钢筋焊接种类和方法.docx
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钢筋焊接种类和方法
钢筋焊接种类和方法
9-5 钢筋焊接
9-5-1一般规定
钢筋焊接方法分类及适用范围,见表9-37。
钢筋焊接质量检验,应符合行业标准《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-96)和《钢筋焊接接头试验方法标准》(JGJ/T27-2001)的规定。
钢筋焊接方法分类及适用范围 表9-37
注:
1.表中的帮条或搭接长度值,不带括弧的数值用于HPB235级钢筋,括号中的数值用于HRB335级、HRB400级及RRB400级钢筋;
2.电阻电焊时,适用范围内的钢筋直径系指较小钢筋的直径。
钢筋焊接的一般规定如下:
1.电渣压力焊应用于柱、墙、烟囱等现浇混凝土结构中竖向受力钢筋的连接;不得用于梁、板等构件中水平钢筋的连接。
2.在工程开工或每批钢筋正式焊接前,应进行现象条件下的焊接性能试验。
合格后,方可正式生产。
3.钢筋焊接施工之前,应清除钢筋或钢板焊接部位和与电极接触的钢筋表面上的锈斑油污、杂物等;钢筋端部若有弯折、扭曲时,应予以矫直或切除。
4.进行电阻点焊、闪光对焊、电渣压力焊或埋弧压力焊时,应随时观察电源电压的波动情况。
对于电阻点焊或闪光对焊,当电源电压下降大于5%、小于8%时,应采取提高焊接变压器级数的措施;当大于或等于8%时,不得进行焊接。
对于电渣压力焊或埋弧压力焊,当电源电压下降大于5%时,不宜进行焊接。
5.对从事钢筋焊接施工的班组及有关人员应经常进行安全生产教育,并应制定和实施安全技术措施,加强焊工的劳动保护,防止发生烧伤、触电、火灾、爆炸以及烧坏焊接设备等事故。
6.焊机应经常维护保养和定期检修,确保正常使用。
9-5-2钢筋闪光对焊
钢筋闪光对焊是将两根钢筋安放成对接形式,利用焊接电流通过两根钢筋接触点产生的电阻热,使接触点金属熔化,产生强烈飞溅,形成闪光,迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。
9-5-2-1对焊设备
常用对焊机的技术性能,见表9-38。
图9-78示出建筑工地常用的UN1-75型手动对焊机。
常用对焊机技术性能 表9-38
项次 项目 单位 焊机型号
UN1-75 UN1-100 UN2-150 UN17-150-1
1 额定容量 kVA 75 100 150 150
2 初级电压 V 220/380 380 380 380
3 次级电压调节范围 V 3.52~7.94 4.5~7.6 4.05~8.1 3.8~7.6
4 次级电压调节级数 8 8 15 15
5 额定持续率 % 20 20 20 50
6 钳口夹紧力 kN 20 40 100 160
7 最大顶锻力 kN 30 40 65 80
8 钳口最大距离 mm 80 80 100 90
9 动钳口最大行程 mm 30 50 27 80
10 动钳口最大烧化行程 mm 20
11 焊件最大预热压缩量 mm 10
12 连续闪光焊时钢筋最大直径 mm 12~16 16~20 20~25 20~25
13 预热闪光焊时钢筋最大直径 mm 32~36 40 40 40
14 生产率 次/h 75 20~30 80 120
15 冷却水消耗量 L/h 200 200 200 500
16 压缩空气:
压力 N/mm2 5.5 6
消耗量 m3/h 15 5
17 焊机重量 kg 445 465 2500 1900
18 外形尺寸:
长 mm 1520 1800 2140 2300
宽 mm 550 550 1360 1100
高 mm 1080 1150 1380 1820
图9-78UN1-75型手动对焊机
9-5-2-2对焊工艺
钢筋闪光对焊的焊接工艺可分为连续闪光焊、预热闪光焊和闪光-预热闪光焊等,根据钢筋品种、直径、焊机功率、施焊部位等因素选用。
1.连续闪光焊
连续闪光焊的工艺过程包括:
连续闪光和顶锻过程(图9-79a)。
施焊时,先闭合一次电路,使两根钢筋端面轻微接触,此时端面的间隙中即喷射出火花般熔化的金属微粒——闪光,接着徐徐移动钢筋使两端面仍保持轻微接触,形成连续闪光。
当闪光到预定的长度,使钢筋端头加热到将近熔点时,就以一定的压力迅速进行顶锻。
先带电顶锻,再无电顶锻到一定长度,焊接接头即告完成。
2.预热闪光焊
预热闪光焊是在连续闪光焊前增加一次预热过程,以扩大焊接热影响区。
其工艺过程包括:
预热、闪光和顶锻过程(图9-79b)。
施焊时先闭合电源,然后使两根钢筋端面交替地接触和分开,这时钢筋端面的间隙中即发出断续的闪光,而形成预热过程。
当钢筋达到预热温度后进入闪光阶段,随后顶锻而成。
3.闪光-预热闪光焊
闪光-预热闪光焊是在预热闪光焊前加一次闪光过程,目的是使不平整的钢筋端面烧化平整,使预热均匀。
其工艺过程包括:
一次闪光、预热、二次闪光及顶锻过程(图9-79c)。
施焊时首先连续闪光,使钢筋端部闪平,然后同预热闪光焊。
图9-79钢筋闪光对焊工艺过程图解
(a)连续闪光焊;(b)预热闪光焊;(c)闪光-预热-闪光焊
t1-闪光时间;t1.1-一次闪光时间;t1.2-二次闪光时间;t2-预热时间;t3-顶锻时间
9-5-2-3对焊参数
对焊参数包括:
调伸长度、闪光留量、闪光速度、顶锻留量、顶锻速度、顶锻压力及变压器级次。
采用预热闪光焊时,还要有预热留量与预热频率等参数。
连续闪光焊和闪光-预热-闪光焊的各项留量图解见图9-80。
图9-80闪光对焊各项留量图解
(a)连续闪光焊;(b)闪光-预热-闪光焊
L1、L2-调伸长度;a1+a2-闪光留量;a1.1+a2.1-一次闪光留量;a1.2+a2.2-二次闪光留量;
b1+b2-预热留量;c1+c2-顶锻留量;c'1+c'2-有电顶锻留量;c"1+c"2-无电顶锻留量
1.调伸长度
调伸长度是指焊接前,两钢筋端部从电极钳口伸出的长度。
调伸长度的选择与钢筋品种和直径有关,应使接头能均匀加热,并使钢筋顶锻时不致发生旁弯。
调伸长度取值:
HPB235级钢筋为0.75~1.25d,HRB335与HRB400级钢筋为1.0~1.5d(d——钢筋直径);直径小的钢筋取大值。
2.闪光留量与闪光速度
闪光(烧化)留量是指在闪光过程中,闪出金属所消耗的钢筋长度。
闪光留量的选择,应使闪光过程结束时钢筋端部的热量均匀,并达到足够的温度。
闪光留量取值:
连续闪光焊为两钢筋切断时严重压伤部分之和,另加8mm;预热闪光焊为8~10mm;闪光-预热-闪光焊的一次闪光为两钢筋切断时刀口严重压伤部分之和,二次闪光为8~10mm(直径大的钢筋取大值)。
闪光速度由慢到快,开始时近于零,而后约1mm/s,终止时达1.5~2mm/s。
3.预热留量与预热频率
预热程度由预热留量与预热频率来控制。
预热留量的选择,应使接头充分加热。
预热留量取值:
对预热闪光焊为4~7mm,对闪光-预热-闪光焊为2~7mm(直径大的钢筋取大值)。
预热频率取值:
对HPB235级钢筋宜高些;对HRB335,HRB400级钢筋宜适中(1~2次/s),以扩大接头处加热范围,减少温度梯度。
4.顶锻留量、顶锻速度与顶锻压力
顶锻留量是指在闪光结束,将钢筋顶锻压紧时因接头处挤出金属而缩短的钢筋长度。
顶锻留量的选择,应使钢筋焊口完全密合并产生一定的塑性变形。
顶锻留量宜取4~10mm,级别高或直径大的钢筋取大值。
其中,有电顶锻留量约占1/3,无电顶锻留量约占2/3,焊接时必须控制得当。
顶锻速度应越快越好,特别是顶锻开始的0.1s应将钢筋压缩2~3mm,使焊口迅速闭合不致氧化,而后断电并以6mm/s的速度继续顶锻至结束。
顶锻压力应足以将全部的熔化金属从接头内挤出,而且还要使邻近接头处(约10mm)的金属产生适当的塑性变形。
5.变压器级次
变压器级次用以调节焊接电流大小。
钢筋级别高或直径大,其级次要高。
焊接时如火花过大并有强烈声响,应降低变压器级次。
当电压降低5%左右时,应提高变压器级次1级。
6.RRB400级钢筋闪光对焊时,与热轧钢筋比较,应减小调伸长度,提高焊接变压器级数,缩短加热时间,快速顶锻,形成快热快冷条件,使热影响区长度控制在钢筋直径的0.6倍范围之内。
对焊参数,根据焊接电流和时间不同,分为强参数(即大电流和短时间)和弱参数(即电流较小和时间较长)两种。
采用强参数,可减少接头过热并提高焊接效率,但易产生淬硬倾向。
采用弱参数,可减小温度梯度和冷却速度。
9-5-2-4对焊缺陷及消除措施
在闪光对焊生产中,当出现异常现象或焊接缺陷时,宜按表9-39查找原因,采取措施,及时消除。
钢筋对焊异常现象、焊接缺陷及消除措施 表9-39
项次 异常现象和缺陷种类 消除措施
1 烧化过分剧烈并产生强烈的爆炸声
(1)降低变压器级数
(2)减慢烧化速度
2 闪光不稳定
(1)清除电极底部和表面的氧化物
(2)提高变压器级数
(3)加快烧化速度
3 接头中有氧化膜、未焊透或夹渣
(1)增加预热程度
(2)加快临近顶锻时的烧化速度
(3)确保带电顶锻过程
(4)加快顶锻速度
(5)增大顶锻压力
4 接头中有缩孔
(1)降低变压器级数
(2)避免烧化过程过分强烈
(3)适当增大顶锻留量及顶锻压力
5 焊缝金属过烧
(1)减小预热程度
(2)加快烧化速度,缩短焊接时间
(3)避免过多带电顶锻
6 接头区域裂纹
(1)检验钢筋的碳、硫、磷含量;如不符合规定时,应更换钢筋
(2)采取低频预热方法,增加预热程度
7 钢筋表面微熔及烧伤
(1)清除钢筋被夹紧部位的铁锈和油污
(2)清除电极内表面的氧化物
(3)改进电极槽口形状,增大接触面积
(4)夹紧钢筋
8 接头弯折或轴线偏移
(1)正确调整电极位置
(2)修整电极钳口或更换已变形的电极
(3)切除或矫直钢筋的弯头
9-5-2-5对焊接头质量检验
1.取样数量
在同一台班内,由同一焊工,按同一焊接参数完成的300个同类型接头作为一批。
一周内连续焊接时,可以累计计算。
一周内累计不足300个接头时,也按一批计算。
钢筋闪光对焊接头的外观检查,每批抽查10%的接头,且不得少于10个。
钢筋闪光对焊接头的力学性能试验包括拉伸试验和弯曲试验,应从每批成品中切取6个试件,3个进行拉伸试验,3个进行弯曲试验。
2.外观检查
钢筋闪光对焊接头的外观检查,应符合下列要求:
(1)接头处不得有横向裂纹;
(2)与电极接触处的钢筋表面,不得有明显的烧伤;
(3)接头处的弯折,不得大于4°;
(4)接头处的钢筋轴线偏移α,不得大于钢筋直径的0.1倍,且不得大于2mm;其测量方法见图9-81。
图9-81对焊接头轴线偏移测t方法
1-测量尺;2-对焊接头
当有一个接头不符合要求时,应对全部接头进行检查,剔出不合格接头,切除热影响区后重新焊接。
3.拉伸试验
钢筋对焊接头拉伸试验时,应符合下列要求:
(1)三个试件的抗拉强度均不得低于该级别钢筋的抗拉强度标准值;
(2)至少有两个试样断于焊缝之外,并呈塑性断裂。
当检验结果有一个试件的抗拉强度低于规定指标,或有两个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂时,应取双倍数量的试件进行复验。
复验结果,若仍有一个试件的抗拉强度低于规定指标,或有三个试件呈脆性断裂,则该批接头即为不合格品。
模拟试件的检验结果不符合要求时,复验应从成品中切取试件,其数量和要求与初试时相同。
4.弯曲试验
钢筋闪光对焊接头弯曲试验时,应将受压面的金属毛刺和镦粗变形部分去掉,与母材的外表齐平。
弯曲试验可在万能试验机、手动或电动液压弯曲机上进行,焊缝应处于弯曲的中心点,弯心直径见表9-40。
弯曲至90°时,至少有2个试件不得发生破断。
钢筋对接接头弯曲试验指标 表9-40
钢筋级别 弯心直径(mm) 弯曲角(°)
HPB235级 2d 90
HRB333级 4d 90
HRB400级 5d 90
注:
1.d为钢筋直径。
2.直径大于25mm的钢筋对焊接头,作弯曲试验时弯心直径应增加一个钢筋直径。
当试验结果,有2个试件发生破断时,应再取6个试件进行复验。
复验结果,当仍有3个试件发生破断,应确认该批接头为不合格品。
9-5-3钢筋电阻点焊
钢筋电阻点焊是将两根钢筋安放成交叉叠接形式,压紧于两电极之间,利用电阻热熔化母材金属,加压形成焊点的一种压焊方法。
9-5-3-1点焊设备
1.单头点焊机
单头点焊机的技术性能见表9-41。
图9-82示出DN3-75型气压传动式点焊机。
常用点焊机技术性能 表9-41
项次 项目 单位 焊机型号
SO232A SO432A DN3-75 DN3-100
1 传动方式 气压传动式
2 额定容量 hVA 17 21 75 100
3 额定电压 V 380 380 380 380
4 额定暂载率 % 50 50 20 20
5 初级额定电流 A 45 82 198 263
6 较小钢筋最大直径 mm 8~10 10~12 8~10 10~12
7 每小时最大焊点数 点/h 900 1800 3000 1740
8 次级电压调节范围 V 1.8~3.6 2.5~4.6 3.33~6.66 3.65~7.3
9 次级电压调节级数 级 6 8 8 8
10 电极臂有效伸长距离 mm 230 550 500 800 800 800
11 上电极 工作行程 mm 10~40 22~89 40~120 56~170 20 20
辅助行程 80 80
12 电极间最大压力 kN 2.64 1.18 2.76 1.95 6.5 6.5
13 电极臂间距离 mm 190~310 380~530
14 下电极臂垂直调节 mm 190~310 150 150 150
15 压缩空气 压力 N/mm2 0.6 0.6 0.55 0.55
消耗量 m3/h 2.15 1 15 15
16 冷却水消耗量 L/h 160 160 400 700
17 重量 kg 160 225 800 850
18 外形尺寸 长 mm 765 860 1610 1610
宽 mm 400 400 730 730
高 mm 1405 1405 1460 1460
图9-82DN3-75型气压传动式点焊机
2.钢筋焊接网成型机
钢筋焊接网成型机是钢筋焊接网生产线的专用设备,采用微机控制,生产效率高,网格尺寸准,能焊接总宽度不大于3.4m、总长度不大于12的钢筋网。
GWC系列钢筋焊接网成型机的技术性能,见表9-42。
GWC系列钢筋网成型机主要技术性能 表9-42
型号 GWC1250 GWC1650 GWC2400 GWC3300
最大网宽(mm) 1300 1700 2600 3400
焊接钢筋直径(mm) 1.5~4 2~8 4~12 4~12
网格宽度(mm)纵向 ≥50 ≥50 ≥100 ≥100
横向 ≥20 ≥50 ≥50 ≥50
工作频率(1/min) 30~90 40~100 40~100 40~100
焊点数(点) ≥26 ≥34 ≥26 ≥34
点焊机用电极,应采用优质紫铜制造,电极槽孔的尺寸应当精确,以保证冷却水的畅通。
电极直径,根据所焊的较小钢筋直径选择。
当较小钢筋的直径为3~10mm时,电极直径取30mm;钢筋直径12~14mm时取40mm。
在点焊生产中,经常保持电极与钢筋之间接触表面的清洁平整。
若电极使用变形,应及时修整。
9-5-3-2点焊工艺
点焊过程可分为预压、通电、锻压三个阶段,见图9-83。
在通电开始一段时间内,接触点扩大,固态金属因加热膨胀,在焊接压力作用下,焊接处金属产生塑性变形,并挤向工件间隙缝中;继续加热后,开始出现熔化点,并逐渐扩大成所要求的核心尺寸时切断电流。
图9-83点焊过程示意图
t1-预压时间;t2-通电时间;t3-锻压时间
焊点的压入深度,应符合下列要求:
(1)热轧钢筋点焊时,压入深度为较小钢筋直径的25%~45%;
(2)冷拔光圆钢丝、冷轧带肋钢筋点焊时,压入深度应为较小钢筋直径的25%~40%。
9-5-3-3点焊参数
当焊接不同直径的钢筋时,焊接网的纵向与横向钢筋的直径应符合下式要求:
dmin≥0.6dmax (9-15)
电阻点焊应根据钢筋级别、直径及焊机性能等,合理选择变压器级数、焊接通电时间和电极压力。
在焊接过程中应保持一定的预压时间和锻压时间。
采用DN3-75型点焊机焊接HPB235级钢筋和冷拔光圆钢丝时,焊接通电时间和电极压力分别见表9-43和表9-44。
采用DN3-75型点焊机焊接通电时间(s) 表9-43
变压器级数 较小钢筋直径(mm)
3 4 5 6 8 10 12 14
1 0.08 0.10 0.12
2 0.05 0.06 0.07
3 0.22 0.70 1.50
4 0.20 0.60 1.25 2.50 4.00
5 0.50 1.00 2.00 3.50
6 0.40 0.75