02.17 建设工程钢筋焊接(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。

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。

建设工程钢筋焊接(钢筋闪光对焊)


建设工程钢筋焊接(钢筋闪光对焊)

图9-78 UN1-75型手动对焊机

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。

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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

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。

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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。

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。

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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。

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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。

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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。


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