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，我國的制罐行業在馬口鐵三片食品罐的生產技術和工藝上有了一個突飛猛進的發展。其標志就是拋棄和淘汰了沿用了近百年的焊錫罐的生產技術和生產工藝，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罐工業發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。根據焦耳定律，電極間產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生的接觸點使接觸面積增加。該過程持續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 先前焊點的輻射和概圖中所示的電流波形的上升段。

Ⅱ區 產生焊點的電流峰值段。

Ⅲ區 來自Ⅱ區的輻射和圖示電流波形的下降段。

Ⅱ區提供了焊接的大部分的能量。I區和Ⅲ區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，在焊輸的壓力為一定數值時(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過半個多世紀的不斷發展，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。控制裝置負責定時。經過馬口鐵雙張電子傳感器C的監測(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(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，即在連續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),焊接質量在線監測裝置(Monitor監控器),無水銀焊接裝置等，使電阻焊接機生產出來的產品更加美觀，更加安全和更加符合環保的需要。