Арматурой называют конструкцию, состоящую из прутков металлопроката различных форм и размеров. Основной ее задачей является перераспределение напряжения сжатия и растяжения внутри объекта строительства. Соответственно, к жесткости такой конструкции предъявляются повышенные требования. Показатель жесткости, в свою очередь, определяется качеством соединения арматуры сваркой. В настоящее время используется несколько способов сварки. Особенности некоторых из них рассмотрим в статье.
Сварка арматуры: ГОСТ 14098–91
Наиболее распространенными видами соединений считаются:
- электрошлаковое полуавтоматическое;
- ванно-шовное;
- электродуговое ручное;
- контактное;
- ванное.
В ГОСТ определены конструкция, геометрические параметры, виды соединений, получаемые при электродуговой и контактной сварке арматуры.
Положения стандарта действуют в отношении стержней с сечением не больше 30, но не меньше 4 мм, а также металлической проволоки с сечением более мм.
Типы соединений
ГОСТ определяет три их типа:
- нахлесточное;
- стыковое;
- тавровое.
Сварка арматуры нахлестом производится по 2-м рельефам и швами (электродуговой ручной способ). Тавровое соединение выполняется в инвентарной форме (с использованием в ванне одного электрода), под флюсом (в этом случае присадочную проволоку не применяют), механизировано, вручную, контактно (путем непрерывного оплавления изделия с сопротивлением).
Стыковая сварка арматуры осуществляется различными способами. Наиболее распространенными считаются:
- В комбинированных несущих и формующих деталях спаренных прутков одним стержнем.
- Механизированным способом с использованием электродуги и проволоки (порошковой присадки).
- В инвентарной форме.
- Ручным дуговым способом и многослойными швами.
Ванная сварка арматуры
Этот метод используется, как правило, для соединения:
- Арматурных изделий большого диаметра (2-10 см).
- Стыков прутков, расположенных в несколько рядов в железобетонных конструкциях.
- Стыков фланцев, изготовленных из стальных полос с большим сечением.
Прекрасно подходит этот метод сварки арматуры для фундамента и других крупных железобетонных изделий, сложных каркасов при сооружении разных зданий. Он обеспечивает сохранение прочности параметров и жесткости конструкции по всей длине. Такая сварка арматуры позволяет создать единый силовой каркас.
Соединение может выполняться как горизонтально, так и вертикально. Ванную сварку арматуры колонн и других вертикальных изделий можно, таким образом, осуществить без их перемещения и приведения в горизонтальное положение.
Еще одно преимущество состоит в том, что для выполнения соединения используются стандартные приспособления, как при электродуговой сварке.
Важный момент
Ключевое условие для получения качественных стыков при ванной сварке арматуры – четкое совмещение прутков. Необходимо следить за тем, чтобы оси стержней не смещались больше чем на половину своего сечения относительно друг друга.
Для соблюдения этого условия используются кондукторы различного вида. В них геометрические параметры и расположение прутков при сварке арматуры остаются неизменными.
Суть метода
Перед непосредственной сваркой к пруткам присоединяют (приваривают) стальную форму. В ней формируют ванну с расплавленным материалом. Для этого используется электродуга. Торцы прутков под высокой температурой плавятся. Это приводит к созданию одной ванны материала шва.
Перед сваркой арматуры торцы и поверхности прутков зачищаются. С них удаляют окалину, коррозию, грязь. Для этого используется жесткая щетка со стальными щетинками.
После очистки прутки размещают соосно. Между торцами должен быть зазор. Его размер – меньше 1,5 диаметров стержней.
При сварке арматуры колонн в качестве формующего элемента выступает листовая штампованная форма. Она прикрепляется к нижней части сваркой без использования присадок. Заплавление стыка по всей площади сечения производится посредством выполнения колебательных постепенных движений электродом. Относительно осей прутков такие движения производятся перпендикулярно.
Шлаковый излишек удаляется с помощью черпака. Затем конец верхнего прута присоединяют к концу нижнего, после чего направляют металл в форму.
Шлак выпускается из формы через специальное отверстие, которое прожигают электродом. После завершения соединения стержней его заваривают.
Варианты ванной сварки
На практике применяется три способа:
- Полуавтоматический (в керамической форме).
- Одно-, трехфазной электродугой с использованием стальной скобы (ручной вариант).
- Автоматический ванно-шлаковый (в медной форме).
Наиболее экономичным считается вариант, при котором накладки при соединении стержней не используются. Дело в том, что на их изготовление необходимо затратить определенное время и металл. При отсутствии накладок, кроме того, обеспечивается компактное соединение.
Нюансы
Сварка в ванне выполняется при токах с большими показателями. Он может составить 450 ампер, если используются 5-6-миллиметровые электроды.
Если соединение изделий производится при низких температурах, используется ток приблизительно на 10 % выше стандартного. Профессионалы рекомендуют применять стержни УОНИ-13/55.
При использовании трехфазной сварки следует оставлять зазор на 1,5-2 см больше, чем диаметр электрода. Показатель несовпадения осей стержней арматуры не должна быть больше 5 % площади сечения электродов. Специалисты рекомендуют придать "обратный прогиб" пруткам, если они имеют большую длину.
Устранение зашлаковки
Довольно часто торцы стержней при выполнении ванного сварного соединения зашлаковываются. Это обуславливается быстрым теплоотводом. В результате надежность соединения существенно снижается. Уменьшить вероятность зашлаковки можно:
- Подогрев торцы перед сваркой.
- Используя металлические формы, выполненные из теплопроводных материалов. Как правило, применяются медные элементы.
Скоба
Она используется для закрепления места стыка снизу. Применяется скоба из листовой стали с небольшим содержанием углерода или выполненная из прутков.
Обхват позволяет удержать жидкий металл и предотвращает его течь. Для повышения эффективности фиксации по краям скобы монтируются ограничители, не допускающие растекание шлака по стержню.
Не следует использовать накладные элементы из медных, латунных, бронзовых сплавов. Как правило, они изготавливаются из чистой меди. Такие скобы служат довольно долго.
Контактный метод
Он считается одним из самых распространенных способов сварки. Место контакта изделий оплавляется за счет нагревания до температуры деформации и сдавливания. Осуществляется это посредством пропускания тока по цепи, звеньями которых являются в том числе и сами стержни. Ток появляется в замкнутой цепи, а наибольшее сопротивление при этом концентрируется на участке контакта прутков. Вместе с тем выделяется тепло, которое обеспечивает максимальный нагрев этой области.
Уменьшить время сварки можно, увеличив силу тока до 10, а в ряде случаев до 20 тыс. ампер. В этом случае плавление металла происходит практически мгновенно. Соответственно, время прохождения тока по цепи существенно уменьшается.
Контактное соединение изделий может осуществляться стыковым или точечным способом. Первый используется, когда торцевые части располагаются встык. Точечная сварка арматуры применяется, когда стержни накладываются друг на друга. Они соединяются в нескольких точках одновременно.
Оборудование
Для соединения стержней контактным способом используется профессиональный аппарат. Сварка арматуры должна осуществляться при определенной силе тока и уровне сжатия участка контакта, в течение заданного времени.
Все оборудование условно разделяется на мобильное и стационарное. Простейший аппарат можно собрать самостоятельно. В него должны входить 2 функциональных узла. Первый – блок питания, второй – электродные держатели выносного типа.
Стыковое соединение
Его технология основывается на использовании тепла на торцах изделий. Нагревание происходит за счет прохождения через эти области электротока. Он подается после замыкания цепи посредством соединения концов. Обеспечивается нагрев большим сопротивлением.
После завершения пропускания и отключения тока производится "осадка" разогретого участка. Для быстрого нагрева металла в области соединения и предотвращения потери тепла применяется режим высокой токовой нагрузки.
Стыковая сварка применяется для соединения гладких стержней, диаметр которых не менее 14 мм. Для соединения арматуры, изготовленной горячим способом и имеющей профиль, такой метод применяется, если диаметр прутков не менее 32 мм.
Особенности выполнения работ
Технология стыковой сварки разделяется на два типа:
- Непрерывный способ.
- Прерывистый метод.
Приоритет отдается второму типу. Перед началом работы концу арматуры очищаются от шлаковых образований, остатков краски, ржавчины. Для этого используются зубило, молоток и металлическая щетка. Чистота торцов имеет существенное значение для качества сварки.
Точечное соединение
Оно используется в основном при создании арматурных каркасов, армирующих сеток из прутков с малым сечением.
Можно применять точечную сварку и в домашних условиях, к примеру, при ремонте бытовой техники.
Выполняется соединение двумя способами. В первом случае металл на участке соединения доводится до расплавленного состояния и до формирования литого ядра. Во втором – металл просто нагревается.
Если на участке пересечения точечно соприкасающихся стержней будет проходить большой ток, в этой области возникнет высокая теплоотдача. Это связано с тем, что сопротивление прутков арматуры выше, чем медных проводников, включенных во вторичный контур аппарата для сварки.
Процесс следует проводить при высоких показателях тока. За счет этого повышается не только производительность, но и качество соединения. Для этого применяется мощное дорогостоящее оборудование. В домашних условиях можно использовать компактный аппарат, изготовленный в том числе и самостоятельно.
Ключевым узлом устройства прибора для точечной сварки выступает трансформатор. За счет него генерируется большой ток. В аппарате может использоваться трансформатор стандартного типа ОСМ-1. Однако его необходимо немного модернизировать для получения вторичной обмотки большей мощности.
Процесс точечного соединения
Работа выполняется поэтапно:
- Прутки укладываются в определенном положении и помещаются между электродами аппарата. Они плотно прижимаются в участке будущего соединения.
- В область контакта подается ток; происходит нагрев металла до пластического состояния, требуемого для деформации. Благодаря прижатию формируется уплотняющий пояс, который предотвращает растекание металла.
- Токовый импульс должен быть сильным и кратковременным. Это обеспечит образование прочного точечного контакта стержней после прекращения подачи.
Соединение внахлест
Оно предполагает фиксацию стержней, частично наложенных друг на друга. При использовании этого метода прутки образуют одну линию с взаимным перекрытием своей длины на участках стыковки.
Соединение внахлест применяется для распределения продольной сжимающей/растягивающей нагрузки на поверхность стержня. При выполнении работ необходимо следовать некоторым правилам:
- Нахлест допускается на участках с минимальным напряжением на конструкцию.
- Стержни разного диаметра должны распределяться равномерно. Однако лучше использовать одинаковые прутки.
- Сварка внахлест применяется для соединения стержней с сечением, не превышающим 20 мм.
- Взаимное наложение прутков должно быть больше 50 см.
Сварку внахлест изделий промышленного назначения, находящихся под повышенной нагрузкой, рекомендуется выполнять с использованием дуговой ручной сварки. Она осуществляется одним-двумя швами с флангов. Чтобы стык получился качественным, длина шва должна превышать диаметр прутков не менее чем в 10 раз.
Ручную дуговую сварку выполняют, как правило, в горизонтальном положении стержней. Для работы применяется обычное оборудование, в состав которого входит трансформатор, газовая горелка, или аппараты с нейтральным газом.
