Сварка арматуры

Для соединения отдельных стержней арматурных сеток и каркасов сборных железобетонных конструкций применяют два вида электрической контактной сварки: точечную и стыковую. Только в производстве закладных деталей и соединений стержней больших диаметров используют электродуговую сварку.

Контактная точечная сварка основана на использовании тепла, выделяющегося в местах соприкосновения (контакта) стержней при пропускании электрического тока, для разогревания металла в этих зонах до температуры плавления. Прижимая (осаживая) разогретые таким способом стержни друг к другу, получают надежное соединение их между собой.

Количество тепла Q, выделяющееся при прохождении электрического тока через свариваемые стержни, определяют по формуле Q = 0,24I²Rt, где I — сила тока, A; R — сопротивление цепи, Ом; t — время прохождения тока, с.

Сопротивление цепи складывается из сопротивления свариваемых деталей и контактных зон между стержнями и электродами сварочного аппарата. Величина сопротивления зависит от количества и размеров свариваемых стержней, а также состояния поверхности стержней в местах их соприкосновения (наличия ржавчины, окалины, смазки и т. д.). Необходимое количество тепла при сварке получают за счет пропускания тока большой силы. Это целесообразно делать потому, что: 1) количество тепла пропорционально квадрату силы тока; 2) с уменьшением продолжительности нагревания растет производительность сварочного оборудования и значительно снижаются потери тепла, благодаря чему увеличивается коэффициент полезного действия сварочных машин; 3) при кратковременном процессе не происходит разогревания всей массы свариваемых стержней и изменения свойств стали.

Контактной точечной электросваркой соединяют узлы сеток и каркасов, представляющие собой два-три пересекающихся арматурных стержня под углами 60°-90°. Высокое качество сварных соединений, выполняемых точечной контактной электросваркой, обеспечивается правильным выбором основных параметров режима сварки: сварочного тока, продолжительности процесса, усилия сжатия стержней электродами машины и размеров контактной поверхности электрода.

В зависимости от длительности сварки, силы и плотности сварочного тока различают мягкие и жесткие режимы сварки. Мягкие режимы характеризуются сравнительно большим временем пропускания тока (от 0,5 до нескольких секунд), силой тока (4-8)·10³ А и плотностью тока 80-120 А/мм². Более целесообразными в технико-экономическом отношении являются жесткие режимы, отличающиеся весьма короткой продолжительностью сварки 0,01-0,5 с, током силой (8-20)·10³ А и плотностью 120-300 А/мм². Однако при жестких режимах требуется большая мощность сварочного оборудования. Арматуру из малоуглеродистых сталей (до 0,2% С), обладающую хорошей свариваемостью, лучше соединять при жестких режимах, а при недостаточной мощности сварочных машин можно сваривать и при мягких режимах. Так как с увеличением содержания углерода (свыше 0,2%) свариваемость стали ухудшается, то следует переходить к более мягким режимам.

Сварку низколегированных сталей, свариваемость которых несколько хуже, чем обычных малоуглеродистых сталей, рекомендуется производить при мягких режимах. Во избежание отжига и потери наклепа сварку арматуры их холоднотянутой и холодносплющенной сталей необходимо вести обязательно по жесткому режиму. Из-за опасности пережога соотношение диаметров свариваемых стержней не должно быть более двух-трех.

Параметры режима точечной сварки определяют расчетно-экспериментальным способом или с помощью графиков оптимальных режимов, приведенных в «Указаниях по сварке соединений арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций» (СН 393—69) и паспортных данных используемого сварочного оборудования. Определение основных параметров режима сварки расчетно-экспериментальным способом осуществляют следующим образом. Сваривая по одному образцу пересекающихся стержней заданного количества, типов и диаметров, определяют силу сварочного тока I на каждой ступени машины путем замера амперметром первичного тока I₁ и последующего пересчета по формуле

I = (I₁—I₀).U₁/E₂

где I₀ — ток холостого хода в первичной обмотке сварочного трансформатора (из паспорта машины), A; U₁ и Е₂ — первичное и вторичное напряжения, В.

Затем по графику устанавливают минимально необходимый в данном случае сварочный ток и, сравнивая его с вычисленными по формуле величинами, выбирают расчетную ступень трансформатора. Сварку рекомендуется осуществлять на одну ступень выше расчетной (если это допустимо для данного класса стали), так как при этом сокращается выдержка под током.

При сварке тяжелых стержней диаметром более 25 мм расчет выдержки под током производят по специальным формулам, приведенным в СН 393—69. В тех случаях, когда выдержка под током оказывается выше наибольшей выдержки, задаваемой регулятором времени машины, последний необходимо модернизировать или сварку вести при двух и большем числе циклов включения тока, чтобы в сумме получить требуемую выдержку.

Усилие сжатия электродами Р_э при точечной сварке пересекающихся стержней арматуры принимают по графику. Если привод машины не обеспечивает получение требуемого усилия, то ограничиваются наибольшим усилием, развиваемым машиной. Сварку соединений из разнородных сталей классов А-II и A-III между собой или с проволокой класса A-I выполняют при режиме, установленном для сталей более высоких классов. Режим сварки, подобранный для соединения двух стержней одинакового диаметра, применим для сварки двух стержней разного диаметра (d₁ и d₂) и трех стержней, из которых наружные крайние меньшего диаметра (d₁) разделены стержнем большего диаметра (d₂). При этом отношение d₂/d₁ должно быть не более 3 при d₁=3-10 мм и не более 2 при d₁=12-40 мм. Диаметр контактной поверхности медных электродов для сварки пересекающихся стержней арматуры выбирают из следующего соответствия:

При частом изменении диаметра свариваемых стержней следует устанавливать электроды с контактной поверхностью, соответствующей наибольшему из числа стержней малого диаметра (например, при сварке трех сочетаний с диаметром стержней 4+6, 8+12 и 12+18 мм диаметр контактной поверхности принимается для стержня 12 мм, т. е. 40 мм).

При правильно установленных параметрах режима сварки пересекающихся стержней последние при сварке должны углубляться друг в друга на некоторую глубину, которую принято называть осадкой. Рекомендуемые величины осадок при сварке пересекающихся стержней должны быть в пределах величин, приведенных в таблице.

Оптимальные величины осадок стержней

Для точечной контактной сварки сеток и каркасов небольшой ширины применяют одноточечные стационарные машины общего назначения серии МТП мощностью 75, 100, 150, 200 и 300 кВА, а также специализированные одно- и двухточечные машины типа МТП-150/1200 и МТПД-100 с вертикальным движением электродов и пневматическим приводом. Такие машины выпускают с вылетом хоботов-электрододержателей 350-800 и 1200 мм, что обеспечивает сварку сеток и каркасов шириной до 1200 мм из стержней диаметром до 40 мм. Управление машинами общего назначения осуществляется ножной педальной кнопкой, а специализированных — автоматически. Все машины снабжены спецпрерывателями или электронным реле времени.

Для сварки пространственных каркасов и сборки арматуры крупноразмерных конструкций используют передвижные (подвесные) одноточечные машины типа МТПГ мощностью 75 и 150 кВА с пневмогидравлическим приводом движения электродов и МТПП-75 — с пневматическим. Эти машины снабжены выносными трансформаторами и комплектуются сварочными клещами различных конструкций. Промышленность выпускает также подвесные одноточечные машины типа К-201М, К-243 и другие мощностью 90 и 25 кВА со встроенными трансформаторами. Стационарные и передвижные одноточечные машины, обладающие сравнительно невысокой производительностью, целесообразно применять для сварки узких сеток и пространственных каркасов на заводах сборного железобетона малой и средней мощности.

В массовом производстве арматуры целесообразно использовать многоточечные автоматические машины типа МТМК-3 X 100-2 МТМС-10 X 35, МТМС-18 X 75, АТМС-14 х 75 моделей 5, 7, 9 и 10 и др. производительностью от 1 до 6 м/мин, рассчитанные на сварку арматурных сеток и каркасов шириной до 3800 мм с числом продольных стержней до 36 шт. Многоточечные машины проектируют с одно-, двусторонним и комбинированным расположением электродов. При односторонней схеме концы вторичной обмотки трансформатора приводят к нескольким смежным электродам, расположенным по одну сторону плоскости свариваемой арматуры, а замыкание цепи осуществляют специальной планкой. В этом случае за счет сокращения длины электрической цепи и вынесения арматуры за пределы вторичного контура трансформатора значительно снижается индуктивное и общее сопротивление в сварочной цепи и увеличивается мощность машины. При особо крупных размерах производства целесообразно применять машины не с шаговой подачей сеток, а более производительные — непрерывного действия роторного типа конструкции ВНИИЖелезобетона. Для сварки пространственных каркасов с квадратным и круглым сечением созданы специальные полуавтоматические машины СМЖ-331 и СМЖ-332, СМЖ-П7А (7396/1А) и СМЖ-165, в которых сталь для распределительной арматуры (в виде спирали или хомутов) поступает с бунта, размещенного на вертушке, автоматически, а заранее заготовленные на правильно-отрезных автоматах продольные арматурные стержни подают в машину отдельно.

1. Бетоноведение
2. Технология изготовления сборных железобетонных конструкций и деталей
   • Общие вопросы производства сборного железобетона
   • Приготовление бетонных смесей
   • Производство растворных смесей
   • Транспортирование бетонной смеси
   • Заготовка арматуры
     • Классификация и свойства арматурной стали
     • Виды арматуры и требования к ней
     • Процесс заготовки ненапряженной арматуры
       • Упрочнение стали
       • Выпрямление, очистка и резка арматуры
       • Гнутьё стержней
       • Сварка арматуры
       • Гнутьё сеток
       • Контроль качества и правила приемки арматуры
     • Организация производства арматуры
   • Опалубка
   • Подготовка форм, формование бетона и твердение изделий
   • Армирование и формование предварительно напряженных изделий
   • Особенности производства различных видов бетонных и железобетонных изделий
   • Бетонирование различных конструкций
3. Бетонные работы в зимних условиях
4. Производство сборных конструкций и деталей из легких бетонов
5. Производство сборных изделий из плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерном вяжущем
6. Производство бетонных и железобетонных изделий на полигонах
7. Общие правила техники безопасности и противопожарные мероприятия на строительной площадке