CN110494249A - 带状板体的焊接判定装置及焊接判定方法 - Google Patents

Abstract

在缝焊中高精度地判定飞溅的产生。具备：测定部(11)，测定通过缝焊接合的带状板体(例如，钢带(2))的接合部的温度；及判定部(13)，基于测定部(11)的测定结果，算出接合部的平均温度T_ave及温度差ΔT，在平均温度T_ave为根据带状板体的板厚而设定的第一阈值以上且温度差ΔT为第二阈值以下时，判定为在接合部产生了飞溅。

Description

带状板体的焊接判定装置及焊接判定方法

技术领域

本公开涉及通过缝焊接合的带状板体的接合部的、带状板体的焊接判定装置及焊接判定方法。

背景技术

在对钢带等带状板体进行制造/处理的生产线中，通过对钢块等进行热轧或冷轧来制造带状板体。在这样的生产线中，在对于带状板体实施酸洗等前处理或防锈油的涂布等时，对各个带状板体实施各处理的话，生产效率差，并不实用。因此，使用将各个带状板体的长度方向的端部相互进行焊接来连接，由此连续地进行这些处理的方法。

作为带状板体的焊接方法，通常使用作为搭接电阻焊的一种的缝焊。在缝焊中，对于使带状板体的端部彼此重叠的接合部，一边使一对电极轮旋转一边进行通电，由此将带状板体连续地焊接。在这样的缝焊中，在接合部可能会产生接合不良，由于接合不良而接合部在生产线内破裂，生产线有时会停止。当由于带状板体的破裂而生产线停止时，除了生产线的运转率下降的情况之外，还存在生产线的恢复花费大量的时间并且与修理相伴的修缮成本增加这样的影响。

相对于此，例如在专利文献1中，作为带状板体即钢带的焊接判定方法，公开了测定刚焊接之后的焊接部的温度，根据测定到的温度和与钢带的搭接厚度相对应的阈值，来判定接合不良的方法。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-203285号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在基于缝焊的焊接中，作为接合不良的原因之一，存在产生母材熔融而飞散的现象即飞溅(喷溅)的情况。在飞溅产生的情况下，刚焊接之后的接合部的温度升高。然而，如专利文献1那样，在要通过对于接合部的温度而判断是否处于规定的温度区域从而判定飞溅的产生的情况下，难以高精度地判定。

因此，本发明着眼于上述的课题而作出，其目的在于提供一种能够高精度地判定在缝焊中飞溅的产生的带状板体的焊接判定装置及焊接判定方法。

用于解决课题的方案

根据本发明的一形态，提供一种带状板体的焊接判定装置，其特征在于，具备：测定部，测定通过缝焊接合的带状板体的接合部的温度；及判定部，基于上述测定部的测定结果，算出上述接合部的平均温度及温度差，在上述平均温度为根据上述带状板体的板厚而设定的第一阈值以上且上述温度差为第二阈值以下时，判定为在上述接合部产生了飞溅。

根据本发明的一形态，提供一种带状板体的焊接判定方法，其特征在于，包括：测定步骤，测定通过缝焊接合的带状板体的接合部的温度；算出步骤，基于上述测定步骤中的测定结果，算出上述接合部的平均温度及温度差；及判定步骤，在上述平均温度为根据上述带状板体的板厚而设定的第一阈值以上且上述温度差为第二阈值以下时，判定为在上述接合部产生了飞溅。

发明效果

根据本发明的一形态，能够高精度地判定在缝焊中飞溅的产生。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的带状板体的焊接判定装置的说明图。

图2是表示基于缝焊的钢带的焊接方法的说明图。

图3是表示本发明的一实施方式的带状板体的焊接判定方法的流程图。

图4是表示飞溅产生时的接合部的温度的测定结果的坐标图。

具体实施方式

在以下的详细的说明中，为了提供本发明的实施方式的完全的理解而记载有较多的特定的细微部。然而，可知即使没有上述的特定的细微部也能够实施1个以上的实施方式。此外，为了简化附图而将周知的结构及装置以简图表示。

<装置结构>

首先，参照图1及图2，说明本发明的一实施方式的焊接判定装置1的结构。本实施方式的焊接判定装置1是判定作为带状板体的钢带2的接合部处的接合不良的装置。在本实施方式中，钢带2如图1及图2所示，由向酸洗线等生产线先投入的钢带即先行材料21和在先行材料21之后投入的钢带即后行材料22构成。在这样的生产线中，先行材料21的尾端部与后行材料22的前端部通过缝焊机3进行焊接、接合，由此成为先行材料21与后行材料22连接的一个钢带2，实施与酸洗等的目的相对应的处理。

缝焊机3具备框体31、一对电极轮32a、32b、一对锻造辊33a、33b、2个加压缸34、35、及多个车轮36。

框体31在图1所示的主视观察下具有角为直角的U字状的形状，U字状的槽与x轴方向(相对于图1的纸面的左右方向，与地面平行的水平方向)平行地延伸配置。

一对电极轮32a、32b是辊状的电极，沿z轴方向(相对于图1的纸面的上下方向，与地面垂直的铅垂方向)相对地设置在框体31的U字状的槽的内侧。一对电极轮32a、32b分别与未图示的驱动马达连接，接受驱动马达的驱动力，在x-z平面上能够沿辊形状的周向旋转。而且，一对电极轮32a、32b与未图示的电源装置连接。电极轮32a配置于z轴负方向侧，固定于框体31。电极轮32b配置于z轴正方向侧，经由加压缸34而固定于框体31。而且，电极轮32b通过加压缸34能够沿z轴方向移动。

一对锻造辊33a、33b为压下辊，沿z轴方向相对地设置于成为一对电极轮32a、32b的x轴负方向侧的框体31的U字状的槽的内侧。一对锻造辊33a、33b从z轴正方向侧观察时，相对于x轴及y轴(与x轴方向及y轴方向垂直的方向)倾斜，相互交叉地配置。而且，一对锻造辊33a、33b分别与未图示的驱动马达连接，接受驱动马达的驱动力，能够沿辊形状的周向旋转。锻造辊33a配置在z轴负方向侧，固定于框体31。锻造辊33b配置在z轴正方向侧，经由加压缸35而固定于框体31。此外，锻造辊33b通过加压缸35能够沿z轴方向移动。

多个车轮36以框体31能够沿x轴方向移动的方式，沿x轴方向及y轴方向排列设置于框体31的z轴负方向侧的底面。

另外，缝焊机3具有未图示的移动用马达，接受该移动用马达的驱动力，从而框体31能够沿x轴方向移动。

在上述结构的基于缝焊机3的缝焊中，通过以下的动作进行钢带2的焊接。

首先，通过对钢带2的宽度方向的位置进行调整的侧引导件(未图示)或对钢带2进行保持的夹紧装置(未图示)等，进行调整以使先行材料21的尾端部和后行材料22的前端部的位置成为接合位置。接合位置是如图1及图2所示将先行材料21及后行材料22的宽度方向(x轴方向)的中心位置对合、先行材料21的尾端与后行材料22的前端成为以规定的重叠余量(例如，沿y轴方向为1.6mm～3.8mm左右的长度)重叠的状态的位置。

并且，成为先行材料21的尾端部与后行材料22的前端部重叠的部位的钢带2的接合部由一对电极轮32a、32b进行压下及焊接，由此将先行材料21与后行材料22接合。在基于一对电极轮32a、32b的接合中，在一对电极轮32a、32b之间夹持有钢带2的接合部的状态下，利用一对电极轮32a、32b对钢带2的接合部进行加压及通电，由此利用钢带2的电阻发热对接合部进行加热、压扁。此外，一边使框体31沿宽度方向移动，使一对电极轮32a、32b旋转，一边进行基于该一对电极轮32a、32b的接合，由此在钢带2的x轴方向的整个宽度上连续地进行接合部的接合。需要说明的是，基于一对电极轮32a、32b的焊接以根据钢带2的材质或板厚等而预先设定的恒定的电流值进行。需要说明的是，在本实施方式中，基于一对电极轮32a、32b的压下力及焊接电流的电流值成为与一般的缝焊相比都高的条件。例如，钢带2为2mm的板厚、0.30质量％～0.45质量％左右的C含量的中碳钢的情况下，在一般的缝焊中，以20.6kN左右的压下力、17.5kA左右的电流值进行焊接，相对于此，在本实施方式中，以30.0kN左右的压下力、40.0kA左右的电流值进行焊接。

另外，在基于缝焊机3的缝焊中，进行了基于一对电极轮32a、32b的焊接的接合部由一对锻造辊33a、33b压下。在基于一对锻造辊33a、33b的压下中，刚焊接之后的接合部通过框体31的移动而移动至一对锻造辊33a、33b的位置，通过由一对锻造辊33a、33b压下而被加压及压接。此时，一对锻造辊33a、33b相互交叉地配置，因此压下后的接合部成为大致平坦的状态。基于一对锻造辊33a、33b的压下也与基于一对电极轮32a、32b的压下同样地遍及钢带2的x轴方向的整个宽度地连续进行。

在基于缝焊机3的缝焊中，利用一对电极轮32a、32b将钢带2的接合部压下及焊接，由此接合部接合，而且，接合部的阶梯比压下前减小。并且，在基于一对电极轮32a、32b的接合之后，利用一对锻造辊33a、33b将钢带2的接合部压下，由此接合部的形状平坦化。

焊接判定装置1如图1所示具备测定部11、存储部12、及判定部13。

测定部11是放射温度计等测温装置，测定刚焊接之后的钢带2的接合部的温度。测定部11固定于缝焊机3的框体，配置在能够测定基于一对电极轮32a、32b的刚焊接之后的接合部的表面温度的位置。在本实施方式中，如图1所示，测定部11设置在成为电极轮32a与锻造辊33a之间的、框体31的U字状的槽的内侧。测定部11在进行缝焊期间，连续地测定基于一对电极轮32a、32b的刚焊接之后的接合部的表面温度，并将测定结果与测定时间一起向存储部12输出。

存储部12将从测定部11取得的测定结果与测定时间一起存储作为测定数据，并将测定数据向判定部13输出。

判定部13基于从存储部12取得的测定数据，判定在钢带2的接合部是否产生了飞溅。关于基于判定部13的焊接判定方法的详情，在后文叙述。

存储部12及判定部13是由输入装置、输出装置、中央处理装置(CPU)、主存储装置(内部存储装置)、辅助存储装置(外部存储装置)等构成的计算机，主存储装置作为存储部12发挥作用，中央处理装置作为判定部13发挥作用。

<焊接判定方法>

接下来，参照图3及图5，说明本实施方式的带状板体的焊接判定方法。如图3所示，首先，测定部11测定钢带2的接合部的表面温度(S100)。步骤S100中的表面温度的测定与基于一对电极轮32a、32b及一对锻造辊33a、33b的接合部的焊接及压下并行地进行。而且，测定部11测定由一对电极轮32a、32b刚焊接之后且基于一对锻造辊33a、33b的压下前的接合部的表面温度。将基于测定部11的温度的测定结果向存储部12输出，作为测定数据而存储于存储部12。

接下来，基于测定部11的温度的测定结束之后，判定部13基于在存储部12中存储的测定数据，算出焊接部的平均温度T_ave及温度差ΔT(S102)。测定数据是与测定时间相对应的温度的数据，表示作为图4那样的温度图表。在步骤S102中，在平均温度T_ave及温度差ΔT的算出之前，从取得的测定数据中进行判定范围的测定数据的提取。判定范围是与钢带2的板宽对应的测定时间，是测定被焊接的钢带2的接合部的时间。具体而言，从焊接部自一对电极轮32a、32b的通电开始起沿宽度方向移动了一定距离的时刻至焊接部自通电结束起沿宽度方向移动了一定距离的时刻为止的时间成为判定范围。需要说明的是，一定距离是从一对电极轮32a、32b的接触点至测定部11的测定点为止的距离。在进行了判定范围的提取之后，判定部13根据判定范围的测定数据，算出平均温度T_ave及温度差ΔT。需要说明的是，平均温度T_ave是判定范围的测定数据中的多个温度数据的平均值，温度差ΔT是判定范围的测定数据中的多个温度数据的最大值与最小值之差。

在步骤S102之后，判定部13判断是否在步骤S102中算出的平均温度T_ave为第一阈值以上且温度差ΔT为第二阈值以上(S104)。

第一阈值作为能够检测在接合部产生了飞溅时的接合部的温度上升的值，根据钢带2的板厚，以随着板厚变厚而第一阈值也升高的方式适当设定。在飞溅产生的情况下，成为熔融的母材向接合部的表面露出的状态，利用测定部11测定露出的高温的熔融母材，因此如图4所示温度图表振动，与正常地进行了焊接的情况相比产生表面温度高的测定部位。因此，在飞溅产生的情况下，平均温度T_ave比正常地进行了焊接的情况升高。而且，板厚越厚，则平均温度T_ave越升高。在本实施方式中，第一阈值根据先行材料21及后行材料22中的厚的一方的板厚来设定。

第二阈值作为能够检测在接合部产生了飞溅时产生的温度图表中的温度的振动的值，根据钢带2的材质或电流值等来设定。在飞溅产生的情况下，如上所述，图4所示的温度图表振动。因此，在飞溅产生的情况下，判定范围中的温度差ΔT比正常地进行了焊接的情况增大。

在步骤S104中，在平均温度T_ave为第一阈值以上且温度差ΔT为第二阈值以上的情况下，判定部13判定为在钢带2的焊接部产生了飞溅(S106)。

并且，在步骤S106之后，判定部13向控制设有缝焊机3的生产线的未图示的控制部输出判定结果，使生产线停止(S108)。由此，能够防止由于飞溅的产生而成为接合不良的接合部的破裂，与由于破裂而生产线停止的情况相比能够抑制运转率的下降或恢复花费的成本。

另一方面，在步骤S104中，在平均温度T_ave小于第一阈值，或者温度差ΔT小于第二阈值的情况下，判定部13判定为在钢带2的焊接部未产生飞溅(S110)。在步骤S110的情况下，不进行基于控制部的生产线的停止动作，生产线继续运转。

通过经由以上的步骤S100～S110的工序而本实施方式的焊接部的判定结束。

<变形例>

以上，参照特定的实施方式而说明了本发明，但是没有意图通过这些说明来限定发明。通过参照本发明的说明，与公开的实施方式的各种变形例一起，本领域技术人员也可知本发明的其他的实施方式。因此，权利要求书应理解为将本发明的范围及主旨所包含的这些变形例或实施方式也包罗在内。

例如，在上述实施方式中，设为在酸洗线中的钢带2的焊接时适用的方法，但是本发明没有限定为上述例子。例如，本发明不仅能够适用于钢带而且也能够适用于由其他的金属等构成的带状板体的生产线。而且，在带状板体为钢带2的情况下，也是不仅能够适用于酸洗线，而且在实施冷轧或防锈这样其他的处理的钢带2的生产线中也能够适用。

另外，在上述实施方式中，第一阈值根据厚的一方的板厚来设定，但是本发明没有限定为上述例子。第一阈值也可以根据使先行材料21与后行材料22重叠的板厚来设定。此外，第一阈值也可以是除了板厚之外，还考虑了钢带2的材质或焊接时的电流值等其他的条件的值。

此外，在上述实施方式中，在与钢带2的板宽对应的判定范围内判定飞溅的产生，但是本发明没有限定为上述例子。例如，也可以使将与图4所示的板宽对应的判定范围再分割后的多个范围作为判定范围，按照多个范围中的每一个来进行步骤S102以后的处理。

<实施方式的效果>

(1)本发明的一形态的带状板体的焊接判定装置1具备：测定部11，测定通过缝焊接合的带状板体(例如，钢带2)的接合部的温度；及判定部13，基于测定部11的测定结果，算出接合部的平均温度T_ave及温度差ΔT，在平均温度T_ave为根据带状板体的板厚而设定的第一阈值以上且温度差ΔT为第二阈值以下时，判定在接合部产生了飞溅。

(2)本发明的一形态的带状板体的焊接判定方法包括：测定步骤(步骤S100)，测定通过缝焊接合的带状板体(例如，钢带2)的接合部的温度；算出步骤(步骤S102)，基于测定步骤中的测定结果，算出接合部的平均温度T_ave及温度差ΔT；及判定步骤(步骤S104)，在平均温度T_ave为根据带状板体的板厚而设定的第一阈值以上且温度差ΔT为第二阈值以下时，判定在接合部产生了飞溅。

根据上述(1)、(2)的结构，为了检测由测定向接合部的表面露出的熔融母材的温度引起的平均温度T_ave的上升及温度差ΔT的增大，通过使用两个条件，能够高精度地判定接合部处的飞溅的产生。

在此，仅通过平均温度T_ave及温度差ΔT中的任一方的条件来判定飞溅的产生的情况下，在根据条件的不同而飞溅未产生的情况下有时也成为同样的值，难以高精度地判定飞溅的产生。另一方面，根据上述(1)、(2)的结构，在符合平均温度T_ave及温度差ΔT这两个条件的情况下，判定为产生了飞溅，因此能够高精度地判定。

另外，根据上述(1)、(2)的结构，通过根据板厚来设定第一阈值，从而能够应对各种板厚。

实施例

接下来，说明本发明者们进行的实施例。在实施例中，与上述实施方式同样，对于各种板厚的钢带2，确认通过焊接而接合的接合部处的飞溅的产生有无，研究了飞溅的产生与接合部的温度之间的关系。

在实施例的结果是产生了飞溅的情况下，与正常的情况相比，确认到存在接合部的平均温度T_ave上升的倾向。然而，即使在相同板厚的飞溅未产生的条件下，也确认到根据条件而在变动之中，有时会成为与飞溅产生时的平均温度T_ave中的低的温度相同程度的情况。需要说明的是，在实施例中，相对于平均温度T_ave的第一阈值在厚的一方的板厚为1.5mm以下时设为865℃，在厚的一方的板厚超过1.5mm且为1.8mm以下时设为938℃，在厚的一方的板厚超过1.8mm且为2.1mm以下时设为886℃，在厚的一方的板厚超过2.1mm且为2.5mm以下时设为954℃，在厚的一方的板厚超过2.5mm且为3.8mm以下时设为1000℃，在厚的一方的板厚超过3.8mm且为6.5mm以下时设为1000℃，由此确认到在板厚为1mm以上且6.5mm以下的钢带2中能够完全检测飞溅的产生的情况。

另外，在实施例中，在飞溅产生的情况下，确认到存在温度差ΔT升高的倾向。该倾向与平均温度T_ave的情况不同，没有基于板厚的差别。然而，即使在飞溅未产生的条件下，在变动之中，也确认到存在成为与飞溅产生时的温度差ΔT相同程度的条件的情况。需要说明的是，在实施例中，通过将相对于温度差ΔT的第二阈值设为110℃，确认到在全部的条件下能够完全检测飞溅的产生的情况。

此外，将平均温度T_ave与温度差ΔT的条件组合，将第一阈值及第二阈值设为上述的条件，由此确认到能够仅检测产生了飞溅的条件的情况。即，如上述实施方式那样，基于接合部的平均温度T_ave和温度差ΔT这两个条件进行判定，由此确认到能够高精度地检测飞溅的产生的情况。而且，在专利文献1中，在搭接厚度为1.5mm以上的区域中，无法检测接合部的由高温引起的接合不良。然而，根据上述实施例，确认到即使在板厚比专利文献1厚的区域中，也能够检测接合部的高温，即飞溅引起的接合不良的情况。

标号说明

1焊接判定装置

11测定部

12存储部

13判定部

2钢带

21先行材料

22后行材料

3缝焊机

31框体

32a、32b电极轮

33a、33b锻造辊

34、35加压缸

36车轮。

Claims (2)

1.一种带状板体的焊接判定装置，其特征在于，具备：

测定部，测定通过缝焊接合的带状板体的接合部的温度；及

判定部，基于所述测定部的测定结果，算出所述接合部的平均温度及温度差，在所述平均温度为根据所述带状板体的板厚而设定的第一阈值以上且所述温度差为第二阈值以下时，判定为在所述接合部产生了飞溅。

2.一种带状板体的焊接判定方法，其特征在于，包括：

测定步骤，测定通过缝焊接合的带状板体的接合部的温度；

算出步骤，基于所述测定步骤中的测定结果，算出所述接合部的平均温度及温度差；及

判定步骤，在所述平均温度为根据所述带状板体的板厚而设定的第一阈值以上且所述温度差为第二阈值以下时，判定为在所述接合部产生了飞溅。