专利名称：涂层薄钢板，特别是锡薄钢板的焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种借助滚缝焊机对具有导电涂层的薄钢板进行电阻焊、特别是焊接罐体的方法。本发明也涉及一种实现该方法的装置。
对于要焊接的涂层薄钢板坯件来说，导电涂层的厚度对焊接质量起着不容忽视的作用。特别是当将镀锡薄钢板焊成罐体时，已经发现在所使用的低锡薄钢板上的锡层厚度可能会有较大的变化。对这种材料的卷材所作的测量表明对于要求的涂层为1g/m2时，锡层的厚度有可能在卷材大约900mm的宽度上增加到3.0g/m2左右。较高的读数主要发生在卷材的边界处。当形成一个搭接缝以便进行滚缝焊接时，将会有四层锡层位于焊接电极之间，由于焊接通常是在由可适当地控制的公知的恒流焊接电源产生的恒定的焊接电流下进行的，因此，这样的锡层的厚度将会对焊接结果产生不可忽视的影响。由于薄钢板坯件的锡涂层厚度的变化，搭接缝的电阻变动，这种变动使输入到焊接区的电能产生变动，不利于获得良好的焊接质量。这些也同样适用于除镀锡薄钢板之外的其它涂层薄金属板。
本发明的目的在于提供一种没有这种缺点的焊接方法。实现这样的焊接方法是通过当焊机工作时，在焊接区域的上游确定至少在其一侧上工件的涂层厚度，并且通过在焊接操作过程中依靠所确定的涂层厚度来控制焊机的焊接电源，以便使输入到焊接区域的电能逼近理想值。
坯件焊接时，可以通过确定涂层的厚度或在坯件上的涂层量来影响焊接电源，按照涂层厚度来改变焊接电流，以便使电能输入保持恒定。因此，由于涂层的厚度，焊接电源需要以一种正在进行的方式与很有可能相互作用的接触电阻进行匹配。较薄的涂层通常具有较低的接触电阻(尽管情况会不同，取决于涂层材料)并需要较大的电流，否则很有可能产生冷焊。新式的焊接电源(如由瑞士的Soudronic提供的UNISOUD型焊接电源)目前能以恒流工作，然而能承受迅速波动的焊接电流，从而非常迅速地响应焊接过程中涂层厚度的变化。
下面将结合附图详细描述实现本发明的具体方式的实施例。
图1很简略地表示按照本发明的罐体焊接的操作方法；图2很简略地表示确定涂层厚度的一种测量工艺，和图3表示由射线测量工艺获得的特性射线强度的曲线。
图1很简略地表示出按照本发明的罐体焊接的操作方法的步骤。为了焊接罐体，将直的薄钢板坯件1在一个圆柱成形装置上制成圆筒体2。在图中用标号3表示的所形成的圆筒体通常具有一个搭接部分，该搭接部分在滚缝焊机上被焊接，以便形成一个搭接缝。该接缝在滚缝焊机的上电极4和下电极5之间进行焊接。通常使用线状电极这些电极从图示的滚4和5上穿过，但并未在图中示出。产生焊缝的焊接电流由焊接电源6提供。它包括一个焊接变压器和一个用于变压器的激发器8。激发器8从电源电压U为焊接电源变压器提供如500HZ的频率的初级电压。
恒定的焊接电流I通常由从变压器7的次级侧返馈到激发器8的电流确立，激发器8具有一个相应的调节器。然而，假如涂层薄钢板的涂层厚度在一块坯件上或从一块到另一块产生变化，恒定的焊接电流I便使得输入到焊接区域的电能变动，因此，焊接质量不稳定。按照本发明，就在焊接时测量坯件1的涂层厚度，而且焊接电流根据涂层的厚度变化。在图1的简略图示中，测量装置11具有这个用途。它测量薄钢板坯件1上的涂层厚度。将所获得的结果传送给焊接电源6，焊接电源6可在有关的坯件1到达焊滚4和5时调节焊接电流，以便适应读到的涂层厚度。涂层厚度可由测量装置11仅在坯件的一侧确定。另外，一个第二测量装置12还可设置在坯件的另一侧，以便在那一侧测量涂层的厚度。
坯件可以是各种形式的涂层的薄钢板坯件。在所示的具体应用中，即罐体焊接，一般为镀锡薄钢板，即通常在两侧面都带有锡层的薄钢板。最好在使坯件变圆成为罐体后所形成的焊接区域内测量坯件的涂层厚度。在坯件处于直的状态时不进行测量，当然也可以在使坯件变圆后确定涂层的厚度。
为了实现该方法，焊接电源6至少具有一个能将由厚度测量装置11得到的读数馈入的输入。然后，按照测量的厚度，利用这个读数改变焊接电流，例如，对一个给定的测量厚度采用此时由焊接电源维持的设定值的焊接电流。假如还具有一个第二厚度测量装置12，这个装置的信号输出也用于控制，例如通过与第一厚度测量装置11的信号输出结合。不管是以连续测量的方式还是以在每块坯件上测量一系列点的方式，厚度的测量和焊接电流的匹配都可以非常迅速地实现，以便通过改变焊接电流来补偿在一个罐体或坯件上的涂层厚度的变化。另外，根据在坯件上的涂层厚度的一处或多处测量。对于每个坯件可以只采用确定在这个坯件的整个焊接过程都有效的一个电流值，以便在这个坯件的焊缝内电流不变化。这样，对于一系列具有大致均匀的涂层而只是这个坯件与那个坯件的涂层厚度不同的每个坯件来说，可以得到更加均匀的焊接。取自卷材边界部分的坯件通常比取自卷材中央部分的坯件具有较厚的锡层。
采用传统的焊接方法中，由于接触电阻较低，这样的坯件与取自卷材中央部分的坯件混在一起，使得在较厚的锡层区域发生冷焊。通过采用本发明的焊接方法，根据两个示出的变化，每个坯件(即每个罐体)可用适当的电流进行焊接，和/或电流可在一个给定的罐体内进行变化，以便确保获得最佳的焊接。
图2示意地表示了在镀锡薄钢板坯件1上的涂层厚度测量的一个实施例。以纵剖面示出坯件的一部分；它包括一个至少在一侧，通常在两侧带有锡涂层15的薄钢板13。在薄钢板和涂层之间形成一个铁/锡中间层14。当用高能电磁波(X射线或r射线)辐射薄钢板13的表面时，激发出一种特有的钢和锡层的射线。图2中，将γ射线表示为16，将特有的钢和锡的射线表示为17，其中射线17由射线接收器18接收并分析。如图1所示，分析的结果被输入焊接电源。这样的测量装置本身已众所周知，并被涂层金属薄板的厂家用于控制和监测锡的喷镀。测量薄钢板上的涂层通常利用高能Fe-Kα射线作为特性射线17。该特性射线17由于锡涂层厚度，以不同的但是具体的方式变动而被减弱，因此，Fe-Kα射线的减弱用于其涂层厚度的测量。
图3是绘制出Fe-Kα射线20和Sn-Kα射线21的特性射线强度相对于薄钢板上的锡涂层厚度的曲线图。从曲线图中清楚地看到，通过测量射线强度20，便可精确地确定锡涂层。
不采用射线测量系统测量涂层的厚度，当然也可以采用其它的测量工艺，例如可用涂层薄钢板的磁或电参数来确定涂层的厚度。针对特定的场合，对于相关的各个涂层来说，可以从适合的已知的工艺方法中选择出最适合的工艺。
权利要求
1.一种借助滚缝焊机对具有导电涂层的薄钢板进行电阻焊接、特别是缝焊罐体的方法，其特征在于当焊机工作时，在焊接区域的上游确定至少在工件一侧上的涂层厚度，并且在焊接操作过程中根据所确定的涂层厚度来控制焊机的焊接电源，以便使输入到焊接区域的电能基本恒定。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于涂层厚度在要成为焊缝的区域且最好在薄钢板的两侧上进行测量。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于所要焊接的材料是镀锡薄钢板且需要确定其锡层的厚度。
4.按照权利要求1至3中的任一权利要求所述的方法，其特征在于涂层的厚度由射线测量工艺确定。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于基底材料的特性射线用γ射线辐射测量。
6.按照权利要求1至3中的任一权利要求所述的方法，其特征在于涂层厚度可由电和/或磁参数来确定。
7.用于实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于一台滚缝机带有一个可控焊接电源(6)，一个测定涂层厚度的装置(11，12)，以及一个控制或调节元件(8)，其中控制或调节元件(8)从涂层厚度测定装置的输出信号获得用于焊接电流调整的控制信号。
8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于测量涂层厚度的装置包括一个γ射线源和一个γ射线接收器。
全文摘要
本发明涉及一种焊接带有导电涂层的薄钢板的焊接方法以及一种实现该方法的装置。涂层的厚度由测定装置(11)测定。当所得到的涂层厚度的读数变动时，焊接电源(6)可以控制焊接电流I，以便输入焊接区域的电能基本恒定。
文档编号G01B15/02GK1151924SQ9611216
公开日1997年6月18日 申请日期1996年8月9日 优先权日1995年8月9日
发明者M·包姆加纳 申请人:埃尔帕特朗尼股份公司