Ванная сварка арматуры: принцип и технология ванного метода сварки их краткая характеристика

Государственные стандарты

Для данного строительного процесса был разработан ГОСТ под названием «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций». Стандарт введен 01.07.1992 под номером 14098-91.

Ванная сварка является надежным и часто используемым методом. Отличительной чертой данного процесса от всех остальных видов сварки является ее непрерывность, что очень важно для равномерного плавления. Благодаря этому процессу, металл плавится намного быстрее.

Метод ванной сварки применяется в строительстве различных массивных сооружений и зданий. Шов, созданный с помощью данной сварки, способен выдержать подвижные нагрузки без разрушения целостности конструкции, отвечает требованиям ГОСТ. Если проводить обычную сварку встык, то это может привести к разрушению соединения рядом со швом, таким образом, качество шва значительно ухудшится.

Сфера применения

Ванную технологию используют в следующих отраслях:

  1. В строительстве. Чаще всего сварку ванным способом используют для сращивания арматуры диаметром более 20 мм и изготовления закладных деталей для железобетонных конструкций.
  2. В транспортных сетях и трубопроводах. Так варят рельсы и крупноразмерные фланцы, набираемые из нескольких пластин.
  3. В машиностроении. Изготавливают составные валы и другие детали.


Машиностроение – одна из областей, в которой применяют ванную технологию сварки.

Основные моменты процесса

Суть процесса такова: свариваемые концы стержней арматуры находятся внутри ванночки, далее их по очереди расплавляют электродами. Электрод должен немного касаться стержня, поскольку сварка проводится при высокой мощности тока.

Сварка осуществляется с применением одного или нескольких соединенных электродов.

Скобу-накладку можно изготовить собственными руками или же воспользоваться уже существующими формами, которые были произведены в заводских условиях способом штамповки. Изготовленную форму приваривают к свариваемым электродам.

GardenWeb

Категория: Арматурные работы

Сущность ванного способа сварки заключается в том, что тепло свариваемым стержням передается не непосредственно под воздействием электрической дуги, а через ванну из жидкого металла. Эта ванна создается за счет расплавления металла электрода и частичного расплавления металла стержней у их торцов. Чтобы предупредить растекание расплавленного металла при сварке, применяют специальные стальные подкладки и накладки, а также инвентарные медные формы. Наплавленный в ванну металл соединяется с расплавленным металлом стержней и образует сварной стыковой шов; при этом стальная подкладка или накладка остается в готовом шве как часть стыка, а медную форму удаляют и используют многократно.

При ванной сварке горизонтальных стержней дополнительной разделки их торцов (скоса кромок и т. п.) не требуется, должен быть оставлен только зазор. Величина зазора для удобства сварки практически принимается равной 1,5—2 диаметрам электрода с покрытием. Наибольшая величина зазора не должна превышать 0,8 диаметра стыкуемых стержней.

На рис. 1 показаны стыки горизонтальных стержней, приготовленные для производства сварки, или, как говорят, собранные под сварку.

Применяют одноэлектродную и многоэлектродную ванную сварку. Одноэлектродную ванную сварку можно применять для стыков гладких стержней из стали класса A-I, периодического профиля из стали классов A-II и A-III диаметрами до 32 лш влючительно. Размеры стальных подкладок для одноэлектродной сварки принимают в соответствии с диаметрами свариваемых стержней или по СН 393—69.

Применяемая при сварке сила тока зависит от диаметра стыкуемых стержней, диаметра электрода и способа сварки. При электроде диаметром 5 мм для одноэлектродной сварки на стальных скобах-подкладках стыков стержней диаметрами от 20 до 32 мм сила тока колеблется от 225 до 270 а. При электроде диаметром 4 мм для многоэлектродной сварки на стальных скобах-подкладках стыков стержней диаметром от 36 до 55 мм и количестве электродов в гребенке от 6 до 8 сила тока колеблется от 400 до 500 а.

Рис. 1. Сборка стыка стержней для ванной или ванно-шовной сварки: а — стык, собранный на гладкой накладке, 6 — стык, собранный на составной штампованной подкладке, в цельная стальная подкладка с канавками; 1 — стыкуемые стержни, 2 — стальная скоба-накладка, 3— места прихваток, 4 — прихватки, соединяющие половины подкладки, S—прихватки, соединяющие подкладку со стержнями; К — зазор между половинками подкладки вверху, Z — зазор между торцами стержней, е — смещение осей стыкуемых стержней, б — толщина подкладки; I — ось подкладки, 11 — ось зазора между стержнями

Сварщик, опустив электрод в зазор, зажигает дугу и проплавляет нижние кромки торцов обоих стержней, перемещая электрод вдоль зазора, как показано на рис. 2, а. Если зазор уширен в пределах допуска, то сварщик после проплавления нижних кромок торцов проваривает оставшуюся площадь торцов, перемещая электрод зигзагообразно поперек зазора, как показано на рис. 2, б.

Многоэлектродную ванную сварку с непрерывным вытеканием шлака следует применять для стыков круглых стержней из стали класса A-I и стержней периодического профиля из стали класса A-III диаметрами от 20 до 40 мм включительно и класса А-II диаметрами от 20 до 80 мм. При многоэлектродной сварке используют гребенку электродов и медную составную инвентарную форму (рис. 3).

Применение гребенки электродов ускоряет при сварке стержней больших диаметров процесс заполнения ванны и сокращает время сварки, так как устраняется необходимость смены использованных электродов. Перед сваркой электроды предварительно прихватывают к вспомогательной пластинке, которую при сварке зажимают в специальный одноручковый электрододержатель. Вспомогательные пластинки используют многократно, отбивая от них концы использованных электродов.

Ванно-шовную сварку применяют для стыков круглых стержней и стержней периодического профиля диаметрами от 36 мм и более.

Этот способ применяют вместо многоэлектродной сварки на подкладках с канавками в тех случаях, когда изготовление таких подкладок (выполняемое штамповкой) невозможно. Для стыкования стержней по этому способу к ним прикрепляют желобчатую стальную накладку и, помимо ванной заварки торцов, наплавляют также фланговые швы, прикрепляющие накладку к стыкуемым стержням. На рис. 123 показан стык, выполненный с помощью ванно-шов- ной сварки. В таком стыке приваренная фланговыми швами накладка передает часть усилия, воспринимаемого стыком.

Рис. 2. электрода при ванной одноэлектродной сварке: а — при зазоре минимальной ширины, б — при уширенном (в пределах допуска) зазоре

Зазор между торцами стержней, обычно принимаемый равным 1,5—2 диаметрам электрода с покрытием, при ванно-шовной сварке допускается принимать величиной 15—20 мм при стержнях диаметром 50 мм и 18—30 мм при стержнях диаметром более 50 мм. Накладки изготовляют из малоуглеродистой стали.

Ванно-шовную сварку выполняют в определенной последовательности. Сначала, опустив электрод в зазор между торцами стержней, сварщик возбуждает дугу и поочередно проплавляет нижние кромки обоих торцов. Затем постепенно заполняет зазор, проваривая торцы. После того как зазор заварен, для удаления излишнего количества шлака нужно прожечь небольшое отверстие в скобе-накладке на 4—6 мм выше поверхности жидкого металла; удалив шлак, отверстие заваривают. Поверх заваренного зазора наплавляют усиление толщиной 3—4 мм над поверхностью стыкуемых стержней, очищают от шлака боковые углубления между стержнями и накладкой и сейчас же вслед за этим проваривают их двумя фланговыми швами.

Рис. 3. Оборудование для ванной многоэлектродной сварки: а — инвентарная медная форма для сварки однорядного стыка вертикальных стержней, б — то же, для однорядного стыка горизонтальных стержней, в — то же, для многорядного стыка горизонтальных стержней, г — гребенка электродов, прихваченных к вспомогательной пластинке, д — прием работы электрододержателем с зажатой пластинкой; 1 — половинки формы, 2 — ось поворотной струбцины, 3 — поворотная струбцина для соединения половинок формы, 4 — зажимный винт, 5, 9 — рукоятки, 7 — прихваченные электроды, 8 — корпус держателя, 10 — защитный щиток, 11 — кабель, подводящий сварочный ток

Рис. 4. Соединение стержней при ванно-шовной сварке: 1 — стыкуемые стержни, 2 — точечные наплавки (при диаметре, равном или большем 60 мм), 3 — стальная накладка, V — фланговые швы

Рис. 5. Многоэлектродная ванная сварка в медной форме: 1 — свариваемые стержни, 2 — медная форма, 3 — двуручный электрододержатель, 4 — электроды

При сварке стержней диаметром 60мм и более в конце фланговых швов рекомендуется сделать точечные наплавки диаметром не менее 0,4 d. В конце заваривают кратеры.

Ванную многоэлектродную сварку в медной форме следует применять для стыков гладких стержней из стали Ст.О и Ст.З и стержней периодического профиля из стали Ст.5 диаметром до 80 мм включительно и из стали 35ГС диаметром до 40 мм включительно.

Этот способ целесообразно применять в арматурных цехах и мастерских, используя как одноручковые, так и многоручковые электрододержатели.

Формы делают из меди M1 или М2. Применение удаляемых медных форм снижает расход стали на каждый стык. Кроме того, при остающихся стальных формах уменьшается толщина защитного слоя бетона в конструкции.

Арматурные работы — Ванная и ванно-шовная сварка

gardenweb.ru

Принцип сварки

Принцип состоит в следующем:

  • следует приварить стальную форму к стержням арматуры в зоне соединения;
  • далее электрод формирует зону расплава с использованием теплоты дуги;
  • так как торцы плавятся от теплоты металла ванны, в результате образуется жидкая структура;
  • в итоге при охлаждении образовывается сварное соединение.

Стержни для стыковки могут быть расположены любым образом: горизонтально, вертикально и в наклонном положении. Если стержни расположены горизонтально, то в таком случае ванну нужно формировать при помощи скобы, которая крепится в месте стыка арматурных заготовок. Вертикальные стыки свариваются с применением штампованной формы.

В основном процесс ванной сварки используется для соединения прутков с большим сечением 20-100 мм, поскольку данный масштаб размеров более всего подходящий для выполнения качественного шва.

Разновидности ванной сварки:

  1. Ручная электродуговая сварка.
  2. Полуавтоматическая электрошлаковая.
  3. Ванно-шлаковая.

Технология сварочной ванны

Соединение арматурных стержней и других элементов сплошного сечения осуществляют следующим образом:

  1. Их устанавливают в кондукторе с некоторым зазором.
  2. Ограничивают пространство между заготовками с 3 сторон специальными накладками или U-образной скобой.
  3. Плавящимся электродом нагревают торцы до разжижения. Их необходимо постоянно поддерживать в таком состоянии, перемещая инструмент от одного изделия к другому. Постепенно зазор между ними заполнится расплавленным металлом.

Рекомендуем к прочтению Особенности электрошлаковой сварки
Различают ванную и ванно-шовную технологии. Во втором случае накладку приваривают к заготовкам фланговыми швами. В результате она усиливает стык, воспринимая часть нагрузки.

С использованием одного электрода

Для заполнения сварочной ванны 1 расходника не хватает. Так, для соединения арматуры диаметром 28 мм требуется 3 электрода толщиной 4 (мм).

Поскольку работу прерывать нежелательно, расходники приходится быстро менять (допустимая пауза составляет 3-5 секунд).

Начинающие сварщики могут с такой задачей не справиться.


Одноэлектродная сварка.

Многоэлектродная сварка

Проще формировать шов одновременно несколькими расходниками – т.н. гребенкой электродов. До начала работ их прихватками крепят к стальной пластине так, чтобы часть ее оставалась свободной. Этот хвостовик помещают в электрододержатель.

После выполнения сварного шва огарки отбивают и используют пластину повторно.

Техника исполнения не отличается от 1-электродного способа.


Трехэлектродная ванная сварка.

Методы ванной сварки арматуры и их краткая характеристика

Наиболее встречающимися и самыми используемыми являются одноэлектродный и многоэлектродный методы сварки.

Одноэлектродный метод

Дуговую одноэлектродную сварку можно выполнять при питании дуги переменным либо постоянным током. Такой метод применяется при сборке конструкций, которые находятся под воздействием неподвижных нагрузок.

Предварительно необходимо подготовить поверхность. Для этого следует концы стальной арматуры очистить от различной грязи, ржавчины и пыли, это можно сделать с помощью железных щеток.

Начинается ванная сварка от одной стороны, постепенно передвигаясь ближе к центру. Выбирают правильный угол наклона для каждого положения шва в пространстве и вида стыка. От угла наклона электрода зависит дальнейшее формирование сварочной ванны. Выбрав правильный угол наклона, полости ванночки равномерно заполнятся, а основной металл прогреется.

При плавлении электрод опускают, обеспечивая создание особо короткой дуги. Металл, полностью покрывая арматуру, поднимается к верхнему краю ванночки. Таким образом сварка считается завершенной. Подгонку деталей следует произвести после того, как шов остынет.

При остановке ванной сварки требуется в обязательном порядке отбить шлак и зажечь дугу на готовом краю шва. Появится возможность надежно перекрыть место остановки и прерывания шва. Завершать шов следует посередине ванночки для предотвращения раковин и пустот. Такие места необходимо очищать от шлака и повторить эту процедуру около пяти раз.

Многоэлектродная сварка

Многоэлектродный метод сварки действует по такому же принципу, как и одноэлектродный метод. Шов лучше всего заканчивать посередине накладки.

Такой способ гарантирует высокую производительность процесса и качество выплавленного металла, уменьшение проплавления и искривления деталей, а также снижение удельного тепловложения.

Виды соединений арматуры

Армирующие стыки можно соединить в единую надежную конструкцию несколькими способами. Применение каждого из них требует точного соблюдения технологии, что обеспечивает надежность всей конструкции. Прочность соединений стальных прутьев, в зависимости от предполагаемой нагрузки, обеспечивается разными способами.

Различают три основных вида соединения:

  • Методом нахлеста;
  • Перекрестное;
  • Встык.

Нахлесточное

Соединение арматуры внахлест чаще всего применяется при необходимости распределения сжимающих и растягивающих нагрузок по всей поверхности. Существует несколько правил, которым необходимо неукоснительно следовать при использовании этого метода:

  1. Соединение внахлест можно применять лишь на участках с наименьшим напряжением;
  2. Соединяемые прутья должны быть одного диаметра. Допускается лишь небольшое отклонение в исключительных случаях;
  3. Этот способ разрешается использовать лишь для соединения прутьев, диаметр которых не превышает 20 мм.

При соединении арматуры сваркой внахлест образуются швы в месте соприкосновения обеих частей, что обеспечивает равностороннюю опору для готового изделия. Чаще всего такое соединение применяется для создания металлических каркасов под будущий монолит.

Иногда применяют соединение арматуры внахлест без сварки. В этом случае стальные прутья в местах пересечения связываются с помощью проволоки. Это возможно при создании металлоконструкций, которые не будут подвергаться большим нагрузкам. В промышленном производстве такой метод не используется, а для частного строительства иногда возможен. Выбор, вязать или варить арматуру, зависит от того, для каких нагрузок монтируется армированная конструкция.

Рекомендуем! Сварка полиэтиленовых труб своими руками

Перекрестное

Крестообразное соединение прутьев металлического каркаса рекомендуется сваривать методом контактной точечной сварки. Этим способом изготавливаются сварные сетки, а также плоские каркасы из арматуры, с последующей их сборкой в пространственные конструкции.

Контактная сварка арматуры крестообразным способом осуществляется с использованием:

  1. В единичных случаях или мелком производстве – одноточечных машин стационарного или подвесного типа;
  2. Для массового промышленного производства – специализированных контактных многоточечных машин.

Для крестообразных соединений также может быть использован метод вязки. Он позволяет соединять между собой прутья арматуры любого диаметра, преимущественно до 20 мм. Стержни диаметром свыше 20 мм рекомендуется соединять сварным способом, при этом они создают большую площадь соприкосновения во время варки.

Стыковое

Сварка арматуры встык характерна соединением концов прутов по всей площади касания путем нагрева. Соединение стыков можно осуществлять двумя способами:

  1. Оплавление соприкасающихся плоскостей – стыки нагреваются до состояния оплавления;
  2. Нагрев соединяемых деталей методом сопротивления – при нагревании стык доводится до пластического состояния.

Выбор того или иного способа зависит от марки используемого металла, диаметра арматуры, а также от требований к прочности соединения. С особенностями сварки стыков и применения видов соединений можно ознакомиться, посмотрев данное видео:

Применяемое оборудование

Сварка арматуры может осуществляться при наличии следующего оборудования и материалов:

  • однофазный либо трехфазный сварочный аппарат на 220 вольт, обеспечивающий постоянный ток;
  • ванночки (скобы-накладки). Их следует подбирать в соответствии со швом, характером свариваемых изделий;
  • баллоны ограниченного объёма с инертным газом;
  • плавящиеся электроды с покрытием из различных сплавов;
  • необходимая одежда специального назначения с целью защиты от УФ-лучей и брызг жидкого металла. Также требуется защищающая маска.


Примерная стоимость сварочных аппаратов на Яндекс.маркет

Видео описание

Ванная сварка. «Западно-уральский аттестационный центр». АСОИК.

Сварка арматуры ванным способом может пригодиться при проведении квартирного ремонта. Например, такие соединения востребованы при установке стяжки для технического слоя пола.


Ванночки для сварки арматуры Источник svarkaipayka.ru

Достоинства и недостатки метода

Ванная сварка имеет ряд достоинств:

  • на протяжении расплава происходит равномерный разогрев прутков;
  • для каждого прутка достаточно легко подобрать формы под его размер, поскольку они доступны в большом ассортименте;
  • для работы применяется общедоступное оборудование для сварки;
  • минимальные расходы на потребляемые материалы;
  • нет необходимости в кантовке конструкций;
  • путем использования гамма-излучения есть возможность проверить качество сварки.

Также имеются некоторые недостатки:

  • постоянное соблюдение точного температурного режима. Необходимо следить за тем, чтобы качество шва не пострадало;
  • высокая стоимость медных, использующихся много раз ванночек;
  • использовать стальные ванны можно только один раз;
  • расходуется большое количество стальных ванночек;
  • обязательный подготовительный этап, отнимающий большое количество времени;
  • охлаждение должно происходить постепенно для того, чтобы не образовалось большое количество шлакового слоя.

Плюсы и минусы

Популярность метода обусловлена, в первую очередь, возможностью минимизировать затраты на сварочные материалы и металл. Уменьшается расход электроэнергии и электродов, а также трудоемкость работ. Но метод обладает и другими преимуществами:

  • на выходе получается качественный шов, надежно соединяющий элементы конструкции;
  • возможность сваривать пруты диаметром до 100 мм;
  • широкий ассортимент скоб, различных по размерам и материалу изготовления;
  • выполняется при любом расположении стыков: горизонтальном, вертикальном или под наклоном;
  • не нужно проворачивать конструкцию;
  • возможность применения в бытовых условиях.

Из минусов способа можно выделить:

  • требуется беспрерывность процесса для равномерной плавки металла;
  • вероятность образования излишнего шлака при слишком быстром охлаждении;
  • непрактичность, в случае применения одноразовых ванн.

Недостатки больше носят субъективный характер и похожи на придирки, ведь возможность рационального использования материалов и получение надежной конструкции куда важнее.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Для любых предложений по сайту: [email protected]