金属罐电阻焊罐身焊接设备及技术

金属罐电阻焊罐身焊接设备及技术

从20世纪80年代后期开始，我国的制罐行业在马口铁三片食品罐的生产技术和工艺上有了一个突飞猛进的发展。其标志就是抛弃和淘汰了沿用了近百年的焊锡罐的生产技术和生产工艺，引进了国外先进的电阻焊罐身焊接机和科学的制罐工艺，使整个金属制F罐工业发生了巨大的革命性的变化。

电阻焊接的基本原理

当较小尺寸的导体在流过大电流时，导体的材料电阻就引起一定的温升。所有电阻焊接方法的原理就是利用电流的热效应。电阻焊接机利用焊接回路上存在的电阻流过电流产生的热效应，同时施加一定压力将金属永久性融合在一起而达到焊接目的。

(1)点焊 点焊的原理见图3-35,点焊将B₁和B₂焊接在一起。加热E₁和E₂之间的焊胚所必须的电流流过电极E₁和E₂,同时需要一定的压力。根据焦耳定律，电极间产生的热量由两个电极间的功率W所转换。

W=F²Rt

Q=0.239FR(cal)

式中

W——功率

Q——热量

I——有效值

R——电阻

t——时间

(1J等于热量0.239cal,也即1cal=4.185J)

当焊接电流、焊接时间和电极压力配合妥当时，焊接材料就产生所要求的热量，并且大部分热量都集中在焊接头上。当然也有热量损失，并不是所有的热量都用于点焊。一部分热量通过水冷的电极损失掉，一部分热量通过凉的工作部件以热辐射的形式损失。当焊接时间较长时热量也以热辐射的形式传递到环境空气中。

焊接中的总电阻为材料电阻和接触电阻之和，见图3-36。

当两个导体通过压力接触在一起时，其间流过一个电流，接触点的电阻就称为接触电阻或转移电阻。因为接触的两个面不是非常的平，较小的地方首先接触，较高点部分变形，这取决于接触压力和产生的热量直到整个接触面合二为一融为一体，见图3-37。

实际接触面Ao比所谓的相对接触面A要小一些，因为它几乎不可能为理想的光滑表面。单个的导电表面称为面(a),所有局部导电的表面称为A。

随着电极压力增大实际接触面也变大，而接触电阻减小。只有各个接触面(A)相等时它们的接触点才相等，但是这种接触面很少见。对各个接触点而言，焊接电流产生的热量也不尽相同，就使一部分接触点软化或融化。这样电极之间就没有了电阻。

接触点的塑性变形和新产生的接触点使接触面积增加。该过程持续下去直到实际接触面A。等于相对接触面A。接触电阻只在焊接过程中存在一段时间。接触电阻的有效时间开始于加电流终止于材料焊接上，通过融化最上面的薄薄的表层完全接触。图3-38为在点焊过程中的热量分布情况。

(2)滚轮缝焊 滚轮缝焊就是滚轮点焊法，只不过点焊电极被焊轮取代。根据焊点的间距，接缝可点焊(大间距),也可缝焊(焊点叠搭),见图3-39。焊缝形状见图3-40。

为了保证镀锡柱面良好的焊接质量，焊接电极要随时保持清洁。为达到这种效果，利用了两个开槽焊轮，上面布置一条扁平铜线。这就保证了柱面上的任何脏屑收集于铜线上而不会沾到焊轮上。通过连续的清除焊接部分的锡屑，电气接触面在任何时候都可保持清洁，见图3-42。

焊接时必须严格按照铜线的压制规格要求才能确保焊接过程中接触面的可靠良好的接触。

(3)输入电压，频率和焊接电流的关系 使用滚轮缝焊时，加在焊轮上的电压的每一个半波形就有一个焊点。对缝焊容器来说焊轮的焊接速度受电压频率限制，见图3-43。

焊点间距的计算为：焊接速度/2f焊接频率。例如，一部焊机v₂=50m/min,f=500Hz,则焊点间距为：

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

P- =0.83mm

在通常的生产过程中，金属容器在不同的应用场合下，对焊点间距有不同的要求，例如；①用于加压喷雾罐，焊点间距一般控制在0.8~1mm。

②用于饮料和食品罐，焊点间距一般控制在1～1.2mm。

③而用于气密性要求较低的容器，例如，一些种类的干粉和茶叶容器，焊点间距可控制在1.2mm以上。

④焊点的热截面：焊点的热量可分为以下几种(见图3-45):

I区 先前焊点的辐射和概图中所示的电流波形的上升段。

Ⅱ区 产生焊点的电流峰值段。

Ⅲ区 来自Ⅱ区的辐射和图示电流波形的下降段。

Ⅱ区提供了焊接的大部分的能量。I区和Ⅲ区的能量幅值由焊点间距所决定。

材料对焊接过程的影响

材料的特性和选用的标准在上面章节已有详细论述，以下以图示的方式来说明材料对焊接过程的影响。

在市场上，由于生产罐头的马口铁种类繁多，所以对焊接过程的影响不但有材料的基本特性(一次冷轧CA,BA材，二次冷轧DR材),而且还有马口铁的调质度，以及马口铁表面的钝化情况，但对焊接影响最大的还是马口铁的镀锡量。

从图3-46可以看出，在焊输的压力为一定数值时(50dan),马口铁的镀锡量越少(≤1g/m²时),其表而接触电阻越大，从而使焊接越趋困难。

电阻焊接机

从1953年世界上第一台半自动电阻焊接机问世以来，随着电阻焊接的理论和电阻焊接机的设计经过半个多世纪的不断发展，越来越多的新款和高速的电阻焊接机被推出市场。目前，世界上最高速的电阻焊接机已可达到1000罐/min。

用于生产食品罐的主流电阻焊接机为150～400罐/min的全自动电阻焊接机(而半自动电阻焊接机由于其速度较低，已越来越少地用于食品罐的生产了)。以下我们以一款全自动中速电阻焊接机(见图3-47)为例，介绍电阻焊接机的主要部件及其基本功能(见表3-2)。

吸料装置B把马口铁逐张地从料斗A中吸下来，然后平推到第一对输送滚轴之间。控制装置负责定时。经过马口铁双张电子传感器C的监测(也可选择划线装置E)和柔铁装置F后，马口铁被引入自动成圆装置G并被制成圆形。双张马口铁则由马口铁双张打出器D送到双张收集器里。被制成简形的罐体由输送装置1的链爪运送到输送装置3J。这两部输送装置同步动作，但是动作顺序不同。输送装置3J接收罐体M并推动它，不错位地进入上下两个焊轮L之间。经过两个焊轮L的铜线把完全焊接好的罐体传送到接罐皮带N。然后经过输出皮带O或支架输送装置P(任选)把罐体导穿过焊缝涂料系统(如果安装的话)并将它送入到加工线的下一工序。焊接电流在整个操作期间呈接通状态，即在连续焊接操作暂停时也存在。在每个罐体焊接开始和结束时，焊接电流能被减少或增大。

除了以上电阻焊接机的基本功能外，现代电阻焊接机还增加了许多辅助功能，如；无氧化焊接装置(也称氮气保护装置),焊接质量在线监测装置(Monitor监控器),无水银焊接装置等，使电阻焊接机生产出来的产品更加美观，更加安全和更加符合环保的需要。