Сварка

Изучению в лаборатории подлежат точечные машины МТ-602

иАТП-25, машина для стыковой сварки МСС-901, сварочные клещи и их настройка на заданный режим.

При выполнении работы следует:

1)изучить по плакатам и выпискам из инструкций принципиальные электрические и конструктивные схемыточечной, стыковой машин

исварочных клещей и ознакомиться с их устройством;

2)получитьшестькруглыхобразцовдляточечнойитри– длястыковой сварки, два плоских образца для сварки сварочными клещами;

3)определитьоптимальныепараметрырежимасваркиполученных образцов по табличным данным и рекомендациям, имеющимся в лаборатории;

4)подготовитьсварочныемашиныкработеинастроитьихнавыбранный режим сварки;

5)провести сварку на точечной машине АТП-25 прутков в виде крестообразногосоединениянатрехразличныхрежимах: оптимальном, мягком и жестком. По виду сварного соединения оценить, какой из исследуемых режимов сварки является более предпочтительным;

6)провестисваркустержнейвстыкнастыковоймашинеМСС-901 на двух режимах: оптимальном и мягком. По визуальным наблюдениям описать процесс нагрева при сварке и внешний вид сварных стыков, а также оценить длину нагрева до высоких температур по окисленной поверхности. Проанализировать результаты и оценить качество сварки при разных режимах;

7)провестисваркуплоскихобразцовнасварочныхклещахподвум режимам: оптимальномуимягкому. Проанализироватьрезультатыиоценить качество сварки.

Содержание отчета

1.Цель и задачи работы.

2.Сущность процесса контактной сварки (конспективно).

3.Принципиальные схемы основных видов контактной сварки

ирациональные области их применения.

4.Выбор параметров режима точечной и стыковой сварки.

5.Последовательность выполнения сварочных операций на точечной и стыковой машинах. Результаты наблюденийи их анализ.

6.Выводы по работе.

41

Лабораторная работа № 5

СВАРКА АРМАТУРНЫХ СТАЛЕЙ ПРИ МОНТАЖЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Цель лабораторной работы – изучение сущности процессов, сварочного оборудования, инструмента и приспособлений, техники и технологии ванной сварки.

При выполнении лабораторной работы необходимо:

1)ознакомиться с арматурными сталями и способами их сварки;

2)изучить сущность ванной сварки при соединении горизонтальных и вертикальных стержней из арматурной стали;

3)ознакомиться с оборудованием, инструментом и приспособлениями, применяемыми при ванной сварке;

4)ознакомитьсястехникойитехнологиейваннойсварки, оценить качество и производительность сварки различными способами.

Оснащение участка лабораторной работы:

оборудование – посты для ручной дуговой сварки на постоянном и переменном токе, полуавтомат ПДГ-162, защитные маски со светофильтрами, молоток, зубило, весы, секундомер, инвентарные медные

формы для ванной сварки, зажимы для скрепления инвентарных форм;

материалы – электроды различных марок диаметром 3...5 мм, электродная проволока диаметром 1,2...2 мм, флюсы марок АН-348А, АН-348АМ, заготовки из арматурной стали диаметром 20...40 мм;

плакатыипланшеты– сваркаарматурныхсталейвмонтажных условиях, натурныеобразцываннойсваркивертикальныхигоризонтальных стержней в медных и графитовых формах, на подкладках;

справочная литература – справочники, ГОСТы.

1. Арматурные стали и способы их сварки

Для армирования обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций (ЖБК) применяют специальные арматурные стали, которыепоставляютсяввидестержнейгладкогоилипериодическогопрофиляипроволоки. Распространенныедиаметрыстержней6...40 мм. Стержневаяарматураподразделяетсянагорячекатануюитермическиили термомеханически упрочненную. Термическая обработка – это закалка с последующим отпуском, термомеханическая – высокотемпературная термомеханическая обработка.

42

Взависимостиотосновныхмеханическиххарактеристикстержневая арматура подразделяется на классыA-I...A-VI, Ат-III...Ат-VIII. Принятые обозначения классов стержневой арматуры (А) дополняются индексами для указания способа изготовления, особых свойств и назначения. Ведущим показателем каждого класса является минимальное значение предела текучести, которое считается нормативным сопротивлением арматуры.

Арматурную сталь выбирают в зависимости от типа конструкции, наличия предварительного напряжения, а также от условий возведения и эксплуатации зданий и сооружений.

Выбор способа сварки стержней арматуры и закладных деталей зависит от конструкции соединения и условий изготовления или монтажа.

Взаводскихусловиях, гдеарматурныестержнимогутбытьподаны

кстационарным машинам, используется контактная сварка: стыковая иточечная. Этивидысваркиобеспечиваютвысокуюпроизводительность икачествосварныхсоединений, минимальныезатратыматериаловиэлектроэнергии.

Стыковую сварку непрерывным оплавлением применяют для соединениявстыкарматурныхстержнейнебольшогодиаметраизнизкоуглеродистой стали. Для способа характерна узкая зона интенсивного разогрева, что приводит к закалке стержней из закаливающихся сталей.

Стыковая сварка прерывистым оплавлением применяется при соединениивстыкстержнейиз закаливающихсясталей(Ст5, 35ГС, 25Г2С и др.) и стержней большого диаметра из низкоуглеродистой стали Ст3. Прерывистоеоплавлениеснижаетстепеньзакалкиимощность контактных машин.

Точечнуюсваркуприменяютдлясоединенияпересекающихсястержнейприизготовлениисварныхарматурных каркасов исеток дляЖБК.

Приизготовлениикаркасовмонолитногожелезобетонаивыполнении монтажных соединений сборного железобетона применяют, в основном, электродуговую, ванную и электрошлаковую сварку. Для монтажной сварки сборные железобетонные элементы зданий имеют закладные детали в местах примыкания одного элемента к другому. При монтаже зданий эти закладные детали сваривают ручной дуговой сваркойлибонепосредственнодругсдругом, либоспомощьюдополнительных связующих элементов: пластин, уголков, швеллеров или арматурных прутков. При этом предпочтение отдается ванной сварке.

43

По сравнению с дуговой сваркой стержней внахлестку и с наклад-

расход металла на стык уменьшается в 8...10 раз; расход электродов и электроэнергии – в 2...3 раза; трудоемкость и себестоимость – в 2...3 раза.

2. Сущность ванной сварки

Сущностьэтогоспособасостоитвтом, чтостыкмеждустержнями помещается в специальную форму, которая необходима для удержания ваннырасплавленногометалла. Зазор встыкеустанавливаетсявзависимости от диаметра стержней и должен составлять 5...20 мм. Сварка можетвыполнятьсяввертикальномигоризонтальномположениях(рис. 5.2). Расплавление основного металла происходит, главным образом, за счет тепла, выделяющегосявваннежидкогометалла. Чтобывсварочнойваннебылодостаточноеколичествожидкогометалла, применяютповышенныйтокприсамойкороткойдуге. Наиболееэффективнамеханизированная ванная сварка под флюсом в съемных медных формах. Вместо медных форм допускается применение графитовых форм, которые, однако, быстрее выходят из строя.

Рис. 5.1. Типы сварных соединений, выполненные протяженными швами:

а и б – нахлесточное соединение с односторонним и двусторонним швом;

ви г – соединение с круглыми накладками и односторонним и двусторонним

швом

44

При небольших объемах работ или отсутствии необходимого оборудованияприменяетсяменееэффективнаяручнаяодноэлектроднаяили многоэлектроднаяваннаясваркавмедныхформах. Приотсутствиисъемных форм допускается применение остающихся стальных подкладок. Сварку ведут ванным способом одним или несколькими электродами.

Рис. 5.2. Ванная сварка:

а – горизонтальных стержней; б – вертикальных стержней

Наостающихсяподкладкахможновеститакжемеханизированную сваркупроволокойсплошногосеченияиливанно-шовнуюручнуюсвар- ку покрытыми электродами.

Ванно-шовнаясваркаиспользуетсявтехслучаях, когдахотятпередать эксплуатационные осевые усилия на накладку. При этом кроме основногостыка, выполняемогованнойсваркой, завариваютфланговыешвы

(рис. 5.3).

2 3

1

Рис. 5.3. Ванно-шовная сварка:

1 – свариваемые стержни; 2 – фланговые швы; 3 – стальная накладка

45

Сварку ванным способом разрешается производить при отрицательнойтемпературессоблюдениемобычнойтехнологии, ноприповышенном токе. Токповышаютпропорциональнопонижениютемпературыот0 °Стак, чтобыпритемпературе–30 °Ссварочныйтокбылповышенна10 %.

3.Ванная сварка стыковых соединений стержней

винвентарных формах

Механизированная ванная сварка под флюсом рекомендуется как наиболее эффективный способ соединения арматуры диаметром более 20 мм (в стыках однорядных стержней).

Оборудование, инструмент и приспособления. Для механизиро-

ванной ванной сварки под флюсом стыковых соединений арматурных стержнейдолжныприменятьсясварочныеполуавтоматы(А-765, ПДГ-162, А-1197, А-1530) в сочетании с медными инвентарными формами. Если невозможны установка и снятие составных медных форм из-за тесного расположения стержней, допускается применять медные скобы (желобчатые подкладки) толщиной не менее 12 мм и длиной около 200 мм в сочетании с медными вкладышами-ограничителямиплавильного пространства в верхней части соединения (рис. 5.4).

1

3

1

2

3

Рис. 5.4. Схема установки желобчатой подкладки и медных вкладышей-ограни- чителей плавильного пространства при подготовке к ванной сварке горизонтальных стержней:

1 – подкладки; 2 – стержни; 3 – медные вкладыши

46

Применение медных желобчатых подкладок без ограничителей плавильногопространстванедопускается. Напрактикеиногдаплавильное пространство ограничивают глиной.

При отсутствии медных формдля механизированной ваннойсварки допустимо применение инвентарных графитовых форм с увеличеннойна15...20 % толщинойстенок. Этиформыдолжныбыть изготовлены изуглеграфитовыхматериаловмарокЭЭГ(длясваркивертикальныхстержней) иили ЭГО, ЭП1 илиГМЗ(длясваркигоризонтальных стержней).

Применятьформыизкерамическихматериаловвместомедныхили графитовых не допускается.

Подготовка к сварке. Концы горизонтальных стержней рекомендуется обрезать так, чтобы был обеспечен прямой угол между торцом иосьюстержня, азазормеждупараллельнымиторцамистыкуемыхстержней составлял 12... 20 мм (рис. 5.5, а).

Концы вертикальныхстержней, подлежащих сварке, должны быть снабжены скосами-разделками (рис. 5.5, б, в).

На подготовленных к сварке концах стержней закрепляют инвентарные медные формы, располагая их так, чтобыони обеспечивали возможностьиудобствоманеврированиясварочнойпроволокойидержателем и чтобы приливы стыков вертикальных стержней не выступали за пределы защитного слоя бетона.

Рис. 5.5. Формы и размеры разделки торцов стержней:

а – горизонтальные; б – вертикальные при d < 32 мм; в – вертикальные при d > 32 мм

47

Если зазоры между поверхностями стержней и гнезд медной формыпревышают2 мм, то во избежание вытеканияжидкого шлака их следует уплотнять путем намотки на стержни одного или двух колец шнурового или листового асбеста.

Передначаломсваркивформузасыпаютфлюсвколичестве30...40 г. Режим сварки. Механизированную дуговую сварку стыковых соединений арматуры под флюсом рекомендуется выполнять электродной проволокойдиаметром2 мм. Допускаетсяиспользованиепроволокиди-

аметром 2,5 мм.

Ориентировочные режимы механизированной ванной сварки под флюсомстыковыхсоединенийоднорядныхгоризонтальныхивертикальных стержней приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Основными параметрами режима ручной дуговой сварки являются: IСВ – сварочный ток, А; dэ – диаметр электрода, мм.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от диаметра свариваемой арматуры и положения стыкуемых стержней в пространстве, а необходимая величина сварного тока устанавливается в зависимости от диаметра электрода (табл. 5.2).

Примечание. Прииспользованииэлектродабольшогодиаметраток может быть определен из выражения I = (50...55)d.

Типэлектродавыбираютвзависимостиотклассастальнойарматуры и способа сварки (табл. 5.3).

Ванная сварка и ванно-шовная ведутся на постоянном или переменном токе одиночными электродами.

48

Сварканапостоянномтокедолжнапроизводитьсянаобратнойполярности («+» – на электроде, «–» – на изделии).

Техника сварки. Примеханизированнойсваркев началеработыконецэлектроднойпроволокиследуетпогрузитьвофлюсивозбудитьдугу. Недопускаетсяпроизводитьвозбуждениедугизамыканиемэлектродной проволоки на элементы медной формы.

Присваркестыковогосоединениягоризонтальныхстержнейконец электродной проволоки после возбуждения дуги следует приблизить к тому торцу стержня, на котором возбудили дугу, и проплавить нижнюючастьторцаодногостержня, сообщаяпроволокеколебательныедвижения. После расплавления нижней части торца одного стержня конец проволоки нужно быстро приблизить к нижней части второго стержня

ирасплавить аналогично. После образования ванны жидкого металла

ишлака быстрым перемещением конца сварочной проволоки по краям шлаковой ванны у торцов стержней следует постепенно заполнить плавильное пространство.

Наэтомэтапеэлектроднуюпроволокунеследуетприближатькстенкам медной формы, а рекомендуется перемещать проволоку от одного торца стержня к другому по диагонали.

Образование сварного шва нужно закончить перемещениями конца электродной проволоки по периметру ванны, не допуская приближения проволоки к центру плавильного пространства.

49

В процессе сварки рабочий должен периодически засыпать дозировочным совком в плавильное пространство порции флюса. Подсыпку флюса производят в моменты, когда начинается разбрызгивание жидкого шлака. Переводить дуговой процесс в шлаковый, засыпая в плавильное пространство сразу большое количество флюса, недопустимо.

Для образования стыкового соединения вертикальных стержней должна применяться следующая техника сварки:

при диаметре стержней до 32 мм конец сварочной проволоки

вначале процесса сварки (после возбуждения дуги) надо перемещать

колебательными движениями;

при диаметре стержней более 32 мм дугу следует возбудить

вкорневой части разделки нижнего стержня и затем перемещать конец сварочной проволоки волновыми движениями. Описанными выше спо-

собами следует заполнять металлом всю разделку соединения;

на последнем этапе сварочную проволоку нужно направлять параллельно оси стыкуемых стержней, располагая ее по возможности ближекповерхностиверхнегостержня, сообщаяконцупроволокиполукруговые движения. Сварку следует заканчивать, удаляя проволоку отповерхностистержняисообщаяееконцудвиженияпопериметрушлаковой ванны у стенки формы.

Следуетотметить, чтоприванно-шовнойсваркекналожениюфлан- говых швов необходимо приступать только после заполнения нижней половины стыка, т. е. после достаточного разогрева стержней. Фланговые швы должны накладываться быстро, чтобы предупредить остывание жидкого расплава сварочной ванны.

Воизбежаниеподрезовсвариваемыхстержнейфланговыешвынеобходимозаканчиватьточечныминаплавкамискратковременнымобрывомдуги. Окончаниефланговыхшвовжелательносовмещатьсвинтовыми выступами стержней периодического профиля.

Практическую часть работы данного раздела рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

1.Учебная группа делится на две подгруппы.

2.Каждойподгруппе студентовучебный мастервыдаетзаготовки изарматурнойстали(необходимозаписатьмарку, класссталиидиаметр стержней) и инвентарные медные формы для ручной дуговой сварки и механизированной сварки под флюсом.

50