而易举的事，视变量的种类而会出现不同程度的困难。为解决这个问题，从来使用的一种方法是在焊件刚离开滚轮电极之后通过时马上测出焊件焊缝的温度，作为“冗余”变量。结合其它读数，提高质量监控功能的可眚性。然而，为了可靠，这种测温过程又受某些先决条件的限制，或者很难安装测量设备(例如红外传感器)，因可利用的空间有限。
对于焊缝的质量，更确切地说在接缝区形成令人满意的焊缝熔核，还有一点特别重要的是，在焊接台要确实达到所要求的搭接宽度。然而，在将金属板材对齐和加载荷时可能就已经带来使设定值不正确的因素，或者将焊件放到滚轮电极之间时已经产生了偏差。此外，要测定实际的搭接值，特别是紧靠滚轮电极的实际搭接值，也是非常困难的，在焊接过程中(即一次焊道的焊接过程)看来简直是行不行的。
本发明的目的是就本说明书开端所述的压薄滚工艺提出一种工业上实用的可大大提高焊接的质量控制的方法。按照本发明，这个目的是这样达到在焊接的过程中记录焊缝的厚度，并根据焊缝厚度的读出值与开头提到的一个相互依赖工作变量两者之间预定关系推导出焊接质量指标。
记录焊缝的厚度有各种各样试验测试法，而且在标定方面没有什么特殊困难。焊缝的厚度可以在焊件露出时直接或间接测定，也可以通过测定各滚轮电极的间距或位移在“原点”测定。在后者的情况下，可能需要对焊缝区凝固和冷下来时厚度的变化进行校正，但这通常在确定应采用的具体函数关系时是早已考虑到了。
应用本发明的方法时，可以从指标的制定入手，方法是将焊缝厚度的读出值与其它工作变量的值进行比较，这些值是根据(具体应用的)预定相互关系确定下来的。也可以将设定值与焊缝厚度本身的实际值进行比较，所述设定值则根据所述相互关系确定。
所应用的具体相互关系，对给定的焊件和工作参数来说，可以事先根据经验确定。本发明的方法特别适用于金属板边缘搭接宽度实际值的运算，而前面说过，这方面是几乎不可能直接测定的。
各从属权项说明了权利要求1所述方法的各种实施例。现在结合附图借助于实施例详细说明本发明的内容，主要方面是焊缝的厚度与搭接宽度之间的相互关系。
图1示出了压薄滚焊机连同其滚轮电极和焊接中的焊件的原理示意图。
图2是两个搭接的金属板材焊接之前的示意端视图。
图3是图2的金属板材用焊缝连接起来时类似的视图。
图4示出了典型的凭经验确定的搭接宽度b与焊缝厚度ts的函数相互关系。
图1高度地简化和示意出的焊机连同其滚轮电极13和14是供压薄滚焊(一种电阻焊接)金属板材11和12用的。将待焊接的金属板材对齐并夹持，使它们的边缘如图2所示那样搭接之后，以速度V传送到滚轮电极13与14之间。如图1所示，下滚轮电极14是固定配置的，上滚轮电极13则可以进到焊件上，施加例如来自液压缸组件15的挤压力F。在焊接的过程中，如通常按周知的方式连续测定和控制各工作变量滚轮电极13、14的挤压力(F)、焊件的前送速度(V)和通过焊接点的电流密度(I)，这些变量是根据金属板边缘搭接宽度b的预定控制设定值确定的。焊接金属板各边缘时，电流通过各滚轮电极之间，介在两电极之间所谓焊缝熔核处的金属板就被加热，从而在挤压力F作用下立即变形，于是产生滚压焊缝10(图3)，其厚度ts远小于金属板厚度t1和t2(这些板的厚度可能不同)的总和。板材变形的程度取决于上述三个工作变量和焊缝处实际搭接的宽度b(实际值)。除该三个工作变量外，在焊接过程中还可以测定其它变量，例如焊缝10刚从滚轮电极之间出现时的温度，必要时也可以将这些变量加以控制。
连续记录下来的各工作变量的实际值是质量控制的重要指标，即若这些实际值偏离标准值达到不能容许的程度，则必然推论出焊接质量不过关，应废除有关焊件。然而，如先前说过的那样，在焊接过程中测定实际的搭接宽度b是不实际的。为能对实际搭接宽度值因而对焊件的焊接质量作出明确的结论，本发明利用了搭接宽度b与焊缝10的厚度ts之间特殊相互关系，具体例子如图4所示。对各种不同的焊件和工作参数应采用的搭接宽度与由此得出的焊缝的厚度两者之间的相互关系能事先凭经验确定。实践证明，这种相互关系至少在有关焊接部位总是清楚明确的，因此最好用焊缝厚度代替搭接宽度。换句话说，在焊件上测定焊缝的厚度ts，并用所述相互关系确定搭接宽度b的实际值。为使质量监控作用是否合格有一个明确的判定指标，可以给焊缝厚度规定一个偏差范围T，搭接偏差范围B即对应于该偏差范围T。上述指标可以通过评估所求的b值是否在偏差范围B之内得出，也可以通过直接评估ts值是否在偏差范围T(给定值范围)内得出。
所采用的相互关系ts＝f(b)是在各情况下在有关范围内应用适当的一系列试验事先确定的，并假设焊件的各项数据(板厚、材质等)和有关的工作参数是已知的。在焊接过程中测定厚度ts有各种可能的方案。如图1所示，滚轮电极13、14的间距或可滚送的滚轮13的位置可以用位置编码器16(位移传感器)自动测定。但焊件在离开滚轮电极之后，焊缝厚度也可以在凝固焊缝10的点17处应用周知的方法，例如借助于接触式滚轮或不接触式应用超声波或辐射吸收测定法，进行测定。在上述两种情况下，相应传感器所产生的电流量信号会传送到评价电路(图中未示出)，在该电路中会自动记录、显示和评价该测出的值，进行质量监控。进行这种评价时，通常是求出整个焊缝长度上或部分长度上(例如起点和终点处的抑制部位)瞬时值的平均值，或按统计方式进行评价，控制焊接质量。不言而喻，焊件和/或工作参数多时，事先确定的函数相互关系可以用数据表的形式存储起来，这样必要时就可以调用它们以便在计算机中进行处理。
虽然本发明方法的上述诸实施例是应用了焊缝厚度与搭接宽度之间的关相互关系，但以类似的方式应用ts与其它变量(例如F，V，I)之间的预定相互关系也是完全行得通的。
权利要求
1.一种在压薄滚焊处于滚轮电极(13，14)之间的金属板材(11，12)时监控焊接质量的方法，其中预定了至少下列各工作变量的设定值滚轮电极的挤压力(F)；前进速度(V)；通过焊缝的电流强度(I)；金属板边缘的搭接宽(b)，其特征在于，在焊接过程中确定焊缝的厚度(ts)，并根据焊缝厚度(ts)读数与其中一个上述工作变量之间的预定相互关系推导出焊接质量指标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，推导指标的方法是将焊缝厚度(ts)读数与其它根据所述相互关系确定的工作变量进行比较。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，推导指标的方法是将所测定的焊缝厚度(ts)本身的实际值与设定值进行比较。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设定了焊缝厚度(ts)读数的偏差范围(T)t。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测定确定着焊缝厚度(ts)的滚轮电极(13，14)的间距。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测定焊件本身焊缝的厚度(ts)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，求出至少焊缝长度一部分上焊缝的厚度(ts)的平均值且/或以统计方式加以评价。
8.根据以上任一权利要求所述的方法，其特征在于，用焊接厚度(ts)读数与搭接宽度(b)之间预定的相互关系系推导焊接质量指标。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据事先确定的相互关系确定搭接宽度(b)的实际值。
全文摘要
压薄滚焊该金属板材时，各工艺参数(电极挤压力F、前进速度V、焊缝电流I)都处于监控下，焊接的质量取决于焊接点的搭接宽度(b)。以记录焊缝的厚度(ts)代替搭接宽度。函数关系ts＝f(b)按经验确定，根据测出的焊缝厚度算出搭接的实际值。焊缝的厚度可通过测定电极的间距，用位置编码器或测定装置测定。还可以类似方式评价ts与另一个工作参数的相互关系。
文档编号B23K11/24GK1074158SQ9211501
公开日1993年7月14日 申请日期1992年12月16日 优先权日1991年12月16日
发明者J·施赖纳, P·魏贝尔 申请人:埃尔帕特朗尼股份公司