钢桶缝焊技术问题探究
陈仁兵 辛巧娟
缝焊质量的好坏是影响钢桶质量的关键因素,许多钢桶生产厂家在质量管理中都将该工序定为特殊工序加以控制，因此,钢桶生产过程中如何提高缝焊质量就显得十分重要。为了提高国内钢桶的质量，在上个世纪八十年代，国内钢桶行业采用走出去，请进来的方法，组织国内专家学者出国考察，并引进了几条美国卡兰多公司的制桶生产线和几台全自动缝焊机。
当时国内生产的缝焊机焊接桶身时搭边宽度都在10-12 mm之间，而进口的全自动缝焊机焊接钢桶桶身时，搭边宽度只有2-3 mm，且焊接后，不但钢桶的外观美观、漂亮，而且也有利于保证钢桶的卷封质量，还节约了原材料，控制面板采用人、机直接对话，操作方法简单易学。虽然这种焊机有如此多的好处，但由于价格十分昂贵，大部分制桶企业只能是望洋兴叹。而此时，国内有识之士看好这个商机，决定开发制造焊接电控箱，安装在国产的FN1-150-5型缝焊机上。
通过技术改造，使大部分钢桶缝焊机不需花过多的钱，就可以实现缝焊搭边宽度为4 mm的愿望。江苏江阴五星铜业有限公司就是其中的一个，通过技术人员的攻关，很快地开发制造出钢桶缝焊机控制箱，改造了缝焊机相应的机械传动部分，配套在本公司生产的FN1－150-5型缝焊机上，实现了钢桶缝焊窄搭边的愿望。这项技术在国内许多钢桶企业中都获得了应用，但因缺乏技术和经验，以及操作工操作的不熟练等因素的影响，使钢桶焊接质量没有达到预期效果。
下面就FN1-150-5型 钢桶缝焊机在实际焊接过程中出现的一些实际问题进行探讨。
问题：
1、焊缝有砂眼，出现渗漏。
2、焊轮磨损不均，焊轮中间出现凹槽，直接影响焊接质量。
3、桶身缝焊后翻边时，桶身两端开裂，甚至将近有100 mm长的焊缝渗漏。
4、桶身两端翻边无破损，但胀筋后环筋开裂。
5、焊接后有飞刺，影响钢桶的外观质量和全开口桶的内在质量。
以上五个问题，是许多钢桶企业在生产实际中经常遇到的问题，为此，我们在充分实践的基础上，从焊接理论、机械原理、实际操作等三方面进行了探讨。
一、焊接电流、电极压力、焊接速度对桶身缝焊质量的影响
钢桶桶身的焊接原理是电阻焊。焊接是通过焊接热量将钢板熔溶后压制在一起。焊接热量Q=I2Rt
式中：Q—产生的热量；I—焊接电流；R—电极间电阻；t—通电时间
从公式中可以看出，影响桶身焊接质量的因素有焊接电流、电极间的电阻、通电时间，而电极间的电阻由电极压力大小决定，焊接速度决定通电时间。因此影响焊接质量的主要工艺参数为：焊接电流、电极压力、焊接速度
1、焊接电流
桶身缝焊形成熔核所需的热量来源如上所述，是利用电流通过焊接区电阻产生的热量。在其他条件给定的情况下，焊接电流的大小决定了熔核的焊透率和重叠量。在焊接钢桶桶身时，熔核平均焊透率为钢板厚度的30-70%，以45-50%为最佳。为了获得气密焊接缝熔核重叠量应不小于15-20%。
当焊接电流超过某一定值时，继续增大电流只能增大熔核的焊透率和重叠量，而不会提高接头强度，这是不经济的。如果电流过大，还会产生桶身压痕过深和桶身焊缝烧穿等缺陷。因此, 焊接电流不能过大或过小,而是应该控制在一定范围内。
2、 电极压力
桶身缝焊时电极压力对两电极间总电阻R有显著的影响，随着电极压力的增大，R显著减小，而降低电极压力，则R显著增大。因此，焊接强度总是随着电极压力的增大而降低。在增大电极压力的同时，增大焊接电流或延长焊接时间，可以弥补电阻减小的影响，从而保持焊接强度不变。采用这种焊接条件有利于提高焊接强度的稳定性，避免桶身焊接后两端和环筋处开裂。电极压力过小，将引起飞溅，也会使焊接强度降低。同时，电极压力过高，会使桶身压痕过深，也加速了焊接滚盘（焊轮）的变形和损耗。压力不足则易产生飞刺和大量火花，并会因接触电阻过大易使焊接滚盘烧损而缩短其使用寿命。
3、 焊接速度
桶身的焊接速度与桶身材料的厚度、材质有直接的关系，不同生产厂家生产的钢桶专用板，在焊接时其焊接参数也是不同的，这里不一一列举。总之，焊接速度决定了桶身缝焊机焊接滚盘（焊轮）与桶身的接触面积、以及焊轮与加热部位（焊缝搭边处）的接触时间，当焊接速度增大时，为了获得足够的热量，必须增大焊接电流。过大的焊接速度会引起桶身表面烧损和电极粘附，因此即使目前桶身缝焊机有足够的外部冷却水，焊接速度也不能过大，而应受到限制。
下面是某钢桶生产厂家在生产中的一组工艺参数，仅供参考。因为焊机本身精度、改造方式、控制器精度及焊接时工作环境、使用的原材料、操作工的熟练程度等因素都会对桶身焊接参数产生影响。
不同焊接电流、电极压力焊接结果对照(焊接厚度为1mm油桶专用钢板)
| 焊接电流 |
焊接速度 |
电极压力 |
焊接数量 |
合格数量 |
桶身合格率 |
| 11.5千安 |
2.5m/min |
0.21 MPa |
450个 |
415个 |
90.22％ |
| 10.5千安 |
2.5m/min |
0.19 MPa |
460个 |
458个 |
99.57％ |
| 9.5千安 |
2.5m/min |
0.17 MPa |
445个 |
413个 |
92.81％ |
从表中可看出焊接电流和电极压力的小幅波动都对钢桶半成品合格率有很大的影响,因此,实际生产过程中已经摸索出来的符合焊接要求的工艺参数,在钢板材质没有变化时,不能改变。
二、焊机机械部分和点焊工序对桶身焊接质量的影响
产生前面五种现象，除焊接工艺参数的影响外，焊机本身的调整也有很大的关系。因为一般情况下，在焊接桶身时，电极压力和焊接速度是不常改变的参数，除非焊接桶身的材料厚度发生了很大的变化，此参数才随之改变。当焊接桶身的材料厚度为1.2或1.0时，电极压力和焊接速度可不改变，也不会影响桶身的焊接质量。但是如果桶身托料架过高或过低，直接改变了桶身焊接时的电极压力大小，如果托桶架过高，电极压力增大，焊出来的桶身会有明显的压痕。前面我们谈过，随着电极压力的增大，R显著减小。此时焊接产生的焊接热量将会因电极电阻R的减小而减少，焊接强度也会随着电极压力的增大而降低，故而渗漏或翻边破裂；如果托桶架过低，电极压力减小，焊出来的桶身会产生明显的桃型，即桶身焊缝外过高，不是一个圆弧。此时电极压力的减小，R明显增大。此时焊接产生的焊接热量将会因电极电阻R的增大而增大，会产生烧穿或飞溅现象，会容易产生渗漏或翻边破裂现象。所以在检查完桶身缝焊机托料架的高低后，首先应调整其水平度，用水平仪调整托桶架的平行度，至水平为佳。如果两头高低不平，会由于电极压力大小不同而引起桶身焊缝端头焊接强度的大小不同，故而渗漏或破裂。其次，是检查缝焊机机头是否正常，有时会出现下机头摆动或上机头因长期润滑不良造成润滑油干结，使上机头不能下移到工艺要求的位置。这些都是影响桶身焊接的主要因素。第三，检查桶身点焊两头搭边尺寸和焊点是否正确。如果工艺规定桶身焊接时搭边席度为4mm，焊点为4个，那么两端不能出现过大的误差，否则也会造成焊接后桶身一端渗漏。第四，检查焊接压力是否正确，气管、气阀有无漏气现象。
三、实际焊接过程中要注意下列事项
1、选择好焊接电流，电极压力和焊接速度等焊接工艺参数。先剪切好宽度约为10厘米冷轧薄板20块左右,然后按工艺要求点焊连接,接着进行缝焊，焊接速度控制在2～3m/min,调节焊接电流，电极压力直到电流不产生飞刺打火，钢板痕迹清楚，焊接均匀，表面无伤痕，熔核焊透率在40-60%为止，接着进行桶身实际焊接，经过板边胀筋成型后不渗漏，此时记录焊接电流，电极压力和焊接速度的数据，作为焊接工艺参数,只要钢板的材质和厚度不发生大的变化，调整好的焊接电流，电极压力和焊接速度可以维持不变。
2、经常用无水酒精清理焊轮表面焊渣，避免焊缝产生砂眼。
3、发现桶身焊接后前端扳边出现裂纹时，把预压时间调整为000或者调整光电检测的位置，使之提前检测及时焊接。
4、及时调整和更换焊轮修正轮，使焊轮表面及时修正，避免出现凹槽。如果焊轮表面出现凹槽，且大于1mm，要磨平或者车床加工车平。否则,焊接的桶身成型后容易发生渗漏。
总之，缝焊质量是控制钢桶质量的重要环节，今后我们要在不断实践的基础上进行总结，探索出缝焊最佳焊接工艺和焊接规范,确保钢桶焊缝不发生渗漏。
