|
Для соединения стержней между
собой, когда требуется увеличение их длины, или для сращивания обрезков стали
применяют контактную стыковую сварку. Контактная стыковая сварка является эффективным
способом сварки стыков стержней, так как не требует для своего осуществления
дополнительного металла на накладки, подкладки, плавящиеся электроды;
обеспечивает высокую производительность труда, а также позволяет
механизировать и автоматизировать рабочий процесс. Недостатком
контактно-стыковой сварки является ее использование только в стационарных
условиях. Из-за значительного веса сварочного оборудования и потребления
большой электрической мощности применение на монтаже машин для контактной стыковой
сварки арматуры затруднено.
Сущность процесса контактной стыковой сварки состоит в
том, что электрический ток подключается к сва
риваемым стержням, которые приводятся в соприкосновение и
образуют замкнутую электрическую цепь. В этой цепи наибольшее сопротивление
протеканию тока имеет стык стержней, следовательно, в этом месте будет
наиболее интенсивно выделяться тепло, которое разогреет торцы стержней до
пластического и частично до жидкостного состояния. Затем стержни с усилием
прижимают друг к другу и ток выключают. В результате стержни свариваются.
Отсюда происходит название контактная стыковая сварка. Количество выделяемого
в стержнях тепла определяется формулой Ленца-Джоуля, приведенной ранее. Чтобы
получить быстрый нагрев металла при контактной сварке, применяют токи,
достигающие 50000 А и более. Это позволяет время протекания тока назначать
небольшим (равным секундам), что при выполнении сварочного процесса уменьшает
потери тепла в окружающую среду.
На 56 приведена принципиальная схема устройства
машины для контактной стыковой сварки. Концы свариваемых стержней укрепляются
в контактных зажимах машины. Зажим наглухо прикреплен к токоподводя- щим
плитам, изолированным от станины машины. Одна из токоподводящих плит
устанавливается на станине неподвижно, другая укреплена на подвижной каретке
и может перемещаться рычагом в горизонтальной плоскости по каретке. Витки
первичной обмотки трансформатора присоединены к устройству, позволяющему
производить переключение витков, необходимое для изменения величины тока в
обмотке. В зависимости от этого изменяется сварочный ток во вторичной обмотке
трансформатора, который медными шинами присоединен к токоподводящим плитам.
Различают два способа контактной стыковой сварки:
непрерывным оплавлением и прерывистым оплавлением с предварительным
подогревом. При сварке непрерывным оплавлением стержни, закрепленные в
губках,
после включения напряжения небольшим усилием сближаются до
касания торцами. При этом из зазора между стержнями начинают вылетать искры
из частично расплавленного металла. По мере оплавления торцов стержни плавно
сближают, добиваясь непрерывного потока искр. Процесс сварки заканчивают
быстрым с усилием сближением концов стержней, при котором происходит их
осадка. Осадка начинается еще под током и заканчивается после его выключения.
При сварке прерывистым оплавлением с предварительным подогревом стержни
сначала несколько раз (от 3 до 20) сближают и разводят, производя
кратковременные циклы оплавления, при которых концы стержней подогреваются.
После этого начинают непрерывное оплавление, которое заканчивается по
достижении светло-красного накала на концах стержней. Осадка с-тержней при
этом способе производится так же, как и при сварке с непрерывным оплавлением.
В отличие от способа непрерывного оплавления, при
прерывистом оплавлении удается достигнуть более высоких температур
свариваемых стержней и увеличить глубину прогрева торцов стержней к началу
стадии непрерывного оплавления. Этот способ позволяет в 2—3 раза снизить
требуемую мощность сварочных машин, уменьшить величину оплавления и избежать
закалки металла в зоне стыка, что важно при сварке сталей класса A-III и
выше. Таким образом, контактная стыковая сварка арматуры получается в
результате электротермического и механического воздействия на металл.
Подготовка стержней к стыковой сварке. При сварке
оплавлением зачистка и механическая подготовка торцов стержней, как правило,
не требуются. Зачистка выполняется только для удаления с торцов краски или
толстого слоя ржавчины, которая препятствует образованию начального
электрического контакта. Если стержни были обрезаны газовым пламенем, то их
торцы предварительно очищают от шлаковой корки зубилом или молотком.
На качество сварных стыковых соединений оказывает влияние
чистота поверхности касания стержней с зажимными губками машины. Недостаточно
чистая поверхность ухудшает контакт и часто приводит к поджогу стержней, в
результате чего снижается прочность соединений. В местах плохого контакта
возникает искрение, что вызывает быстрый износ губок.
Особые требования предъявляются к чистоте поверхности
выступающих ребер арматурных стержней периодического профиля, которые часто
имеют в сечении неправильную цилиндрическую форму. При уменьшенной площади
контакта выступающих ребер и их неправильной цилиндрической форме происходят
перегрев, поджог и искрение мест соприкасания стержня с губками машины.
Поэтому загрязнение поверхности стержней в местах соприкасания с губками
машины, а также внутренняя поверхность губок должны быть очищены стальными
дисковыми щетками, наждачными кругами или другими механическими способами.
Режимы стыковой сварки. Режимы сварки должны обеспечивать
получение равнопрочных со стержнями сварных соединений при минимальном
расходе электроэнергии и времени.
Основными параметрами режима сварки являются: величина
тока или его плотность, длительность протека
ния тока, давление осадки, а также установочная длина,
т.е. размеры концов стержней, выступающих из электродов.
Плотностью тока называется его величина в амперах,
приходящаяся на 1 мм2 поверхности торца сечения (Л/мм2). Допустимая величина
плотности тока зависит от длительности нагрева арматуры и площади. При
«жестком» режиме, т. е. малом времени протекания сварочного тока, принимается
большая плотность тока, и наоборот.
Для сварки стальных стержней методом непрерывного
оплавления удельная мощность принимается от 0,16 до 0,4 кВА/мм2. Плотность
тока при сварке непрерывным оплавлением —10— 50 А/мм2: Длительность
протекания тока колеблется от 1 до 20 с в зависимости от диаметров стержней;
с увеличением диаметра длительность протекания тока увеличивается.
Удельное давление осадки обеспечивает необходимую
прочность сварных соединений и выбирается в зависимости от класса стали.
Удельное давление осадки для сталей класса А-1 принимается 3—5 кгс]мм2,
классов A-II и A-III— 6—8 кгс/мм2. Усилие сжатия стержней во время подогрева
должно составлять 10—12% давления осадки. Продолжительность замыканий и
размыканий при подготовке стержней выбирается в пределах 0,3—0,8 с.
Установочные длины а' и а" стержней и припуски в' и в"
при сварке стержней оплавлением приведены на 57. При сварке стержней
одинаковых диаметров (как показано на рисунке) величины а', в', l'oc, I'
ответственно равны величинам а больше установочная длина, тем равномернее
нагреваются концы стержней в зоне сварки. Однако с увеличением установочной
длины смещаются и прогибаются оси свариваемых стержней, повышается расход
энергии и снижается производительность труда из-за уменьшения сварочного
тока.
Величины оплавления 1'оал и Гоал должны расти с
увеличением диаметра стержней, так как при увеличении последних медленнее
выравнивается температура по их сечению. Величины осадки Гор и
1"ос—важнейшие параметры режима сварки. При большей величине осадки
лучше очищаются торцы свариваемых стержней. Если поверхность торцов неровная,
размер осадки увеличивают, чтобы по окончании оплавления торцы были ровными и
параллельными друг другу. При чрезмерной величине осадки возможно расслоение
металла и образование трещин, в особенности в сталях с большим содержанием
углерода.
Ориентировочные величины установочной длины, оплавления и
осадки для сварки стержней арматуры принимают соответственно равными
О правильности выбора режима сварки приближенно судят по
внешнему виду сварных соединений. При правильном режиме сварки концы стержней
достаточно прогреваются и при взаимном сжатии приобретают форму, показанную
на 58, а. Подтверждение правильности выбранного режима можно получить
только после лабораторных испытаний сварных соединений на прочность.
Машины для контактной стыковой сварки. По виду привода
машины подразделяются на три группы: с ручным рычажным приводом-МСР-100,
МСР-75, МСР-50, МСР-25, с приводом от электродвигателя — МСМУ-150, с
гидравлическим приводом — МСГА-500.
При использовании машин с ручным приводом все рабочие
процессы сварки (зажим стержней в губках машины винтовым устройством,
сближение и-удаление стержней друг от друга, осадка их, включение и
выключение тока) осуществляют сами сварщики. Машины с приводом от
электродвигателя производят перечисленные выше операции автоматически после
их пуска. Вручную осуществляется только цикл предварительного подогрева
стержней, когда сварка выполняется при оплавлении с подогревом. В машинах с
гидравлическим приводом при оплавлении все рабочие процессы, включая
предварительный подогрев, осуществляются автоматически.
|