CN1012671B - 滚式缝焊机用的电焊丝 - Google Patents

Abstract

本发明是一种跟普通电焊丝(10)大不相同的电焊丝(20)，在丝上设置了凸缘(30，31)，把丝支撑在滚子电极(12)的导向槽(22，22′)的两侧面的周边上。电焊丝(20)宽于与之焊接工件的接触面并且它在被焊工件上的接触面积比普通的电焊丝宽得多。因此，金属板(例如燃料桶的镀铅金属板)被沿着紧靠缝焊焊缝处压在一起防止了沿着缝焊焊缝的金属板，豁开及之后的缝焊焊缝的脱焊。凸出在导向槽(22，22′)外面的电焊丝20的外形很薄，并且即使在焊接时电焊丝变软时，在横向力作用下，这部分也不会变形。

Description

本发明涉及一种滚式缝焊机用的电焊丝，这种焊机有至少一个滚式电极和一个在它的周边安置的用来安放电焊丝的导向槽，对着焊接工件的一面，即电焊丝的前面的横截面基本上是平的、圆的或V形的，而要安放在滚式电极的导向槽中的一面，即焊丝的背部的横截面最好是V形或圆形的。

使用电焊丝的滚式缝焊机是已知的（CH-A-370175和DE-B-1565803）。在这些情况下，滚式电阻缝焊机的问题是，在这种焊机中，通常是铜制的电焊丝防止通常由铜合金制的滚式电极被镀有锡，锌，铅等涂层的金属板污染。否则，在对镀有如此涂层的金属板进行电阻焊接时，在焊接温度及施加的压力作用下，滚式电极将同被焊的工件的涂层材料形成合金并因此而被沾污。由于形成这种合金的结果，焊接参数特别是影响电流及热量的流动和传递的滚式电极材料的特征值将改变，并且因而将损害焊缝结构。在被焊工件及滚式电极之间加上焊丝可消除这个问题，电焊丝被连续地更新地供到焊接位置。电焊丝与在焊接前或焊接时熔化的金属板涂层材料熔合在一起，并由此防止了所放出的涂层材料与滚式电极熔合，使其变成不可用。焊接操作沾污的电焊丝不断地运送掉。电焊丝从一个送线盘上绕下来，并且在通过焊接位置后卷到一个接受盘上或粉碎为以后重新熔化用。

在这种滚式缝焊机中用的电焊丝的横截面通常要使得焊丝与滚式电极之间的接触面积大于用普通圆形电焊丝时的接触面积，以使电流流动得更好而发热较少。前面提到的电焊丝是已知的（DE-Cl-3526 648），它用于敷有涂层的金属板，特别是敷有不良导体或非导体的钢板式涂层严重污染的钢板的滚式电阻缝焊接。这种已知的电焊丝的一个改进是一种所谓的三椭圆形电焊丝，它的后缘是V形的，前缘是圆形的或平的并且有附加槽。由于开槽的结果，粘附在金属板上的不良导体或非导体敷层，在受热时软化，被刺穿或被替换掉。因此，防止了滚式电极在涂层上例如油漆层上浮动。在下面说明中和在权利要求中所用的术语电焊丝包括在前缘开槽的及不开槽的两种电焊丝。

如在图2中横剖面图中虚线所示的三椭圆形电焊丝特别对于焊接具有电解铅镀层的、相当宽的焊接凸缘、没有明显可见到的延展皱纹的焊接凸缘和平行焊接凸缘的汽车油桶是很成功的。但是，在一些临界的情况下焊接会成问题，例如，对于热镀铅金属板、对于窄的焊凸缘，对于有延展皱纹的焊接凸缘，对于非平行焊接凸缘，就是这种情况特别如果这些开口朝向桶的内部，以及桶的凸缘过渡半径大的情况。

在这些临界的情况下可能出问题的原因是：

热镀铅层的厚度比电解铅镀层的厚度更厚及更不规则。因此它要求有较大的焊接电流，这导致金属板和电焊丝发热较大，并且导致在金属板上有深的电焊丝的压痕。桶的焊接凸缘窄，由于热量的逼近，导致在焊接接缝和金属板边缘之间热量积累。因而此处边缘软化并在以后塌陷。其后电焊丝仅仅被支撑在一边上。它被弄变形到一边并有一个偏的倾向，也就是说它象一个气充得不好的自行车轮胎（又称为“自行车轮胎效应”）。在金属板上的延展皱纹必须在焊接时用电焊丝的焊接力来弄光滑。这就要求比普通焊接时的焊接力要大。在金属板之间的有效焊接力有波动，也就是在必须进行变形的地方焊接力被减小了。焊接变得不规则。较大的焊接力也要求较大的焊接电 流，造成电焊丝被更剧烈地发热和变形，以及金属板中较深的印痕。桶的非平行的焊接凸缘同样也必须用滚式电极压在一起。因此，金属板受应力而在接缝的旁边发生切变。在转入桶的凸缘的过渡半径大时，有着跟非平行凸缘同样的影响。

下面参考图3和图4更详细地解释在极端情况下这些因素如何起作用并使焊接出问题。

图3显示了用如图1所示的传统的三椭圆形电焊丝在一个镀铅板的桶凸缘上焊成的一个焊缝。可以很清楚地看出所得到的缝焊焊缝S并不是理想的缝焊焊缝和a）金属板的外表面显示出来自电焊丝的深的压痕，b）在电焊丝的纵向边缘上的边缘压痕可以明显地见到（比较图3中虚线所示的三椭圆形电焊丝与已经焊接中使用的电焊丝），c）缝焊焊缝S从旁边往里裂（详见图4），d）金属板上有薄弱的部位，它们比板更薄（呈蝶铰形），e）在缝焊焊缝S的近旁金属板已经裂开，f）剪切裂纹（仅在较高倍数的放大下可检查出）在金属板的缝焊焊缝S邻近区出现，和g）由于整平电焊丝，金属板的横向负荷引成了表面裂纹。长期疲劳试验已经表明具有如图3和4所示的焊缝的桶在30-70%的规定交变应力的作用次数下已经开始渗漏，也就是说它们的抗疲劳性太差。

本发明的目的是发展一种在说明书开始所述的这类电焊丝，因而在如上述的那些临界情况下使用这种焊丝比用普通的三椭圆形电焊丝可得到更好的焊接结果及更抗疲劳的焊缝。

为解决这问题，按照本发明的电焊丝其特点在于，在焊丝的纵向，在前缘和后缘之间的过渡区域附加两个凸缘用来把电焊丝支撑在滚式电极的导向槽的两侧面周边上。

由于附加凸缘在焊丝的两个纵向边缘上，本发明的电焊丝与普通电焊丝相比，接触滚式电极的面积更大。按照本发明的凸出在导向槽外的电焊丝的外形很薄，即使在焊接时电焊丝变软，它在横向力作用下也不会变形，因此不产生自行车轮胎效应。由于有更大的接触面积，本发明的电焊丝比普通的电焊丝能被更好地冷却。另外，在滚子电极与焊丝间的过渡处的电流负荷率是相当低。由于按本发明的电焊丝在金属板上有相当宽的接触面积，这也是紧靠着缝焊焊缝被压缩过的。防止了在缝焊焊缝附近的金属板的裂口及以后产生的缝焊焊缝的撕开。

在滚式缝焊时使用普通的三椭圆形电焊丝时可能产生的问题在使用无电焊丝的普通滚式缝焊时通常不会产生，但是由于在开始所解释的原因，这种无电焊丝的普通的滚式缝焊在象焊镀铅的金属板时也不是有利的。在本发明的作用下，调整电焊丝的外形使适合于一个常规的滚式电极的形状已经使得焊接质量至少与无电焊丝的常规焊缝的质量一样好，并且由于使用电焊丝而得到的优点（均匀的焊接参数，窄的焊缝，导入的热量少，高的焊接速度，不需外部冷却）从而增加了焊接的可靠性及经济性。

发明的有利的发展形成从属权利要求的主题。按照这些发展，本发明的电焊丝的外形比它在金属板上的接触面积更宽。本发明的电焊丝的边缘，也就是它的凸缘的纵向外缘不跟金属板的表面相结触。用本发明的焊丝焊接后不再出现用常规电焊丝所产生的在金属板上的边缘压痕。在滚式电极和电焊丝之间的接触面积增加了30到50%，最好是约40%，因此冷却更好并且有更低的电流负荷率。

下面参见附图更详细地说明发明的实施例。

图1作为一个滚式缝焊机的局部，显示了将金属板焊在一起形成 一个燃料桶时，采用常规电焊丝的滚式电极，

图2显示了采用按本发明的电焊丝的滚式电极的局部横截面图，为比较起见，常规的电焊丝以虚线示出，

图3显示了用如图1的常规电焊丝制造的一个焊缝的显微结构图，

图4显示了图3中c区的放大图，

图5显示了在与图2一样的板上用按本发明的电焊丝得到的一个焊缝的显微结构图。

图1显示了一个带有常规电焊丝10（DE-CL-35    26    648）的电阻滚式缝焊机，图中仅示出了一个顶滚子电极12和一个底滚子电极14。在所示的实例中，金属板16，18正被焊成一个燃料桶。电焊丝10夹在每个滚子电极和金属板之间。所示的常规电焊丝10是所谓的三椭圆形的。与此相对照，从图2很容易看到，本发明的电焊丝20具有一个更宽及更平的外形，图中除了电焊丝20用实线示出外，常规电焊丝10用虚线描出以供比较。图2将在下面进一步说明。如果用电焊丝20代替电焊丝10来进行焊接，那么一条电焊丝20被供到顶滚子电极12处，并且另一条电焊丝20被供到底滚子电极14处。滚子电极12，14分别在它们的周边有一个整个横截面是V形的导向槽。邻近导向槽22的周围区域23，24的横截面分别是平的。在金属板16，18上形成的是凸缘16′，18′，它们在滚子电极12，14之间被焊在一起。

如上所述，图2以实线显示了按本发明的电焊丝20并以虚线示出了常规的电焊丝10。导向槽22的顶角α在图2的实例中是120°，它和安放在导向槽22中的电焊丝20的那一部分的顶角相等。面对被焊工件的所示的电焊丝前部26大体上是圆的，而安放在导向槽22中的焊丝的背部28如所述大体上是V形的。一个在前部26是实线所示的圆 形，但是安放在一个圆形导向槽22′中的焊丝的背部28′有如图2点线所示的圆形的电焊丝也可以很容易地被使用。如上面已指出的，电焊丝20被安排作单程通过滚子电极及被焊工件之间。

在电焊丝的前部26和背部28之间的过渡区，在电焊丝上形成有凸缘3031，用来把电焊丝20支撑在导向槽22的两边的滚子电极的周围区域23和24上。焊丝10和焊丝20由圆丝制造而成，为此目的，在滚式缝焊机上或在它的外面安放了一个整形装置。在所述的实例中，电焊丝10的圆形的原始线的直径为2.2mm，在整形时延伸率为12%。另一方面，电焊丝20的圆形原始线的直径为2.5mm，在整形时的延伸率为25-60%，最好为35%。如果把背部28面积当作100%，焊丝10的背部在导向槽22中同滚子电极12接触，那么由于电焊丝20同滚子电极12有附加的凸缘30和31的背部的接触，因此电焊丝20与滚子电极12的接触面积为140%。从图2可清楚地看到电焊丝20的背部28，28′，电焊丝被安放在导向槽22，22′中，并弯曲一个角度到凸缘30，31的背部，同时整个前部26，包括凸缘30，31的前部30a，31a是圆形的，也就是它有一个共同的曲率半径R。

图5显示了用图2所示的电焊丝20在燃料桶上焊成的一条焊缝。同用图3所示的常规三椭圆形电焊丝焊成的焊缝相比较，从图5中可看出，在b处，电焊丝20的纵向边缘同金属板不接触，因此它的过渡更和缓并且避免了焊丝的边缘产生不利的压痕，在c处缝焊焊缝并没有往里裂进去，并且在e处金属板并不沿着缝焊焊缝裂开。

上面已经简单地提到过的疲劳试验已经表明，如图3所示的用常规的三椭圆形焊丝焊成的焊缝疲劳强度太低。在30到70%的规定交变应力的次数后，在试验中由上法焊成的桶已经渗漏了。另一方面， 用本发明的电焊丝20焊成的如图5所示的焊缝表明在试验中桶的疲劳强度能够有相当大的增加，因为在试验结束时，在五倍于规定交变应力的次数作用后，桶仍然是不渗漏液体的。

按照图2，每个凸缘30，31分别有一个纵向的外缘30b，31b。所选曲率半径应使甚至在焊接时，凸缘30，31的纵向外缘30b，31b也不跟被焊工件的表面接触。如所述，这点能从图5中看到。应当注意图2和图5中图示显示的电焊丝20在横截面上大大地放大了。在一个实施例中，实际上在图2中的尺寸B约为3.5mm，尺寸B′约为2.6mm，尺寸H约为1.3mm。

虽然在图中仅示出一种圆形的横截面的电焊丝20的前缘，但是它的前缘也可以有如DE-CL-35    26    648中图6b所示的平的横截面形状1到3或者V形的横截面5（在每种情况下可开槽或不开槽）。

Claims (6)

1、一个滚式缝焊机用的电焊丝，焊机有至少一个滚子电极(12)和一个在它的周边设置的导向槽(22)，用来安放电焊丝(20)，面对被焊工件(16′)的焊丝的前缘(26)基本上是平的，圆的或V形的，安放在滚子电极(12)的导向槽(22，22′)中的电焊丝的后缘(28，28′)，横截面最好是V形的或圆形的，其特征在于两个凸缘(30，31)附加在焊丝的纵向上，在前缘和后缘间的过渡区(26；28，28′)内，用于把电焊丝(20)支撑在滚子电极(12)的导向槽(22，22′)的两个侧面的周边(23，24)上。

2、按照权利要求1的电焊丝，其特征在于，滚子电极（12）和凸缘（30，31）间的接触面积是滚子电极（12）和安放在导向槽（22，22′）中的电焊丝后缘之间的接触面积的30%-50%。

3、按照权利要求1的电焊丝，其特征在于，滚子电极（12）和电焊丝的凸缘（30，31）之间的接触面积是滚子电极（12）和安放在导向槽（22，22′）中的电焊丝后缘之间的接触面积的40%。

4、按照权利要求1到3中任一项的电焊丝，其特征在于，当对着被焊工件（16′）的电焊丝的前缘（26）是圆形时，电焊丝安放在导向槽（22，22′）中的焊丝的后缘（28，28′）弯一个角度转到电焊丝（20）的凸缘（30，31）的后缘。

5、按照权利要求4的电焊丝，其特征在于凸缘（30，31）的前缘（30a，31a）与焊丝的前缘（26）有共同的曲率半径（R）。

6、按照权利要求5的电焊丝，其特征在于选取的焊丝前缘的曲率半径（R）使得甚至在焊接时，缘（30，31）的纵向边缘（30b，31b）也不与被焊的工件（16′）相接触。

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