钢筋焊接种类和方法.docx

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钢筋焊接种类和方法

钢筋焊接种类和方法

9-5  钢筋焊接

9-5-1一般规定

钢筋焊接方法分类及适用范围，见表9-37。

钢筋焊接质量检验，应符合行业标准《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-96）和《钢筋焊接接头试验方法标准》（JGJ/T27-2001）的规定。

钢筋焊接方法分类及适用范围  表9-37

注：

1．表中的帮条或搭接长度值，不带括弧的数值用于HPB235级钢筋，括号中的数值用于HRB335级、HRB400级及RRB400级钢筋；

2．电阻电焊时，适用范围内的钢筋直径系指较小钢筋的直径。

钢筋焊接的一般规定如下：

1．电渣压力焊应用于柱、墙、烟囱等现浇混凝土结构中竖向受力钢筋的连接；不得用于梁、板等构件中水平钢筋的连接。

2．在工程开工或每批钢筋正式焊接前，应进行现象条件下的焊接性能试验。

合格后，方可正式生产。

3．钢筋焊接施工之前，应清除钢筋或钢板焊接部位和与电极接触的钢筋表面上的锈斑油污、杂物等；钢筋端部若有弯折、扭曲时，应予以矫直或切除。

4．进行电阻点焊、闪光对焊、电渣压力焊或埋弧压力焊时，应随时观察电源电压的波动情况。

对于电阻点焊或闪光对焊，当电源电压下降大于5%、小于8%时，应采取提高焊接变压器级数的措施；当大于或等于8%时，不得进行焊接。

对于电渣压力焊或埋弧压力焊，当电源电压下降大于5%时，不宜进行焊接。

5．对从事钢筋焊接施工的班组及有关人员应经常进行安全生产教育，并应制定和实施安全技术措施，加强焊工的劳动保护，防止发生烧伤、触电、火灾、爆炸以及烧坏焊接设备等事故。

6．焊机应经常维护保养和定期检修，确保正常使用。

9-5-2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。

9-5-2-1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。

常用对焊机技术性能  表9-38

项次    项目    单位    焊机型号

            UN1-75    UN1-100    UN2-150    UN17-150-1

1    额定容量    kVA    75    100    150    150

2    初级电压    V    220/380    380    380    380

3    次级电压调节范围    V    3.52~7.94    4.5~7.6    4.05~8.1    3.8~7.6

4    次级电压调节级数        8    8    15    15

5    额定持续率    %    20    20    20    50

6    钳口夹紧力    kN    20    40    100    160

7    最大顶锻力    kN    30    40    65    80

8    钳口最大距离    mm    80    80    100    90

9    动钳口最大行程    mm    30    50    27    80

10    动钳口最大烧化行程    mm                20

11    焊件最大预热压缩量    mm            10    

12    连续闪光焊时钢筋最大直径    mm    12~16    16~20    20~25    20~25

13    预热闪光焊时钢筋最大直径    mm    32~36    40    40    40

14    生产率    次/h    75    20~30    80    120

15    冷却水消耗量    L/h    200    200    200    500

16    压缩空气：

压力    N/mm2            5.5    6

    消耗量    m3/h            15    5

17    焊机重量    kg    445    465    2500    1900

18    外形尺寸：

长    mm    1520    1800    2140    2300

    宽    mm    550    550    1360    1100

    高    mm    1080    1150    1380    1820

图9-78UN1-75型手动对焊机

9-5-2-2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。

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

9-5-2-3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。

图9-80闪光对焊各项留量图解

（a）连续闪光焊；（b）闪光－预热－闪光焊

L1、L2-调伸长度；a1＋a2-闪光留量；a1.1＋a2.1-一次闪光留量；a1.2＋a2.2-二次闪光留量；

b1＋b2-预热留量；c1＋c2-顶锻留量；c'1＋c'2-有电顶锻留量；c"1＋c"2-无电顶锻留量

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。

9-5-2-4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。

钢筋对焊异常现象、焊接缺陷及消除措施  表9-39

项次    异常现象和缺陷种类    消除措施

1    烧化过分剧烈并产生强烈的爆炸声    

（1）降低变压器级数

（2）减慢烧化速度

2    闪光不稳定    

（1）清除电极底部和表面的氧化物

（2）提高变压器级数

（3）加快烧化速度

3    接头中有氧化膜、未焊透或夹渣    

（1）增加预热程度

（2）加快临近顶锻时的烧化速度

（3）确保带电顶锻过程

（4）加快顶锻速度

（5）增大顶锻压力

4    接头中有缩孔    

（1）降低变压器级数

（2）避免烧化过程过分强烈

（3）适当增大顶锻留量及顶锻压力

5    焊缝金属过烧    

（1）减小预热程度

（2）加快烧化速度，缩短焊接时间

（3）避免过多带电顶锻

6    接头区域裂纹    

（1）检验钢筋的碳、硫、磷含量；如不符合规定时，应更换钢筋

（2）采取低频预热方法，增加预热程度

7    钢筋表面微熔及烧伤    

（1）清除钢筋被夹紧部位的铁锈和油污

（2）清除电极内表面的氧化物

（3）改进电极槽口形状，增大接触面积

（4）夹紧钢筋

8    接头弯折或轴线偏移    

（1）正确调整电极位置

（2）修整电极钳口或更换已变形的电极

（3）切除或矫直钢筋的弯头

9-5-2-5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。

图9-81对焊接头轴线偏移测t方法

1-测量尺；2-对焊接头

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。

钢筋对接接头弯曲试验指标  表9-40

钢筋级别    弯心直径（mm）    弯曲角（°）

HPB235级    2d    90

HRB333级    4d    90

HRB400级    5d    90

注：

1．d为钢筋直径。

2．直径大于25mm的钢筋对焊接头，作弯曲试验时弯心直径应增加一个钢筋直径。

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。

9-5-3钢筋电阻点焊

钢筋电阻点焊是将两根钢筋安放成交叉叠接形式，压紧于两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，加压形成焊点的一种压焊方法。

9-5-3-1点焊设备

1．单头点焊机

单头点焊机的技术性能见表9-41。

图9-82示出DN3-75型气压传动式点焊机。

常用点焊机技术性能  表9-41

项次    项目    单位    焊机型号

            SO232A    SO432A    DN3-75    DN3-100

1    传动方式        气压传动式

2    额定容量    hVA    17    21    75    100

3    额定电压    V    380    380    380    380

4    额定暂载率    %    50    50    20    20

5    初级额定电流    A    45    82    198    263

6    较小钢筋最大直径    mm    8~10    10~12    8~10    10~12

7    每小时最大焊点数    点/h    900    1800    3000    1740

8    次级电压调节范围    V    1.8~3.6    2.5~4.6    3.33~6.66    3.65~7.3

9    次级电压调节级数    级    6    8    8    8

10    电极臂有效伸长距离    mm    230    550    500    800    800    800

11    上电极    工作行程    mm    10~40    22~89    40~120    56~170    20    20

        辅助行程                        80    80

12    电极间最大压力    kN    2.64    1.18    2.76    1.95    6.5    6.5

13    电极臂间距离    mm        190~310    380~530    

14    下电极臂垂直调节    mm    190~310    150    150    150

15    压缩空气    压力    N/mm2    0.6    0.6    0.55    0.55

        消耗量    m3/h    2.15    1    15    15

16    冷却水消耗量    L/h    160    160    400    700

17    重量    kg    160    225    800    850

18    外形尺寸    长    mm    765    860    1610    1610

        宽    mm    400    400    730    730

        高    mm    1405    1405    1460    1460

图9-82DN3-75型气压传动式点焊机

2．钢筋焊接网成型机

钢筋焊接网成型机是钢筋焊接网生产线的专用设备，采用微机控制，生产效率高，网格尺寸准，能焊接总宽度不大于3.4m、总长度不大于12的钢筋网。

GWC系列钢筋焊接网成型机的技术性能，见表9-42。

GWC系列钢筋网成型机主要技术性能  表9-42

型号    GWC1250    GWC1650    GWC2400    GWC3300

最大网宽（mm）    1300    1700    2600    3400

焊接钢筋直径（mm）    1.5~4    2~8    4~12    4~12

网格宽度（mm）纵向    ≥50    ≥50    ≥100    ≥100

横向    ≥20    ≥50    ≥50    ≥50

工作频率（1/min）    30~90    40~100    40~100    40~100

焊点数（点）    ≥26    ≥34    ≥26    ≥34

点焊机用电极，应采用优质紫铜制造，电极槽孔的尺寸应当精确，以保证冷却水的畅通。

电极直径，根据所焊的较小钢筋直径选择。

当较小钢筋的直径为3~10mm时，电极直径取30mm；钢筋直径12~14mm时取40mm。

在点焊生产中，经常保持电极与钢筋之间接触表面的清洁平整。

若电极使用变形，应及时修整。

9-5-3-2点焊工艺

点焊过程可分为预压、通电、锻压三个阶段，见图9-83。

在通电开始一段时间内，接触点扩大，固态金属因加热膨胀，在焊接压力作用下，焊接处金属产生塑性变形，并挤向工件间隙缝中；继续加热后，开始出现熔化点，并逐渐扩大成所要求的核心尺寸时切断电流。

图9-83点焊过程示意图

t1-预压时间；t2-通电时间；t3-锻压时间

焊点的压入深度，应符合下列要求：

（1）热轧钢筋点焊时，压入深度为较小钢筋直径的25%~45%；

（2）冷拔光圆钢丝、冷轧带肋钢筋点焊时，压入深度应为较小钢筋直径的25%~40%。

9-5-3-3点焊参数

当焊接不同直径的钢筋时，焊接网的纵向与横向钢筋的直径应符合下式要求：

dmin≥0.6dmax  （9-15）

电阻点焊应根据钢筋级别、直径及焊机性能等，合理选择变压器级数、焊接通电时间和电极压力。

在焊接过程中应保持一定的预压时间和锻压时间。

采用DN3-75型点焊机焊接HPB235级钢筋和冷拔光圆钢丝时，焊接通电时间和电极压力分别见表9-43和表9-44。

采用DN3-75型点焊机焊接通电时间（s）  表9-43

变压器级数    较小钢筋直径（mm）

    3    4    5    6    8    10    12    14

1    0.08    0.10    0.12                    

2    0.05    0.06    0.07                    

3                0.22    0.70    1.50        

4                0.20    0.60    1.25    2.50    4.00

5                    0.50    1.00    2.00    3.50

6                    0.40    0.75