钢筋焊接与机械连接.docx

1、钢筋焊接与机械连接17 钢筋焊接与机械连接 钢 筋 焊 接由于种种原因，钢筋焊接接头的形成条件往往偏离正常状态，致使钢筋焊口或近缝区产生缺陷，影响接头阶性能。现就钢筋焊接与机械连接施工质量通病及其防治措施分述如后。171 钢筋闪光对焊 1711 未焊透 1现象焊口局部区域未能相互结晶，焊合不良，按头镦粗变形量很小，挤出的金属毛刺极不均匀，多集中了上口，并产生严重的胀开现象(图17-1)；从断口上可看到如同有氧化膜的粘合面存在(图17-2)。 2原因分析(1)(1) 焊接工艺方法应用不当。比如，对断面较大的钢筋理应采取预热闪光焊工艺施焊，但却采用了连续闪光焊工艺。(2)(2) 焊接参数选择不合适

2、：特别是烧化留量太小，变压器级数过高以及烧化速度太快等，造成焊件端面加热不足，也不均匀，未能形成比较均匀的熔化金属层，致使顶锻过程生硬，焊合面不完整。 3防治措施 (1)适当限制连续闪光焊工艺的使用范围。钢筋对焊焊接工艺方法宜按下列规定选择： 1)当钢筋直径25mm，钢筋级别不大于级，采用连续闪光焊；2)当钢筋直径25mm，级别大于级，且钢筋端面较平整，宜采用预热闪光焊，须热温度约1450左右，预热频率宜用24次/s； 3)当钢筋端面不平整，应采用“闪光预热闪光焊”。 连续闪光焊所能焊接的钢筋范围，应根据焊机容量、钢筋级别等具体情况而定，并应符合表17-1规定。 连续闪光焊焊接钢筋的范围 表1

3、7-1焊机容量(kVA)钢筋直径(mm)钢筋级别焊机容量(kVA)钢筋直径(mm)钢筋级别焊机容量(kVA)钢筋直径(mm)钢筋级别16025222010020181680161412 (2)重视预热作用，掌握预热要领，力求扩大沿焊件纵向的加热区域，减小温度梯度。需要预热时，宜采用电阻预热法，其操作要领如下：第一，根据钢筋级别采取相应的预热方式。其工艺过程图解见图17-3，随着钢筋级别的提高，预热频率应逐渐降低。预热次数应为14次，每次预热时间应152s，间歇时间应为34s。第二，预热压紧力应不小于3MPa。当具有足够的压紧力时，焊件端面上的凸出处会逐渐被压平，更多的部位则发生接触，于是，沿焊

4、件截面上的电流分布就比较均匀，使加热比较均匀。(3)(3) 采取正常的烧化过程，使焊件获得符合要求的温度分布，尽可能平整的端面，以及比较均匀的熔化金属层，为提高接头质量创造良好的条件。具体作法是：第一，根据焊接工艺选择烧化留量：连续闪光时，烧化过程应较长，烧化留量应等于两根钢筋在断料时切断机刀口严重压伤区段(包括端面的不平整度)，再加8mm。闪光预热闪光焊时，应分一次烧化留量和二次烧化留量，一次烧化留量等于两根钢筋在断料时切断机刀口严重压伤区段，二次烧化留量不应小于10mm，预热闪光焊时的烧化留量不应小于10mm。第二，采取变化的烧化速度，保证烧化过程具有“慢一快一更快”的非线性加速度方式。平

5、均烧化速度一般可取2mm/s。当钢筋直径大于25mm时，因沿焊件截面加热的均衡性减慢，烧化速度应略微降低。 (4)避免采用过高的变压器级数施焊，以提高加热效果。1712 氧化 1现象一种情况是焊口局部区域为氧化膜所覆盖，呈光滑面状态(图17-4)；另一种情况是焊口四周或大片区域遭受强烈氧化，失去金属光泽，呈发黑状态(图17-5)。 2原因分析(1)(1) 烧化过程太弱或不稳定，使液体金属过梁的爆破频率降低，产生的金属蒸气较少，从数量上和压力上都不足以保护焊缝金属免受氧化。 (2)从烧化过程结束到顶锻开始之间的过渡不够急速，或有停顿，空气侵入焊口。 (3)顶锻速度太慢或带电顶锻不足，焊口中熔化金

6、属冷却，致使挤破和去除氧化膜发生困难。(4)焊口遭受强烈氧化的原因，是由于顶锻留量过大，顶锻压力不足，致使焊口封闭太慢或根本未能真正密合之故。 3防治措施(1)(1) 确保烧化过程的连续性，并具有必要的强烈程度。作法是：第一，选择合适的变压器级数，使之有足够的焊接电流，以利液体金属过梁的爆破；第二，焊件瞬时的接近速度应相当于触点过梁爆破所造成的焊件实际缩短的速度，即瞬时的烧化速度。烧化过程初期，因焊件处于冷的状态，触点过梁存在的时间较长，故烧化速度应慢一些。否则，同时存在的触点数量增加，触点将因电流密度降低而难以爆破，导致焊接电路的短路，发生不稳定的烧化过程。随着加热的进行，烧化速度需逐渐加快

7、，特别是紧接顶锻前的烧化阶段，则应采取尽可能快的烧化速度，以便产生足够的金属蒸气，提高防止氧化的效果。(2)(2) 顶锻留量应为410mm，使其既能保证接头处获得不小于钢筋截面的结合面积，又能有效地排除焊口中的氧化物，纯洁焊缝金属。随着钢筋直径的增大和级别的提高，顶锻留量需相应增加，其中带电顶锻留量应等于或略大于三分之一，焊接级钢筋时，顶锻留量宜增大30，以利焊口的良好封闭(参见表17-2、表17-3)。 连续闪光焊参数 表17-2钢筋级别钢筋直径(mm)带电顶锻留量(mm)无电顶锻团员(mm)总顶锻留量(mm)级101214161820221.51.52.02.02.02.03.03.03.

8、03.03.03.04.54.55.05.05.05.0闪光-预热-闪光焊顶锻留量 表17-3钢筋级别钢筋直径(mm)带电顶锻留量(mm)无电顶锻团员(mm)总顶锻留量(mm)级2225283032361.52.02.02.52.53.03.54.04.04.04.55.05.06.06.06.57.08.0(3)(3) 采取在用力的情况下尽可能快的顶锻速度。因为烧化过程一旦结束，防止氧化的白保护作用随即消失，空气将立即侵入焊口。如果顶锻速度很快，焊口闭合延续时间很短，就能够免遭氧化；同时，顶锻速度加快之后，也利于趁热挤破和排除焊门中的氧化物。因此，顶锻速度越快越好。一般低碳钢对焊时不得小于2

9、030mm/s。随着钢筋级别的提高，顶锻速度需相应增大。 (4)保证接头处具有适当的塑性变形。因为接头处的塑性变形特征对于破坏和去除氧化膜的效果起着巨大的影响，当焊件加热，温度分布比较适当，顶锻过程的塑性变形多集中于接头区时(图17-6a)，有利于去除氧化物。反之，如果加热区过宽，变形量被分配到更宽的区域时(图17-6b)，接头处的塑性变形就会减小到不足以彻底去除氧化物的程度。1713 过热 1现象 从焊缝或近缝区断口上可看到粗晶状态(图17-7)。 2原因分析 (1)预热过分，焊口及其近缝区金属强烈受热。 (2)预热时接触太轻，间歇时间太短，热量过分集中于焊口。(3)沿焊件纵向的加热区域过宽

10、，顶锻留量偏小，顶锻过程不足以使近缝区产生适当的塑性变形，未能将过热金属排除于焊口之外。 (4)为了顶锻省力，带电顶锻延续较长，或顶锻不得法，致使金属过热。 3防治措施 (1)根据钢筋级别、品种及规格等情况确定其预热程度，并在生产中严加控制。为了便于掌握，宜采取预热留量与预热次数相结合的办法。预热留量应为12mm，预热次数为14次，通过预热留量，借助焊机上的标尺指针，准确控制预热起始时间；通过记数，可适时控制预热的停止时间。 (2)采取低频预热方式，适当控制预热的接触时间、间歇时间以及压紧力，使接头处既能获得较宽的低温加热区，改善接头时性能，又不致产生大的过热区。(3)严格控制顶锻时的温度及留

11、量。当预热温度偏高时，可加快整个烧化过程的速度，必要时可重新夹持钢筋再次进行快速的烧化过程，同时需确保其顶锻留量，以便顶锻过程能够在有力的情况下完成。从而有效地排除掉过热金属。(4)严格控制带电顶锻过程。在焊接断面较大的钢筋时，如因操作者体力不足，可增加助手协同顶锻，切忌采用延长带电顶锻过程的有害做法。1714 脆断 1现象在低应力状态下，接头处发生无预兆的突然断裂。脆断可分为淬硬脆断、过热脆断和烧伤脆断几种情况。这里着重阐述对接头强度和塑性都有明显影响的淬硬脆断问题。其断口以齐平、晶粒很细为特征(图17-8)。 2原因分析 (1)焊接工艺方法不当，或焊接规范太强，致使温度梯度陡降，冷却速度加

12、快，因而产生淬硬缺陷。 (2)对于某些焊接性能较差的钢筋，焊后虽然采取了热处理措施，但因温度过低，未能取得应有的效果。 3防治措施 (1)针对钢筋的焊接性，采取相应的焊接工艺。通常以碳当量(Ceq)来估价钢材的焊接性。碳当量与焊接性的关系，因焊接方法而不同。就钢筋闪光对焊来说，大致是： Ceq055 焊接性“好” 055Ceq065 焊接性“有限制” Ceq065 焊接性“差”鉴于我国的钢筋状况是，H级及以上都是低合金钢筋，而且有的碳含量已达到中碳范围，因此，应根据碳当量数值采取相应的焊接工艺。对于焊接性“有限制”的钢筋，不论其直径大小，均宜采取闪光预热闪光焊；对于焊接性“差”的钢筋，更要考虑

13、预热方式。一般说来，预热频率尽量低些为好，同时焊接规范应该弱一些，以利减缓焊接时的加热速度和随后的冷却速度，从而避免淬硬缺陷的发生。 (2)正确控制热处理程度。对于难焊的EF级钢筋，焊后进行热处理时：第一，待接头冷却至正常温度，将电极钳口调至最大间距，重新夹紧；第二，应采用最低的变压器参数，进行脉冲式通热加热，每次脉冲循环，应包括通电时间和间歇时间，并宜为3s； 第三，焊后热处理温度在750850选择，随后在环境温度下自然冷却。1715 烧伤 1现象 烧伤系指钢筋与电极接触处在焊接时产生的熔化状态。对于淬硬倾向较敏感的钢筋来说，这是一种不可忽视的危险缺陷。因为它会引起局部区域的强烈淬硬，导致同一截面上的硬度很不均匀。这种接头抗拉时，应力集中现象特别突出，因而接头的承载能力明显降低，并发生脆性断裂。其断口齐平，呈放射性条纹状态(图17-9)。 2原因分析 (1)钢筋与电极接触处洁净程度不一致，夹紧力不足，局部区域电阻很大，因而产生了不允许的电阻热。 (2)电极外形不当或严重变形，导电面积不足，致使局部区域电流密度过大。 (3)热处理时电极表面太脏，变压器级数过高。 3防治措施(1)(1) 钢筋端部约130mm的长度范围内，焊前应仔细清除锈斑、污物，电极表面应经常保持下净，确保导电良好。(2)(2) 电极宜作成带三角形槽口的外形，