Контактная сварка для арматуры

С тех пор как люди научились пускать в дело металл, начались эксперименты по соединению его отдельных частей. Как совместить две одинаковые кристаллические решетки? Было ясно, что для этого нужно разогреть металл до температуры плавления, но как это сделать только в местах контакта элементов?

Первые удачные опыты были проведены в Англии в 1856, в Америке в 1877, в России в том же году. Тогда температуру в местах контакта элементов разогревали электрическим током, а физическое давление поднимали клещами. В контактных местах плавления двух деталей получалась прочная связь.

С того времени сварку определяют как неразъемное соединение двух деталей с непрерывной структурой при температуре плавления и пластическом деформировании.

Принцип образования электросварного шва

Электрический ток, который генерирует аппарат, при касании электрода металлических деталей преобразуется в электрическую дугу. Электрическая дуга производит тепловую энергию. Ее мощности хватает, чтобы расплавить поверхности деталей.

При этом кристаллические решетки двух деталей от сильного нагревания становятся нестабильными, так как ослабевают химические связи между молекулами, атомами, ионами. Они смешиваются между собой при давлении на них и образуют новую общую кристаллическую решетку.

Так образуется соединение деталей, оно прочное, цельное, может нести нагрузки.

Виды контактной электрической сварки

ГОСТ 15878 - 79 регламентирует виды контактной сварки.

1. Точечная. Выполняют на автоматическом аппарате, который генерирует и управляет величиной электрического тока. На монтажном столе аппарата в форму закладывают металлические элементы, которые будут сваривать. Электроды устанавливают с одной или с двух сторон. Ток проходит через электроды и расплавляет место контакта элементов. Точка плавления между торцами электродов это и есть точечный шов.

1. На аппаратах прочность точечного шва зависит от силы тока, времени электрического импульса, величины давления на точку.
2. Прочный шов получается если на поверхности металла нет окислов, остатков масла или других загрязнений.
3. Есть два режима для точечных соединений: жесткий и мягкий.
4. Для металлических элементов с большим сечением и более прочной структурой включают жесткий режим.

При жестком режиме высокая сила электроимпульса, плюс короткое время контакта. С такими параметрами получается более прочный шов, так как высокий ток за короткий промежуток времени дает максимум тепловой энергии. Она начинает плавление и металлические элементы объединяются. При мягком режиме для точечных швов задают более низкие значения тока и более длительный контакт. Плавление металла можно контролировать, что применяют для элементов с более тонким сечением и пластичной структурой.

2. Шовная сварка это универсальное название для ее подвидов.

1. Роликовая с нахлестом, когда шов перекрывает края двух деталей, которые находятся одна на другой. Шов проходит на нахлесте, который они создают. Две детали пропускают между роликовыми электродами с двух сторон. Электроды пропускают электрический ток, одновременно оказывая давление.
2. Угловой, кольцевой шов применяют, когда нужно монтировать прочный угол, или окружность.

3. Рельефная может соединять металлические детали, у которых есть выступы (рельефы) или такие выступы предварительно штампуют. При прохождении тока выступы двух элементов расплавляются и образуют прочное ядро с общей кристаллической решеткой.

1. Стыковая сопротивлением. Применяют, если нужно совместить два стержня. Стержни стягивают зажимами так, чтобы поднять давление. По месту контакта стержней через зажимы пропускают ток, который начинает поднимать температуру. По мере ее увеличения вследствие пластической деформации осаживается металл без оплавления. После прерывания тока давление продолжается пока не закончится осадка. Прочность шва зависит от подготовки стыков стержней.
2. Стыковая оплавлением. Торцы стержней нагревают током до плавления поверхностей и стыкуют между собой. Давление увеличивают и после деформации начинается осадка металла.

Арматурные соединения

ГОСТ 14098 - 14, ГОСТ 10922 - 12 стандартизируют типы сварных соединений: крестообразное, тавровое, стыковое, нахлесточное. Используя эти соединения и виды сварок, монтируют отдельные стержни, арматурные сетки, плоские каркасы, закладные детали и сборку пространственные каркасов на стройках.

Сварные соединения монтируют с нормируемой и ненормируемой прочностью. Для сборного железобетона и монолитных ж/бетонных конструкций, которые будут нести нагрузки, швы арматурных сеток и каркасов монтируют с нормируемой прочностью. У сварных швов должен быть предел прочности как у арматуры, чтобы содействовать сеткам и каркасам воспринимать нагрузки не меньше их расчетных сопротивлений. У арматурной стали А300 сопротивление сварного шва 440 Н/ММ2.

Все арматурные соединения с нормируемой прочностью есть в проекте.

Сварные соединения арматуры с ненормируемой прочностью нужны для ее поддержки на проектных отметках при бетонировании. Их предел прочности на срез 0,3 сопротивления на растяжение.

Это относится:

• к плоским, рулонным сеткам;
• поперечным связям пространственных каркасов (хомуты или спирали);
• поперечные связи плоских каркасов.

Крестообразное

Сетки и плоские каркасы монтируют на аппарате, на котором точечными швами сваривают все перпендикулярные пересечения стержней. Такие пересечения называют крестообразные. Стержни раскладывают перпендикулярно в форму. У формы есть отверстия или пазы, куда вставляют стержни. В этих креплениях стержни выравнивают и удерживают, чтобы они не сдвигались с заданных позиций. У форм есть регулировка, для задания разных размеров ячеек.

Точечной сваркой монтируют пересечения стержней плоских сеток диаметром 6-14 мм и проволок для рулонных сеток до 5 мм толщиной.

Стыковое

Стыковое соединение арматуры делают, когда нужно ее нарастить. Торцы стержней сваривают между собой. У стыковой сварки 11 типов (кроме точечной) по ГОСТу 14098 - 91. У этого же ГОСТа к стыковому контакту условия по прочности нормируемые. То есть временное сопротивление соединения больше предела текучести арматуры. Для А500С, В500С временное сопротивление 550 Н/мм2.

Если арматура будет нести рабочие нагрузки, то по длине 6 метров не делают более 2 стыков, а по длине 12 метров не более 3 стыков.

Тавровые

Тавровые соединения применяют для совмещения арматуры и плоской части при монтаже закладных деталей. Для тавровых контактов есть 4 типа сварки.

Нахлесточные

Для нахлесточного соединения ГОСТ регламентирует 4 типа сварок, самая распространенная это дуговая. Концы арматуры перекрываются с нахлестом. Он равен в зоне под растяжением (низ балки) 40d, в сжатой зоне (верх балки) d30.

Сварной стык можно заменить на нахлест.