专利名称：容器缝焊的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薄板金属容器，特别是罐体的电阻缝焊方法。本发明还涉及一种实现该方法的装置。
“薄”或“超薄”的金属板材是指厚度约为0.1至0.5毫米的金属板材。这些板材可以是镀锡的(镀锡铁皮)或具有其他的镀层，或无镀层(黑钢板)。镀锡铁皮容器，特别是罐体焊接采用铜线电极焊接搭接焊缝的方法是公知的。迄今为止，该方法已被证明是仅有的在技术上和经济上成功的方法，尽管镀锡铁皮上的镀锡层使电极产生严重的污染，工业应用中只能通过不断地自行更新铜线电极来克服。
对于不用铜线，采用钨或钼焊滚缝焊一个搭接焊缝的可能性已经做出了研究(Paul Schindele，Munich Institute of TeCh-nology thesis，1983年在“neue verpackung”5/84中公开的文摘“关于在镀锡超薄板材的电阻缝焊中钨和钼合金的焊接特性的研究”)。实际上，这样的方法还未得到认可。
在钢管焊接中，采用缝焊实现纵向对接焊是公知的。在这种情况下，由于没有镀锡层，所以可采用铜电极焊滚。借助该方法焊接的钢管的最小壁厚是0.4毫米，并且焊缝旁的压滚施加在管上较大的力(Deutscher Verband für Schweisstechnik e.v.，Leaflet DVS 2911)。对于超薄镀锡铁皮(例如厚度约为0.19毫米)的焊接，情况则完全不同，这里不象钢管，不产生一个连续的焊缝，因此钢管焊接的技术一直未引发出任何设想。
尽管用铜线电极的焊接展现出突出的效果，但它所具有的缺点是铜线的成本较高。因此，本发明的目的是提供一种工业上的焊接超薄板材，特别是镀锡铁皮容器的方法，该方法没有这个缺点。
按照本发明可以对接焊的方式，最好不用铜线焊接容器的焊缝。
已经意想不到地发现了对接焊接超薄镀锡铁皮，特别是不用铜线就可获得一个密封的焊缝。此外，还发现了对接焊的结果减轻了锡在电极上的粘附(在非搭接焊缝的情况下)。这是由于可将电极设置成使电极/镀锡铁皮的接触温度保持在锡的溶点之下。进一步还发现了与搭接缝焊相比，焊接的功率输入可被减小，使得热接触载荷较低。
作为所述方法的一种改形，不用铜线进行搭接缝焊也是可行的。通过主滚馈电焊接，辅滚滚压搭接焊缝，也可以获得如上的优点。
焊接电流通常是交流的，最好将其这样地控制，即在焊缝端部的电流被减弱。在随后的罐体焊缝的开始处，这也是有利的。
另外，最好持续或断续地清理电极，除去由锡造成的污染。
实现本发明方法的装置的特征为权利要求19和20。
现在将参照附图详细描述实现本发明方法的实施例，其中
图1是一个罐体在焊接过程中的局部视图；图2是焊接和相邻区域的放大的详细视图，示出了电流方向；
图3是另一个焊接和相邻区域的详细视图；图4是不同铜线焊接的装置的组成的局部示意图；图5是滚在焊接点的局部的俯视剖面图；并且图6是在搭接缝焊情况下的一个实施例的示意图。
图1示出罐体1的局部，罐体1通过缝焊被对接焊接。缝焊是通过由绝缘件4彼此隔开的两个电极2和3来完成，并且它们形成一个布置在罐体外侧的焊滚5。在罐体1的内侧，一个内部的滚子8被旋转安装在框架7上。滚子8无电极。滚子8由一种硬金属材质的两个盘9和10及一个中间绝缘层11构成。还有，校准滚12以公知的方式布置在罐体的外侧，以确保罐体的圆度。除了图示的校准滚12之外，更多的未图示出的校准滚通常被围绕罐体1的圆周设置。罐体被导引在焊滚5和相对应的滚子8之间，因此其边缘不搭接地对接在一起。这可以借助适当的导向轨块来完成(称为“Z型导向轨块”)这种导向轨块可以从其自身建立的搭接缝所了解，因此在这里未图示出，为了无搭接和将罐体的两个纵向边缘对接在一起，所以只在这种情况下进行了规定。这样就需要一种H型导向轨块。这种导向轨块可以使罐体边缘的端部合在一起，以便它们彼此平齐并被一个比如0.1毫米的很小的间隙隔开。然后，借助校准滚使需要焊接的纵向边缘相互接触。
图2是罐体1在对接焊过程中的焊接区域的放大比例的视图。这里，外部的焊滚5也是由绝缘层4隔开的两个电极2和3构成。在此图示的实施例中，内部的滚子8由单一的绝缘材料，如陶瓷材料构成。图2中看到了罐体板材的对接接缝，并且表示出通过对接接缝的电流i。可以看到，采用这种方法完成对接焊，焊接高温主要产生在对接焊的区域。在另一方面，电流从电极2和3通过罐体1金属板材，横向地产生了实际的焊接区域，即最高温度的外侧区域。由于锡基本上只在实际的对接焊区域被熔化，所以与公知的用铜线电极的搭接焊方法相比，使电极滚5产生的锡污染较轻。
已经得到证实这种对接焊的焊接参数远远不到临界值。超薄的镀锡铁皮通常被用于罐体，并且，使用厚度约为0.2毫米。焊接的滚压力可以在一个较宽的范围内自由地选择，如500牛顿。焊接电流可以处于2仟安的范围之内，焊接频率可处于几百赫兹的范围内，如650赫兹。焊接电流的形式同样也可被自由地选择，如正弦的。按照图示的方案，罐体的密封对接焊可以这种方式得到较高的移动速率(如移动速率超过80米/分)。
图3表示完成焊接的另一种方式。这里也仅示出了罐体1的局部，上面的电极2和3与中间绝缘层4一起构成上面的焊滚5。同样，校准滚12也仅被局部地示出。在这种情况下，为了得到良好的耐磨性能，在罐体内部的下面的滚子8为一组合件，它包括一个第一钢环9和一个第二钢环10，它们由中间绝缘层11(如陶瓷材料)隔开。这时下面的滚子可以被旋转地驱动，为此设置了由未图示出的马达驱动的皮带15，所以下面的滚子8随着罐体同步地移动。这有助于减轻罐体进给的滑动。在本实施例中的焊接参数可以象已给定的例子一样来选择。
中间绝缘层4，以及中间绝缘层11，或者在这种情况时可以是下面的滚子8，象图2和3所示的一样，在焊接区域压在罐体的板材上，使罐体的边缘彼此严格地保持平齐。另一方面，可以这样形成中间绝缘层或下面的滚子，即在焊接区域不通过中间绝缘层或下面的滚子不直接接触，在这种情况下，各绝缘层或下面的滚子，在焊接的中间区域，可具有一个圆周槽。这种变换的优点在于由中间绝缘层或由下面的滚子可进一步减轻锡的粘着。槽的横截面可以是半圆形的、三角形的或矩形的。在两电极之间的整个宽度上缩进中间绝缘层4、11也是可能的，只是减少了焊接区域边缘的正向导引。
上面的具有两个电极2和3的载流焊滚5及下面的滚子8最好都具有内部冷却，如水冷。这样使得电极的磨损进一步减少，并且锡的粘着或电极的污染也进一步减轻。
带有电极2和3的焊滚5可以具有一个清理装置，该清理装置能够经常地或连续地除掉任何锡污染。为此，该清理装置可具有相应的刮或磨削装置。中间绝缘层或是下面的滚子也可以这种方式清理。
带有电极的上面的焊滚材料及下面的滚子材料，可从众多适宜的材料中选取。为了在工业应用中完成大量的焊接操作，应该特别注意材料的耐磨性能。电极滚最好由维氏硬度超过200的材料制成，超过300则更有利。对于电极，最好采用钼锆钛(TZM)合金或二氧化钍钨(WTHO2)，并且电极之间的绝缘层最好由陶瓷材料制成。下面的滚子最好由带陶瓷材料绝缘层的ECN35钢制成，陶瓷材料如氧化铝或氧化锆。还可用碳化硅(SiC)或氮化硅(Si3N4)制做下面的滚子。
电极或次级回路最好具有一个1/4.5欧姆的并联电阻，以防止罐体间、电极间产生火花。然而在有利时，如果在罐体端部减小焊接电流，必要时在各罐体间切断，还可将其省去。
图4较为完整地图示出一种实现本发明方法的装置的组成。罐体1在一个输送装置16上被送到焊接点，在此由校准滚12夹持(为了简便起见，图4中示出两个校准滚，通常所具有的则更多)。校准滚可具有一个驱动装置17，以便在罐体的输送方向驱动它们。焊接由位于罐体外侧的焊滚5来完成。在罐体的内侧具有已经描述过的滚子8，该滚子不带电极。焊滚5通过一个驱动马达18被可旋转地驱动。将初级电压转换为次级电压的焊接变压器19与焊滚5一起旋转，这样的旋转焊接变压器是公知的，因而在此没有更详细地描述图示的变压器19。初级电压至旋转变压器的传送，是借助滑动接触件20、21来完成的。由于一种可以供焊滚5的电极磨损之用的装置，焊滚5、焊接变压器19及驱动马达18的安装是垂直可调的。为此，设置了垂直导轨23、24。这些可以是由一个驱动马达25驱动的螺旋致动装置，以调节电极的垂直位置。借助从中心穿过马达和焊接变压器的一个垂管26，可以实现焊滚5的内部水冷。借助马达28驱动的研磨轮27，可以完成前述的电极的修整或清理。研磨可被连续地完成，或者断续地，仅在必要时进行。焊滚5通过驱动装置23、24、25的垂直调整，可以方便地补偿研磨轮27清除掉的污染和电极材料。
图5表示另一个实施例装置的剖面图，该装置的焊滚5同样具有两个电极2和3，以及一个中间绝缘层4。这里焊滚5被设置在摇臂30上，并且一个用于电极3的电流馈送机构经过一个滑动接触件32。焊滚5由一个图中未示出的驱动马达驱动，它驱动一个法兰33。通过一个孔34可供给冷却水。内部的滚子8由一个陶瓷滚构成，并且提供了多个校准滚12，将罐体夹持在正确的位置。
图6表示另一个不用铜丝电极焊接搭接焊缝的实施例。一个上滚41和一个下滚40用于滚压搭接焊缝。这些滚不导电，并由如陶瓷材料构成(已经叙述过的陶瓷材料，这里也可采用)。构成载流电极的滚42和43被设置在搭接焊缝的旁边，其结果是电流按照图中电流通路i流动。同样设置了用于罐体1的校准滚12，在此它们仅被局部地示出。由于在焊接实际区域外侧滚42和43的电极表面区域较大，所以在本实施例中即使不用铜线进行焊接，电极的污染也是比较轻的。因为锡对陶瓷的不可沾性，滚41和40不会或仅是很轻地被污染。可以借助研磨或刮削来修整滚42和43，以保持电极的清洁。假如必要，也可对滚41和40进行清理。
尽管本发明是根据镀锡铁皮(超薄镀锡板材)来描述的，但其目的仅是作为一个特定的最佳实施例。本发明也适用于其它镀层或未镀层的超薄板材。
在某些情况下，使用铜线电极进行对焊也是有利的。
权利要求
1.一种超薄金属板材容器，特别是罐体的电阻缝焊方法，其特征在于最好不采用铜线对接焊接容器的焊缝。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于焊接电极(2、3)被布置在形成对接接头一侧的容器的外侧，并且一个无电极滚(8)被布置在对接接头的容器的内侧。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于焊接电极(2、3)与一个中间绝缘层(4)组合，构成一个焊滚(5)，借助一个驱动装置可旋转地驱动焊滚(5)。
4.按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于内部的滚子可由绝缘材料，特别是陶瓷材料制成。
5.按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于内部的滚子可由带有一个中间绝缘层(11)的金属盘(9、10)构成。
6.按照权利要求2至5中任一权利要求所述的方法，其特征在于内部的滚子被可旋转地驱动。
7.一种超薄金属板材容器，特别是罐体的电阻缝焊方法，一个搭接焊缝是通过非载流滚(40，41)作用于其上，并且借助设置在滚压位置两侧的另外的电极42、43提供焊接电流来完成的。
8.按照权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其特征在于电极至少被连续地或断续地清理。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于电极通过刮研或磨削被清理。
10.按照权利要求1至9中任一权利要求所述的方法，其特征在于电极的位置可随焊缝调整。
11.按照权利要求1至10中任一权利要求所述的方法，其特征在于焊接电流在焊缝的端部被减小。
12.按照权利要求1至11中任一权利要求所述的方法，其特征在于电流在要焊接的各容器间被减小或切断。
13.按照权利要求1至12中任一权利要求所述的方法，其特征在于将一个电阻与焊接电极并联。
14.按照权利要求1至6和权利要求8至13中任一权利要求所述的方法，其特征在于要焊容器的边缘由一个导向轨块，特别是H型导向轨块找齐。
15.按照权利要求7所述的方法，其特征在于非载流滚子和电极滚被可旋转地驱动。
16.按照权利要求7所述的方法，其特征在于非载流滚子由绝缘材料，特别是陶瓷材料制成。
17.按照权利要求1至16中任一权利要求所述的方法，其特征在于要焊的容器体在焊接区域由多个至少其中之一可被旋转驱动的校准滚导向。
18.一种用于不使用铜线电阻缝焊超薄金属板材，最好是镀锡铁皮容器的装置，其特征在于提供了一个第一焊滚(5)，焊滚(5)可被旋转地驱动，并且带有两个电极(2、3)和一个电极清理装置，该清理装置连续或断续地清理电极；一个无电极的第二滚子(8)，并且边缘被对接在一起的容器体由一个输送装置被送入滚(5、8)。
19.一种用于不使用铜线电阻缝焊超薄金属板材，最好是镀锡铁皮容器的装置，其特征在于提供了一个输送装置，该输送装置将边缘彼此搭接着的容器体送进焊接区域，非载流的第一滚(40、41)被大致设置在搭接区域，并且载流的第二滚(42，43)作为电极被设置在第一滚的两侧。
20.按照权利要求19所述的装置，其特征在于提供了一个清理装置，该清理装置至少连续或继续地清理载流的第二滚。
21.按照权利要求18至20中任一权利要求所述的装置，其特征在于电极滚由维氏硬度超过200的材料制成，超过300则更佳。
22.按照权利要求21所述的装置，其特征在于所述滚由钼锆钛(TZM)或二氧化钍钨(WthO2)制成。
全文摘要
不用铜线电极可以对接焊接镀锡铁皮罐体。
文档编号B23K11/08GK1127181SQ95115010
公开日1996年7月24日 申请日期1995年7月10日 优先权日1994年7月11日
发明者P·塔伊阿纳 申请人:埃尔帕特朗尼股份公司