钢桶质量问题分析及解决对策讲义(7)

钢桶卷封三角区质量问题的分析

杨文亮

钢桶产品质量的大敌是渗漏，因为它使钢桶失去了其最基本的功能，所以渗漏也就成了人们讨论最多的话题，然而渗漏又不是一个简单的问题，不可能一言而尽。本篇试图针对渗漏发生率最高的钢桶卷封三角区质量问题进行一项专题研究，以求得行家的共识，为提高产品质量找一条解决问题的途径。

钢桶三角区是指桶身焊缝与桶底、顶卷边封口相交叉的特殊区域，这个区域之所以成为多事之区。主要还是因为它具有缝焊和卷边的双重特性，汇集了包括缝焊问题，卷边问题和干涉问题等多种质量问题，这也正是它长期困扰着制桶人的主要原因。

为了以尽量清晰明了的思想来理清我们的思绪，下面，我们将三角区质量问题进行分类探讨，每提出一个问题我们都遵循传统的分析方法进行，那就是先提出质量问题的表象，再分析质量问题发生的原因，然后再提出可能解决问题的途径。我想，有些已被人们一谈再谈的问题，我就不必再详细的探讨了，本篇所注重的是问题的规律性和系统性。

一、原材料质量的影响——卷边裂口

对于三角形区出现质量问题的研究，我们通常的分析方法便是将卷边切开观察分析截面形状。

有时，我们把三角区渗漏部分沿中心卷边截面切开，便会看到如图1所示的情形，由于桶身卷边部分存在一处或多处裂口，便导致了渗漏。

卷边裂口有时与焊接有关（后面将详细探讨），但我们发现在同样的焊接条件下，某些材料会大批量地出现这种现象，经过分析化验，证实是属于材料本身材质问题。

钢桶所用的材料与钢桶质量有着非常密切的关系。钢桶在卷边成型过程中，其变形部位钢板被不同程度的拉伸，其内部应力主要是拉应力。当变形部位内部应力超过材料的断裂强度时，钢板便会破裂。因此，要求钢板要有良好的塑性。钢板的塑性与含碳量有关，含碳量低的钢板，其塑性较好。表1列出了200升钢桶常用钢板的化学成分及性能。

表1 200升钢桶常用钢板的性能要求

化学成分%						物理性能		工艺性能
牌号	C	Si	Mn	P	S	抗拉强度N/mm2	伸长率%	冲压深度mm
08	0.05~ 0.12	0.17~0.37	0.35~ 0.65	＜ 0.035	＜0.040	275~410	25	10.4 δ1.25
10	0.07~ 0.14	0.17~0.37	0.35~ 0.65	＜ 0.035	＜0.040	295~430	24	11.0 δ1.5

由于缝焊搭边外材料较厚，在卷边过程中变形量比别处更大而且不均匀，所以，如果材料含碳量超标时便易于出现开裂现象。在生产中，常见出现大批量翻边、卷边裂现象的材料多来自俄罗斯和美国等地进口的钢板或一些锈蚀严重的钢板，国产料和日本进口料一般很少出现这种情况。所以，在大批量生产中，为了满足钢桶的生产工艺要求，应选择质量较高和稳定的钢板，以适应钢桶卷边成型过程的变形要求。

二、桶身下料尺寸的影响——搭接错边

在生产中，有时发现大量三角区渗漏的情况，当我们在焊缝两侧切下卷边截面时，却发现焊缝两侧是完全不同的卷边情况。如图2所示。一侧卷的较好，而另一侧却极不理想，出现明显的翻边尺寸不足，这样，就发生了焊缝卷边三角区一侧渗漏的情况。

为了找出问题的根源，我们将截面A与截面B之间的卷边展开，结果发现缝焊搭边有错边现象，如图3所示。当我们将桶身焊缝另一端作同样的解剖后，却没有发现错边现象，由此看来，问题是出在桶身板下料工序上。

在桶身下料工序中，一般要求尺寸公差都比较严格，不仅长、宽尺寸不能超差，而且对角线误差也有一定的要求，另外还要求四角均匀为直角，这几项要求缺一不可，如图4所示，三种不同的下料形状，在图4（A）中，边长ab=cd，ac=bd,满足了长、宽尺寸不超差，但由于对角线ad≠cb，故下料形状变成了平行四边形，当然四角也不是直角，这样的桶身料缝焊后便形成了如图5（A）形式的搭接错边；在图4（B）中，对角线ad=cb，有一个边长ac=bd。但另一边长ab≠cd，且四角都不是直角，下料形状变成了等腰梯形，桶身料焊接后就形成了如图5（B）形状的搭接错边；在图4（C）中，虽然有两个角是直角，但另外两角没有保证，于是就形成了如图5（C）形式的搭接错边。

在实际生产中，我们发现有的原材料（油桶板）比较正规，只需剪一刀便可达到要求，但有些材料并不正规，需要剪两刀、三刀甚至四刀才能达到工艺要求，所以，在下料工序中，千万不可只为了省事不顾工艺要求地盲目裁剪，一方面要作好剪板机的定位装置，另一方面要经常检查形状尺寸误差是否达到要求，尽量避免出现搭接错边的情况。

三、磨边质量的影响——搭边太厚

在进行三角区质量问题的分析中，有时我们在如图2—1所示的焊缝两侧截面中，发现卷边均有卷边较松、缝隙边大的情况，但在非三角区的其它卷边截面没有发现卷边松的问题。那么，这焊缝两侧的缝隙是如何形成的呢？为了找到真正的原因，我们沿着垂直于截面A和截面B的方向在卷边中心切下一截面C（如图2-2），发现在焊缝两侧有很大的间隙，如图6所示。

三角区的间隙与焊缝的厚度有直接的关系，而焊缝的厚度又取决于磨边工序的质量，磨边的目的之一，便是为了将缝焊搭边磨薄，使焊缝厚度不致过大。但对于大多数磨边设备来讲，磨边厚度并不容易达到理想要求。一般情况下，对1.2毫米厚的桶身板，单边磨薄后都在1毫米左右。双边搭接缝焊后，搭接总厚度在2毫米左右，远远大于原材料的厚度，这样，就出现了三角区的间隙。

要解决磨边厚度过大的问题，途径是很多的，除了加大磨边量之外，还可采用全自动缝焊机焊接，或者采用近年来国内发展起来的新工艺，如铣边技术、碾边技术、缝焊机装置等等。

为什么用全自动焊机就能解快焊缝厚的问题呢？原来，全自动焊机焊接过程中，焊缝搭边较窄，一般仅为3毫米，而焊轮较宽，约为20毫米，因此，焊接过程中，焊缝搭接处于焊轮的全包容之中，在上下焊轮的压力及电阻热作用下，整个搭边全部熔融，形成比较薄的焊缝，其最大厚度一般在1.3毫米左右，与桶身板厚1.2毫米相差不大。因此，全自动焊机焊缝卷边三角区间隙较小，出现渗漏的可能性也较小。而国内大多数厂家所采用的手工半自动焊机焊轮较窄，约6-8毫米，焊缝搭边值较宽，约12毫米，所以在焊接时，在焊轮压力及电阻热的作用下，会出现焊缝搭边中部熔融而两侧边缘外翘的现象，这个位置的厚度多在2-2.5毫米左右，此尺寸远远大于桶身板厚度尺寸，所以卷边间隙很大，如图7为全自动焊机和半自动焊缝截面比较。

铣边工艺是将磨边工艺的砂轮磨削方式改为采用铣刀盘进行铣削的新工艺，它易于使单边铣边厚度达到较理想的尺寸，碾边工艺是将焊接后的焊缝采用碾边设备压薄的一种新技术，缝焊机装置是将半自动缝焊机改装为类似全自动焊机，同样能达到搭边小，焊缝薄的目的。

四、点焊定位质量的影响——搭边超差

有时，由于桶身缝焊前点焊定位的问题也造成部分三角区的渗漏。由于定位不准确，经常形成的搭接焊缝形状如图8所示。在焊缝的A、B两侧搭接量严重超差，A边搭接量过大，B边搭接量过小。搭接量过大时，焊缝搭边脱离过多，形成没有熔融的双层，如图9-1所示，它所以形成的卷边除了具有因焊缝太厚引起的渗漏情况外（如图6所示），还有因双层边中间有缝隙而产生的渗漏，如图9-2所示。搭接量过小时，常出现开口现象，有时翻边后即出现焊缝脱开，在卷边过程中已完全分离。翻边时焊缝脱开的情形如图10-1所示，由此出现的三角区卷边情况如图10-2所示。如此造成更大的渗漏。

为了防止缝焊搭边过宽或过窄，必须在定位点焊机上想办法，采取“Z”形定位夹具，在A、B两头同时定位，只有控制A、B两个点，才能使两边定位一致，“Z”形定位夹具如图11所示。对于全自动缝焊机来说，因它本身具有“Z”形定位导轨，既不需要点焊定位，缝焊搭边质量也能得到严格地控制。

注：文中涉及图片，请参照杨文亮、辛巧娟著《钢桶制造技术》一书。