Сварка жестяных банок

1. Введение

1. Краткое описание важности сварки при изготовлении банок.
2. Укажите типы банок (две или три штуки) и их значение в консервной промышленности.

Сварка — важный процесс при производстве банок, особенно трехсекционных, которые широко используются в рыбоконсервной промышленности. Эти банки создаются из прямоугольного листа жести, который сворачивается в цилиндр и соединяется сварным вертикальным швом. К этой цилиндрической части добавляются две крайние части: дно или основание и крышка. Крышка устанавливается после заливки содержимого в консервную банку. Соединение крышки и основания с корпусом банки осуществляется посредством процесса, известного как двойная герметизация, который имеет решающее значение для правильного функционирования контейнера, поскольку некачественное выполнение этого процесса может привести к потере герметичности контейнера и возможному загрязнению упакованных продуктов после обработки.

Электросварка, появившаяся в 1960-х годах, — это метод, при котором энергия в виде электрического тока используется для выделения тепла, необходимого для расплавления соединяемых металлических частей, без необходимости легирования. Этот технологический прорыв сыграл решающую роль в совершенствовании производства трехсекционных банок, таких как банки для напитков и консервов, и был быстро принят в отрасли благодаря своей эффективности.

Одним словом, герметизация — это фундаментальный этап производства банок, который обеспечивает целостность и герметичность контейнера, защищая содержимое от внешних факторов и предотвращая порчу. Это особенно актуально для консервной промышленности, где качество и безопасность упаковки имеют первостепенное значение для сохранения рыбы и других продуктов.

• История и хронология

2. Историческое развитие баночной сварки, выделение важных этапов, таких как внедрение процесса электрической сварки в 1960-х годах.

Сварка банок является важнейшим компонентом в индустрии металлической упаковки, и ее развитие ознаменовало значительный технологический прогресс на протяжении всей истории. Одной из важнейших вех в развитии баночной сварки стало внедрение электросварки в 1960-х годах. В это время были разработаны два различных процесса сварки нелегированной стали, оба предназначенные для соединения боковых кромок трехсекционных корпусов банок.

Процесс электросварки основан на приложении определенного количества энергии за определенное время к соединяемым участкам. Эта энергия, подаваемая в виде электрического тока, преобразуется в тепло, способное расплавить свариваемые металлические детали. Компания Continental Can стала пионером во внедрении техники, известной как «Conoweld».

Еще один значительный прорыв произошел в 1975 году с появлением системы сварки проволокой в пюре (WIMA). Эта техника предполагает использование вытянутой и сплющенной медной проволоки, что увеличивает поверхность контакта в зоне пайки и позволяет получить более прочное и подходящее соединение с шириной нахлеста всего 1 мм. Компания Soudronic разработала использование этой медной проволоки в качестве промежуточного электрода между швом банки и медными сварочными кругами, что позволило решить проблему загрязнения поверхности электрода и улучшить качество сварки.

Эти достижения позволили производителям банок выпускать нелегированные контейнеры с боковым швом для использования в пищевой промышленности и других сложных областях, что ознаменовало значительные изменения в производстве банок и повысило эффективность и качество процесса заделки швов.

С точки зрения преимуществ каждой технологии:

Conoweld:

• Преимущества: Это позволило производить банки с использованием безлегированной пайки, которая подходит для пищевой промышленности и других ответственных применений.

ВИМА:

• Преимущества: Сварка профилированной проволокой улучшает качество сварки за счет предотвращения загрязнения электрода и увеличения поверхности контакта в зоне сварки. Кроме того, лом медной проволоки может быть переработан, что обеспечивает экономическую выгоду.

Эти технологии стали значительным прогрессом в производстве банок и повысили эффективность и качество процесса сварки в отрасли.

• Основы электросварки

3. Физические принципы, регулирующие электросварку.
4. Описание процесса ввода энергии и ее преобразования в тепло для плавки металлов.

Электрическая контактная сварка — это процесс, используемый для соединения металлов плавлением, который может выполняться как с присадочным материалом, так и без него. Этот вид сварки основан на выделении тепла за счет сопротивления материалов прохождению электрического тока высокой силы.

Тепло, выделяемое при сварке, зависит от сопротивления материалов и контактов (R), силы электрического тока (I) и времени протекания тока (t) в соответствии с законом Джоуля. Математическая формула, описывающая эту зависимость, выглядит так: W = R x I^2 x t, где W — тепловая энергия, рассеиваемая в Джоулях, I — сила тока в Амперах, R — сопротивление в Омах, а t — время в секундах.

Базовая конфигурация контактной сварки включает в себя два электрода, которые прикладывают силу (F) к свариваемым металлам. В это время электрический ток проходит через металлы в течение определенного времени, выделяя тепло, необходимое для расплавления металлов и, в сочетании с оказываемым давлением, в конечном итоге скрепляя их вместе.

Температура плавления олова, одного из компонентов жести, составляет 232°C, в то время как температура плавления основной стали — 1200-1300°C. При пайке олово быстро плавится и может оседать на электродах, увеличивая контактное сопротивление. Чтобы избежать этой проблемы и сохранить эффективность процесса, между шкивами используется медная проволока для транспортировки ферулы, отвода олова и рассеивания части выделяемого тепла.

• Материалы и покрытия

4. Описание материалов, используемых при производстве банок, таких как жесть и хромированная гальваническая сталь (TFS).
5. Важность пассивации и вес оловянного покрытия.

Жесть — материал, традиционно используемый для изготовления металлической упаковки, особенно для пищевых продуктов. Он состоит из стальной основы, покрытой тонким слоем олова. Оловянное покрытие важно, поскольку оно обеспечивает коррозионную стойкость и подходит для электрической пайки, которая необходима для производства банок. Вес оловянного покрытия обычно варьируется от 2,8 до 11,2 г/м2, с шагом 2,8 г/м2. Для банок без покрытия вес обычно составляет 8,4 г/м2 или 11,2 г/м2. Олово также способствует электрохимической защите всех открытых участков стальной основы.

С другой стороны, TFS, или сталь без олова, также известная как хромированная пластина, появилась как альтернатива жести в связи с ростом цен на олово и опасениями по поводу истощения его источников. TFS имеет основную стальную основу и защищен покрытием из хрома и оксида хрома, нанесенным с обеих сторон. Это покрытие достигается путем электрохимического осаждения из растворов хромовой кислоты. Хотя толщина слоя покрытия значительно меньше, чем у жести, оно отличается высокой однородностью, а площадь обнаженного металла железа в порах меньше, чем у жести.

Пассивация — это важнейшая предварительная обработка жести и TFS для повышения их коррозионной стойкости. Этот процесс подразумевает создание защитного слоя, который снижает реакционную способность металла и, следовательно, его склонность к коррозии. В случае с жестью пассивация осуществляется с помощью пассивирующей пленки, а в случае с TFS используется смешанное покрытие, состоящее из хрома и оксида хрома.

Лакирование — еще один процесс, который может быть применен к этим материалам, чтобы еще больше снизить риск коррозии. Однако использование лаковых покрытий не всегда целесообразно и экономически выгодно, а их применение зависит от продукта, который будет содержаться в банке, и условий хранения, которым она будет подвергаться.

5. Оборудование и машины
   • Первичная настройка и техническое обслуживание оборудования для обеспечения качества сварки.

В процессе сварки правильная настройка и обслуживание оборудования необходимы для обеспечения качества сварного шва. Сюда входят:

1. Отрегулируйте сварочный ток и силу сварки, чтобы добиться надлежащего плавления металла, не вызывая ожогов и проколов.
2. Содержите все части сварочного поста в чистоте, так как скопление грязи или мусора может повлиять на качество процесса. Сюда входит очистка от электростатической пыли, очистка дозатора лака и очистка сварочных кругов.
3. Проверьте и отрегулируйте геометрию сварного шва, например, нахлест, и отшлифуйте профиль сварных шкивов, чтобы обеспечить прочное и надежное соединение.
4. Обеспечьте эффективную очистку линии при изменении производственного заказа или смене смены.

• Проблемы и решения в сварке

6. Обсуждение распространенных проблем при сварке.
7. Стратегии по предотвращению и решению этих проблем.

При контактной сварке, которая широко используется в металлообрабатывающей промышленности, может возникнуть ряд проблем, влияющих на качество сварного шва. Ниже рассмотрены некоторые из основных дефектов сварки и их возможные причины:

1. Холодная сварка: этот дефект возникает при недостатке тепла для правильного расплавления материалов, в результате чего образуется непрочное соединение. Причинами могут быть недостаточный ток, недостаточное усилие на электроде или слишком короткое время сварки.
2. Горячая сварка: Возникает при чрезмерном выделении тепла, что может привести к деформации или образованию отверстий в материалах. Это может быть результатом слишком высокого тока, длительного времени сварки или неправильного давления электрода.
3. Неравномерное выдавливание: речь идет о несоответствии формы сварного шва, которое может быть вызвано плохой геометрией сварочных шкивов или неравномерным давлением во время процесса.
4. Конусное перекрытие: дефект, проявляющийся в неравномерном перекрытии краев листа, который может быть вызван неправильной настройкой машины или недостаточной подачей кузовов в шкивы.
5. Загнутый конец: обозначает деформацию на конце сварного шва, которая может быть результатом неправильной настройки калибровочной коронки.
6. Короткое замыкание с проволокой: Эта проблема возникает при нежелательном контакте между проволокой и какой-либо частью оборудования, что может привести к прерыванию процесса сварки.
7. Загрязнение сварного шва: наличие грязи или посторонних частиц в зоне сварки может привести к некачественному шву.
8. Рыбий хвост и двойные оболочки: это специфические дефекты, которые могут быть связаны с положением и скоростью выходного конвейера или с неправильными настройками в процессе сварки.
9. Сварка холодным точечным швом: указывает на участки, где сварка была выполнена неправильно, возможно, из-за недостаточного тока или чрезмерного контактного сопротивления.
10. Окисление в сварном шве: может быть вызвано чрезмерным воздействием воздуха в процессе сварки, что приводит к образованию ржавчины в сварном соединении.

7. Защита при сварке
   • Методы защиты сварного шва, как изнутри, так и снаружи, от воздействия содержащегося в нем продукта и окружающей среды.
   • Переход от нанесения жидкого лака к более современным и менее загрязняющим окружающую среду технологиям.

Чтобы защитить сварку металлических контейнеров, как внутреннюю, так и внешнюю, от воздействия содержащегося в них продукта и окружающей среды, первоначально была разработана технология, основанная на нанесении жидкого лака сразу после сварки. Этот лак наносился с помощью пропитанного войлочного валика или распылением с помощью небольшого распылителя, а затем отверждался в линейной печи. Однако этот метод требовал разбавления лака растворителем для получения нужной вязкости и нуждался во вспомогательном оборудовании для уменьшения загрязнения окружающей среды, что не всегда удавалось сделать эффективно.

Со временем эта технология была заменена более современными и менее загрязняющими окружающую среду методами. Одним из достижений в этой области стало использование электростатического порошка, который обеспечивает более контролируемое нанесение и уменьшает загрязнение окружающей среды. Электростатический порошок приклеивается к сварному шву с помощью процесса электрического заряда порошка, что повышает эффективность нанесения и минимизирует отходы материала. Кроме того, рекомендуется охладить сварной шов до и после нанесения лака, чтобы улучшить адгезию и повысить эластичность лака, соответственно, что необходимо для операций отбортовки и отбортовки.

Для внешней защиты сварного шва применяются лаки для защиты от влаги и окружающей среды, а для обеспечения качества нанесения проводятся контрольные испытания, например, тест на водопоглощение.