金屬罐電阻焊罐身焊接設備及技術

金屬罐電阻焊罐身焊接設備及技術

從20世紀80年代后期開始，我國的制罐行業(yè)在馬口鐵三片食品罐的生產(chǎn)技術和工藝上有了一個突飛猛進的發(fā)展。其標志就是拋棄和淘汰了沿用了近百年的焊錫罐的生產(chǎn)技術和生產(chǎn)工藝，引進了國外先進的電阻焊罐身焊接機和科學的制罐工藝，使整個金屬制F罐工業(yè)發(fā)生了巨大的革命性的變化。

電阻焊接的基本原理

當較小尺寸的導體在流過大電流時，導體的材料電阻就引起一定的溫升。所有電阻焊接方法的原理就是利用電流的熱效應。電阻焊接機利用焊接回路上存在的電阻流過電流產(chǎn)生的熱效應，同時施加一定壓力將金屬永久性融合在一起而達到焊接目的。

(1)點焊 點焊的原理見圖3-35,點焊將B?和B?焊接在一起。加熱E?和E?之間的焊胚所必須的電流流過電極E?和E?,同時需要一定的壓力。根據(jù)焦耳定律，電極間產(chǎn)生的熱量由兩個電極間的功率W所轉換。

W=F2Rt

Q=0.239FR(cal)

式中

W——功率

Q——熱量

I——有效值

R——電阻

t——時間

(1J等于熱量0.239cal,也即1cal=4.185J)

當焊接電流、焊接時間和電極壓力配合妥當時，焊接材料就產(chǎn)生所要求的熱量，并且大部分熱量都集中在焊接頭上。當然也有熱量損失，并不是所有的熱量都用于點焊。一部分熱量通過水冷的電極損失掉，一部分熱量通過涼的工作部件以熱輻射的形式損失。當焊接時間較長時熱量也以熱輻射的形式傳遞到環(huán)境空氣中。

焊接中的總電阻為材料電阻和接觸電阻之和，見圖3-36。

當兩個導體通過壓力接觸在一起時，其間流過一個電流，接觸點的電阻就稱為接觸電阻或轉移電阻。因為接觸的兩個面不是非常的平，較小的地方首先接觸，較高點部分變形，這取決于接觸壓力和產(chǎn)生的熱量直到整個接觸面合二為一融為一體，見圖3-37。

實際接觸面Ao比所謂的相對接觸面A要小一些，因為它幾乎不可能為理想的光滑表面。單個的導電表面稱為面(a),所有局部導電的表面稱為A。

隨著電極壓力增大實際接觸面也變大，而接觸電阻減小。只有各個接觸面(A)相等時它們的接觸點才相等，但是這種接觸面很少見。對各個接觸點而言，焊接電流產(chǎn)生的熱量也不盡相同，就使一部分接觸點軟化或融化。這樣電極之間就沒有了電阻。

接觸點的塑性變形和新產(chǎn)生的接觸點使接觸面積增加。該過程持續(xù)下去直到實際接觸面A。等于相對接觸面A。接觸電阻只在焊接過程中存在一段時間。接觸電阻的有效時間開始于加電流終止于材料焊接上，通過融化最上面的薄薄的表層完全接觸。圖3-38為在點焊過程中的熱量分布情況。

(2)滾輪縫焊 滾輪縫焊就是滾輪點焊法，只不過點焊電極被焊輪取代。根據(jù)焊點的間距，接縫可點焊(大間距),也可縫焊(焊點疊搭),見圖3-39。焊縫形狀見圖3-40。

為了保證鍍錫柱面良好的焊接質量，焊接電極要隨時保持清潔。為達到這種效果，利用了兩個開槽焊輪，上面布置一條扁平銅線。這就保證了柱面上的任何臟屑收集于銅線上而不會沾到焊輪上。通過連續(xù)的清除焊接部分的錫屑，電氣接觸面在任何時候都可保持清潔，見圖3-42。

焊接時必須嚴格按照銅線的壓制規(guī)格要求才能確保焊接過程中接觸面的可靠良好的接觸。

(3)輸入電壓，頻率和焊接電流的關系 使用滾輪縫焊時，加在焊輪上的電壓的每一個半波形就有一個焊點。對縫焊容器來說焊輪的焊接速度受電壓頻率限制，見圖3-43。

焊點間距的計算為：焊接速度/2f焊接頻率。例如，一部焊機v?=50m/min,f=500Hz,則焊點間距為：

v,-50m/min=5080D-833.33mm/s

P- =0.83mm

在通常的生產(chǎn)過程中，金屬容器在不同的應用場合下，對焊點間距有不同的要求，例如；①用于加壓噴霧罐，焊點間距一般控制在0.8~1mm。

②用于飲料和食品罐，焊點間距一般控制在1～1.2mm。

③而用于氣密性要求較低的容器，例如，一些種類的干粉和茶葉容器，焊點間距可控制在1.2mm以上。

④焊點的熱截面：焊點的熱量可分為以下幾種(見圖3-45):

I區(qū) 先前焊點的輻射和概圖中所示的電流波形的上升段。

Ⅱ區(qū) 產(chǎn)生焊點的電流峰值段。

Ⅲ區(qū) 來自Ⅱ區(qū)的輻射和圖示電流波形的下降段。

Ⅱ區(qū)提供了焊接的大部分的能量。I區(qū)和Ⅲ區(qū)的能量幅值由焊點間距所決定。

材料對焊接過程的影響

材料的特性和選用的標準在上面章節(jié)已有詳細論述，以下以圖示的方式來說明材料對焊接過程的影響。

在市場上，由于生產(chǎn)罐頭的馬口鐵種類繁多，所以對焊接過程的影響不但有材料的基本特性(一次冷軋CA,BA材，二次冷軋DR材),而且還有馬口鐵的調(diào)質度，以及馬口鐵表面的鈍化情況，但對焊接影響最大的還是馬口鐵的鍍錫量。

從圖3-46可以看出，在焊輸?shù)膲毫橐欢〝?shù)值時(50dan),馬口鐵的鍍錫量越少(≤1g/m2時),其表而接觸電阻越大，從而使焊接越趨困難。

電阻焊接機

從1953年世界上第一臺半自動電阻焊接機問世以來，隨著電阻焊接的理論和電阻焊接機的設計經(jīng)過半個多世紀的不斷發(fā)展，越來越多的新款和高速的電阻焊接機被推出市場。目前，世界上最高速的電阻焊接機已可達到1000罐/min。

用于生產(chǎn)食品罐的主流電阻焊接機為150～400罐/min的全自動電阻焊接機(而半自動電阻焊接機由于其速度較低，已越來越少地用于食品罐的生產(chǎn)了)。以下我們以一款全自動中速電阻焊接機(見圖3-47)為例，介紹電阻焊接機的主要部件及其基本功能(見表3-2)。

吸料裝置B把馬口鐵逐張地從料斗A中吸下來，然后平推到第一對輸送滾軸之間?？刂蒲b置負責定時。經(jīng)過馬口鐵雙張電子傳感器C的監(jiān)測(也可選擇劃線裝置E)和柔鐵裝置F后，馬口鐵被引入自動成圓裝置G并被制成圓形。雙張馬口鐵則由馬口鐵雙張打出器D送到雙張收集器里。被制成簡形的罐體由輸送裝置1的鏈爪運送到輸送裝置3J。這兩部輸送裝置同步動作，但是動作順序不同。輸送裝置3J接收罐體M并推動它，不錯位地進入上下兩個焊輪L之間。經(jīng)過兩個焊輪L的銅線把完全焊接好的罐體傳送到接罐皮帶N。然后經(jīng)過輸出皮帶O或支架輸送裝置P(任選)把罐體導穿過焊縫涂料系統(tǒng)(如果安裝的話)并將它送入到加工線的下一工序。焊接電流在整個操作期間呈接通狀態(tài)，即在連續(xù)焊接操作暫停時也存在。在每個罐體焊接開始和結束時，焊接電流能被減少或增大。

除了以上電阻焊接機的基本功能外，現(xiàn)代電阻焊接機還增加了許多輔助功能，如；無氧化焊接裝置(也稱氮氣保護裝置),焊接質量在線監(jiān)測裝置(Monitor監(jiān)控器),無水銀焊接裝置等，使電阻焊接機生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加美觀，更加安全和更加符合環(huán)保的需要。