马口铁罐上的焊接
- 简介
- 简要说明焊接在制罐过程中的重要性。
- 提及罐头的种类（两三种）及其与罐头工业的相关性。
焊接是罐头制造过程中必不可少的工序，尤其是鱼罐头行业常用的三片罐头。 这些罐子是用马口铁的长方形板材轧制成圆筒状，再用垂直焊缝连接而成。 这个圆柱形部分有两个末端：底部或底座和盖子。 盖子是在装满罐头后盖上的。 罐盖和罐底与罐身的连接是通过一个被称为双重密封的过程完成的，这对容器的正常功能至关重要，因为如果这个过程执行不力，会导致容器的气密性下降，并可能在处理后污染包装食品。
电焊始于 20 世纪 60 年代，是一种以电流形式提供能量，产生必要热量以熔化待连接金属部件的方法，无需合金化。 这一技术突破对于改进三片罐（如饮料和蜜饯罐）的生产至关重要，并因其高效性而迅速被业界采用。
简而言之，密封是制罐的一个基本步骤，它能确保容器的完整性和气密性，保护内装物不受外界因素的影响，防止变质。 这一点在罐头行业尤为重要，因为包装的质量和安全对于鱼类和其他食品的保存至关重要。
- 历史和年表
- 易拉罐焊接的历史发展，重点介绍 20 世纪 60 年代引入电焊工艺等重要里程碑。
罐体焊接一直是金属包装工业的重要组成部分，其发展标志着整个历史上的重大技术进步。 易拉罐焊接发展史上最重要的里程碑之一是 20 世纪 60 年代引入的电焊。 此时，两种不同的非合金焊接工艺应运而生，它们都是为了连接三片罐体的侧边。
电焊工艺的基础是在一定时间内对需要焊接的区域施加一定的能量。 这种以电流形式提供的能量可转化为热量，从而熔化待焊接的金属部件。 大陆制罐公司率先引进了一种名为 “Conoweld “的技术。
另一项重大突破出现在 1975 年的线碾焊接系统（WIMA）上。 这种技术使用拉伸压扁的铜线，增加了焊接区域的接触面，使接头更牢固、更合适，搭接宽度仅为 1 毫米。 Soudronic 开发出了使用这种铜丝作为罐缝和铜焊轮之间的中间电极，从而解决了电极表面污染的问题，提高了焊接质量。
这些进步使制罐商能够生产用于食品工业和其他高要求应用的非合金侧缝容器，标志着制罐业的重大变革，并提高了接缝工艺的效率和质量。
就每种技术的优势而言：
Conoweld：
- 优点：它允许采用无合金焊接工艺生产罐子，适用于食品工业和其他要求苛刻的应用领域。
WIMA：
- 优点异形焊丝焊接可防止电极污染并增加焊接区的接触面，从而提高焊接质量。 此外，废铜线还可以回收利用，从而带来经济效益。
这些技术代表了制罐业的重大进步，提高了行业焊接工艺的效率和质量。
- 电焊基础
- 电焊的物理原理
- 描述熔化金属时输入能量并将其转化为热量的过程。
电阻焊是一种通过熔合连接金属的工艺，可以使用或不使用填充材料。 这种焊接的原理是，材料在通过高强度电流时会因电阻而产生热量。
根据焦耳定律，焊接过程中产生的热量是材料和触点电阻 (R)、电流强度 (I) 和电流流动时间 (t) 的函数。 描述这种关系的数学公式是 W = R x I^2 x t，其中 W 是以焦耳为单位的热能耗散，I 是以安培为单位的电流，R 是以欧姆为单位的电阻，t 是以秒为单位的时间。
电阻焊接的基本构造包括两个电极，它们在待焊金属上施加一个力（F）。 与此同时，电流会在一段时间内穿过金属，产生熔化金属所需的热量，再加上施加的压力，最终将它们粘合在一起。
马口铁的成分之一锡的熔化温度为 232°C，而基体钢的熔化温度为 1200-1300°C。 在焊接过程中，锡会迅速熔化并沉积在电极上，从而增加接触电阻。 为了避免这一问题并保持工艺的效率，在滑轮之间使用了一根铜线来传送套圈、排空锡并散去产生的部分热量。
- 材料和涂层
- 描述制造易拉罐所用的材料，如马口铁和电镀铬钢（TFS）。
- 钝化的重要性和镀锡的重量。
马口铁是一种传统上用于制造金属包装，尤其是食品包装的材料。 它由涂有一薄层锡的钢基组成。 这种锡涂层非常重要，因为它具有耐腐蚀性，适用于电焊，而电焊对罐子的制造至关重要。 锡涂层的重量一般从 2.8 克/平方米到 11.2 克/平方米不等，增量为 2.8 克/平方米。 对于无涂层罐，重量通常为 8.4 克/平方米或 11.2 克/平方米。 锡还有助于对钢基的任何暴露区域进行电化学保护。
另一方面，由于锡价不断上涨，人们担心锡资源枯竭，因此出现了无锡钢（TFS），又称铬板，作为马口铁的替代品。 TFS 以基本钢为基底，双面涂有铬和氧化铬涂层。 这种涂层是通过铬酸溶液的电化学沉积实现的。 虽然与马口铁相比，镀层厚度要小得多，但它的均匀性很高，孔隙中暴露的铁金属面积也比马口铁小。
钝化是马口铁和 TFS 的重要预处理方法，可提高其耐腐蚀性。 这一过程包括建立一个保护层，降低金属的反应活性，从而降低其腐蚀倾向。 马口铁的钝化是通过钝化膜实现的，而 TFS 则使用由铬和氧化铬组成的混合涂层。
上漆是另一种可用于这些材料的工艺，可进一步降低腐蚀风险。 然而，使用涂漆涂层并不总是可行或具有成本效益，其应用取决于罐中所装的产品及其所处的储存条件。
- 设备和机械
- 初步调整和维护设备，确保焊接质量。
在焊接过程中，设备的适当调整和维护对确保焊接质量至关重要。 这包括
- 调整焊接电流和焊接力，以达到适当的金属熔合，而不会造成灼伤或穿孔。
- 保持焊接工作站各部分的清洁，因为污垢或碎屑的堆积会影响焊接过程的质量。 这包括清洁静电粉尘、清洁配漆器和清洁焊接轮。
- 检查和调整焊接几何形状，如重叠，并打磨焊轮轮廓，以确保焊点一致、牢固。
- 确保在生产订单变更或换班时有效清理生产线。
- 焊接中的问题与解决方案
- 讨论常见的焊接问题。
- 预防和解决这些问题的策略。
电阻焊接是金属加工行业常用的一种方法，在电阻焊接过程中，可能会出现一些影响焊接质量的问题。 下面将讨论一些主要的焊接缺陷及其可能的原因：
- 冷焊：当热量不足以适当熔化材料时，就会出现这种缺陷，从而导致接头不牢固。 原因可能包括电流不足、电极力度不够或焊接时间太短。
- 热焊：当产生的热量过高时，会导致材料变形或出现孔洞。 这可能是电流过大、焊接时间过长或电极压力不正确造成的。
- 不规则挤压：这是指焊缝形状不一致，可能是焊轮几何形状不佳或加工过程中压力不均造成的。
- 锥形重叠：一种表现为纸页边缘不均匀重叠的缺陷，可能是由于机器调整不当或纸幅未充分送入纸轮造成的。
- 弯曲端：指焊缝末端的变形，可能是校准冠调整不当造成的。
- 焊丝短路：当焊丝与机器的某些部分发生不必要的接触时，就会出现这种问题，从而导致焊接过程中断。
- 焊接污染：焊接区存在污垢或外来颗粒会导致接头质量差。
- 鱼尾和双卡口：这是一种特殊缺陷，可能与出料输送机的位置和速度或焊接过程中的不正确设置有关。
- 冷点焊珠：表示焊接未正确进行的区域，可能是由于电流不足或接触电阻过大。
- 焊缝氧化：可能是由于焊接过程中过度暴露在空气中，导致焊点生锈。
- 焊接保护
- 保护焊缝内部和外部免受所含产品和环境侵蚀的方法。
- 从使用液体清漆过渡到更现代、污染更少的技术。
为了保护金属容器的内部和外部焊接免受所装产品和环境的侵蚀，最初开发的技术是在焊接后立即涂上液体清漆。 这种清漆使用浸渍毡辊或小型喷枪雾化涂抹，然后在线性烘箱中固化。 然而，这种技术需要用溶剂稀释清漆，以获得合适的粘度，并且需要辅助设备来减少环境污染，但并非总能有效实现。
随着时间的推移，这种技术被更现代、污染更少的方法所取代。 静电粉末的使用是这一领域的进步之一，它提供了更可控的应用，并减少了环境污染。 静电粉末通过对粉末充电的过程粘合到焊缝上，从而提高了应用效率，并最大限度地减少了材料浪费。 此外，建议在涂漆前后分别冷却焊缝，以提高漆的附着力和柔韧性，这对于翻边和压边操作是必要的。
为了对焊缝进行外部保护，会涂上清漆以防潮和保护环境，并进行控制测试以确保涂漆质量，如吸水测试。
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