閃光對焊鋼筋連接工藝簡介
鋼筋閃光對焊是將兩根鋼筋安放成對接形式，利用焊接電流通過兩鋼筋接觸點(diǎn)產(chǎn)生的電阻熱，使金屬熔化，產(chǎn)生強(qiáng)烈飛濺，形成閃光，迅速施加頂鍛力完成的一種壓焊方法，是電阻焊的一種。
1工藝
1、連續(xù)閃光焊
適用于鋼筋直徑較小，鋼筋級別較低的條件，所能焊接的鋼筋上限直徑根據(jù)焊機(jī)容量、鋼筋級別等具體情況而定，應(yīng)符合表4-10的規(guī)定。
連續(xù)閃光焊接鋼筋上限直徑 表4-10
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焊機(jī)容量（KV·A） |
鋼筋級別 |
鋼筋直徑（mm） |
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160 |
Ⅰ級 Ⅱ級 Ⅲ級 |
25 22 20 |
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100 |
Ⅰ級 Ⅱ級 Ⅲ級 |
20 18 16 |
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80 |
Ⅰ級 Ⅱ級 Ⅲ級 |
16 14 12 |
連續(xù)閃光焊的工藝方法：將鋼筋?yuàn)A緊在對焊機(jī)的鉗口上，接通電源后，使兩鋼筋端面局部接觸，此時(shí)鋼筋端面的接觸點(diǎn)在高電流密度作用下迅速熔化、蒸發(fā)、爆破，呈高溫粒狀金屬從焊口內(nèi)高速飛濺出來；當(dāng)舊的接觸點(diǎn)爆破后，又形成新的接觸點(diǎn)，這就出現(xiàn)連續(xù)不斷爆破過程，鋼筋金屬連續(xù)不斷送進(jìn)（以一定送進(jìn)速度適應(yīng)其焊接過程的燒化速度）。鋼筋經(jīng)過一定時(shí)間的燒化，使其焊口達(dá)到所需要的溫度，并使熱量擴(kuò)散到焊口兩邊，形成一定寬度的溫度區(qū)，這時(shí)，以相當(dāng)壓力予以頂鍛，將液態(tài)金屬排擠在焊口之外，使鋼筋焊合，并在焊口周圍形成大量毛刺。由于熱影響區(qū)較窄，故在接合面周圍形成較小的凸起，于是，焊接過程結(jié)束，兩鋼筋對接焊成的外形見圖4-10。
2、預(yù)熱閃光焊
在鋼筋直徑或級別超出表4-10的規(guī)定時(shí)，如果鋼筋端面較平整，則宜采用預(yù)熱閃光焊。
預(yù)熱閃光焊的工藝方法：在進(jìn)行連續(xù)閃光焊之前，對鋼筋增加預(yù)熱過程。將鋼筋?yuàn)A緊在對焊機(jī)的鉗口上，接通電源后，開始以較小的壓力使鋼筋端面接觸，然后又離開，這樣不斷地離開又接觸，每接觸一次，由于接觸電阻及鋼筋內(nèi)部電阻使焊接區(qū)加熱，拉開時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)的閃光。經(jīng)上述反復(fù)多次，接頭溫度逐漸升高，實(shí)現(xiàn)了預(yù)熱過程。預(yù)熱后接著進(jìn)行閃光與頂鍛，這兩個(gè)過程與連續(xù)閃光焊一樣。
采用UN2-150型或UN17-150-1型對焊機(jī)進(jìn)行大直徑鋼筋焊接時(shí)，宜首先采取鋸割或氣割方式對鋼筋端面進(jìn)行平整處理；然后采用預(yù)熱閃光焊工藝，并應(yīng)符合下列要求：閃光過程應(yīng)強(qiáng)烈、穩(wěn)定；頂鍛凸塊應(yīng)墊高；應(yīng)準(zhǔn)確調(diào)整并嚴(yán)格控制各過程的起點(diǎn)和止點(diǎn)。
3、閃光-預(yù)熱閃光焊
適用于鋼筋端面不平整的情況。閃光-預(yù)熱閃光焊是在預(yù)熱閃光之前再增加閃光過程，使不平整的鋼筋端面“閃”成較平整的。
4、焊后熱處理
對于IV級鋼筋，應(yīng)采用預(yù)熱閃光焊或閃光-預(yù)熱閃光焊工藝進(jìn)行焊接。當(dāng)接頭拉伸試驗(yàn)結(jié)果發(fā)生脆性斷裂，或彎曲試驗(yàn)不能達(dá)到要求時(shí)，尚應(yīng)在焊機(jī)上進(jìn)行焊后熱處理，熱處理工藝方法如下：
（1）待接頭冷卻至常溫，將電極鉗口調(diào)至最大間距，重新夾緊。
（2）應(yīng)采用最低的變壓器級數(shù)，進(jìn)行脈沖式通電加熱：每次脈沖循環(huán)包括通電時(shí)間和間歇時(shí)間宜為3s。
（3）焊后熱處理溫度就應(yīng)在750～850℃（桔紅色）范圍內(nèi)選擇，隨后在環(huán)境溫度下自然冷卻。
2常用焊機(jī)
對焊機(jī)由機(jī)架、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、動(dòng)夾具、固定夾具、送進(jìn)機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、支座（頂座）、變壓器、控制系統(tǒng)等幾部分組成，見圖2-1和圖3-1-1的示意圖。
對焊機(jī)的全部基本部件緊固在機(jī)架上，機(jī)架具有足夠剛性，并且用強(qiáng)度很高的材料（鑄鐵、鑄鋼，或用型鋼焊成）制作，故在頂鍛時(shí)不會導(dǎo)致被焊鋼筋產(chǎn)生彎曲；導(dǎo)軌是供動(dòng)板移動(dòng)時(shí)導(dǎo)向用的，有圓柱形、長方體形或平面形的多種。
送進(jìn)機(jī)構(gòu)的作用是使被焊鋼筋同動(dòng)夾具一起移動(dòng)，并保證有必要的頂鍛力；它使動(dòng)板按所要求的移動(dòng)曲線前進(jìn)；并且在預(yù)熱時(shí)能往返移動(dòng)；在工作時(shí)沒有振動(dòng)和沖動(dòng)。按送進(jìn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力類型，有手動(dòng)杠桿式、電動(dòng)凸輪式、氣動(dòng)式以及氣液壓復(fù)合式等幾種。
夾緊機(jī)構(gòu)由兩個(gè)夾具構(gòu)成，一個(gè)是不動(dòng)的，稱為固定夾具；另一個(gè)是可移動(dòng)的，稱為動(dòng)夾具。固定夾具直接安裝在機(jī)架上，與焊接變壓器次級線圈的一端相接（電氣上與機(jī)架是絕緣的）的；動(dòng)夾具安裝在動(dòng)板上，可隨動(dòng)板左右移動(dòng)，在電氣上與焊接變壓器次級線圈的另一端相聯(lián)接。常見的夾具型式有手動(dòng)偏心輪夾緊、手動(dòng)螺旋夾緊等，也有用氣壓式、液壓式及氣液壓復(fù)合式等幾種。
常用對焊機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-11。表中計(jì)量單位L是容積“升”。表中UN2-150型對焊機(jī)的動(dòng)夾具傳動(dòng)方式是電動(dòng)凸輪式，UN17-150-1型的是氣液壓復(fù)合式，其余三種型號的是手動(dòng)杠桿擠壓彈簧。表中可焊鋼筋最大直徑的取值根據(jù)鋼筋強(qiáng)度級別按相應(yīng)欄中數(shù)的范圍選用。
常用對焊機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù) 表4-11
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項(xiàng)目 |
單位 |
型號 |
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UN1-50 |
UN1-75 |
UN1-100 |
UN2-150 |
UN7-150-1 |
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額定容量 負(fù)載持續(xù)率 初級電壓 次級電壓調(diào)節(jié)范圍 次級電壓調(diào)節(jié)級數(shù) 夾具夾緊力 最大頂鍛力 夾具間最大距離 動(dòng)夾具間最大行程 連續(xù)閃光焊時(shí)鋼筋最大直徑 預(yù)熱閃光焊時(shí)鋼筋最大直徑 最多焊拉件數(shù) 冷卻水消耗量 |
KV·A % V V 級 kN kN mm mm mm mm 件/h L/h |
50 25 220/380 2.9～5.0 6 20 30 80 30 10～12 20～22 50 200 |
75 20 220/380 3.52～7.04 8 20 30 80 30 12～16 32～36 75 200 |
100 20 380 4.5～7.6 8 40 40 80 50 16～20 40 20～30 200 |
150 20 380 4.05～8.10 16 100 65 100 27 20～25 40 80 200 |
150 50 380 3.8～7.6 16 160 80 90 30 20～25 40 120 600 |
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外形尺寸 |
長 寬 高 |
mm mm mm |
1520 550 1080 |
1520 550 1080 |
1800 550 1150 |
2140 1360 1380 |
2300 1100 1820 |
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重 量 |
kg |
360 |
445 |
465 |
2500 |
1900 |
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3參數(shù)選擇
圖4-12
（a）連續(xù)閃光焊；（b）閃光－預(yù)熱閃光焊
L1、L2－－調(diào)伸長度 ；a1+a2-燒化留量；c1+c2-頂鍛留量；
c1'+c2'-有電頂鍛留量；c1''+c2''－無電頂鍛留量；a1.1+a2.1-一次燒化留量；
a1.2+a2.2-二次燒化留量；b1+b2-預(yù)熱留量
（1）調(diào)伸長度：指鋼筋焊接前兩個(gè)鋼筋端部從電極鉗口伸出的長度。
（2）燒化留量：指鋼筋在閃光過程中，由于“閃”出金屬所消耗的鋼筋長度。
（3）預(yù)鍛留量：指在閃光過程結(jié)束時(shí)，將鋼筋頂鍛壓緊后接頭處擠出金屬而導(dǎo)致消耗的鋼筋長度。
（4）預(yù)熱留量：預(yù)熱過程所需耗用的鋼筋長度。
2、操作參數(shù)
（1）閃光速度：閃光過程的速度。
（2）頂鍛速度：指在擠壓鋼筋接頭時(shí)的速度。
（3）頂鍛壓力：將鋼筋接頭壓緊所需要的擠壓力。
（4）變壓器級數(shù)：通過鋼筋端部的焊接電流大小，是通過焊接變壓器級數(shù)調(diào)節(jié)的。
3、選擇要點(diǎn)
（1）閃光對焊應(yīng)選擇調(diào)伸長度、燒化留量、頂鍛留量以及變壓器級數(shù)等焊接參數(shù)。連續(xù)閃光焊的留量應(yīng)包括燒化留量、有電頂鍛留量和無電頂鍛留量；閃光-預(yù)熱閃光焊的留量應(yīng)包括一次燒化留量、預(yù)熱留量、二次燒化留量、有電頂鍛留量和無電頂鍛留量。
（2）調(diào)伸長度的選擇，應(yīng)隨著鋼筋級別的提高和鋼筋直徑的加大而增長。當(dāng)焊接Ⅲ級、Ⅳ級鋼筋時(shí)，調(diào)伸長度宜在40～60mm范圍內(nèi)選用（若長度過小，向電極散熱增加，加熱區(qū)變窄，不利于塑性變形，頂鍛時(shí)所需壓力較大；當(dāng)長度過大時(shí)，加熱區(qū)變寬，若鋼筋較細(xì)，容易發(fā)生彎曲）。
（3）燒化留量的選擇應(yīng)根據(jù)焊接工藝方法確定。采用連續(xù)閃光焊接時(shí)，燒化過程應(yīng)較長（以獲得必要的加熱）。燒化留量應(yīng)等于兩根鋼筋在斷料時(shí)切斷機(jī)刀口嚴(yán)重壓傷部分（包括端面的不平整度），再加8mm。
采用閃光-預(yù)熱閃光焊時(shí)，應(yīng)區(qū)分一次燒化留量和二次燒化留量。一次燒化留量等于兩根鋼筋在斷料時(shí)切斷機(jī)刀口嚴(yán)重壓傷部分，二次燒化留量不應(yīng)小于10mm。
采用預(yù)熱閃光焊時(shí)，燒化留量不應(yīng)小于10mm。
（4）需要預(yù)熱時(shí)，宜采用電阻預(yù)熱法。預(yù)熱留量應(yīng)為1～2mm，預(yù)熱次數(shù)應(yīng)為1～4次；每次預(yù)熱時(shí)間應(yīng)為1.5～2s，間歇時(shí)間就為3～4s。
（5）頂鍛留量應(yīng)為4～10mm，并應(yīng)隨鋼筋直徑的增大和鋼筋級別的提高而增加（在頂鍛留量中，有電頂鍛留量約占三分之一）。
焊接Ⅳ級鋼筋時(shí)，頂鍛留量宜增大30％。
（6）變壓器級數(shù)應(yīng)根據(jù)鋼筋級別、直徑、焊機(jī)容量以及焊接工藝方法等具體情況選擇。
（7）對余熱處理鋼筋（也屬于Ⅲ級鋼筋）進(jìn)行閃光對焊時(shí)，與熱軋鋼筋比較，應(yīng)減小調(diào)伸長度，，提高焊接變壓器級數(shù)，縮短加熱時(shí)間，快速頂鍛，以形成快熱快冷條件，使熱影響區(qū)長度控制在鋼筋直徑的0.6倍范圍之內(nèi)。
（8）操作參數(shù)根據(jù)鋼筋級別和鋼筋直徑以及焊機(jī)的性能各異。一般情況下，閃光速度應(yīng)隨鋼筋直徑增大而降低，并在整個(gè)閃光過程中要由慢到快；頂鍛速度應(yīng)愈快愈好；頂鍛壓力應(yīng)隨鋼筋直徑增大而增加；變壓器級數(shù)要隨鋼筋直徑增大而增高，但焊接時(shí)如火花過大并有強(qiáng)烈聲響，應(yīng)降低變壓器級數(shù)。
4操作要領(lǐng)
要求被焊鋼筋平直，經(jīng)過除銹，安裝鋼筋于焊機(jī)上要放正、夾牢；夾緊鋼筋時(shí)，應(yīng)使兩鋼筋端面的凸出部分相接觸，以利均勻加熱和保證焊縫（接頭處）與鋼筋軸線相垂直；燒化過程應(yīng)該穩(wěn)定、強(qiáng)烈，防止焊縫金屬氧化；頂鍛應(yīng)在足夠大的壓力下完成，以保證焊口閉合良好和使接頭處產(chǎn)生足夠的鐓粗變形。出現(xiàn)異�，F(xiàn)象或焊接缺陷時(shí)，宜按表4-12查找原因和采取措施，及時(shí)消除。
閃光對焊異�，F(xiàn)象、焊接缺陷及消除措施 表4-12
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異�，F(xiàn)象和焊接缺陷 |
措 施 |
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燒化過分劇烈并產(chǎn)生強(qiáng)烈的爆炸聲 |
1、降低變壓器級數(shù) 2、減慢燒化速度 |
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閃光不穩(wěn)定 |
1、清除電極底部和表面的氧化物 2、提高變壓器級數(shù) 3、加快燒化速度 |
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接頭中有氧化膜、未焊透或夾渣 |
1、增大預(yù)熱程度 2、加快臨近頂鍛時(shí)的燒化程度 3、確保帶電頂鍛速度 4、加快頂鍛速度 5、增大頂鍛壓力 |
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接頭中有縮孔 |
1、降低變壓器級數(shù) 2、避免燒化過程過分強(qiáng)烈 3、適用增大頂鍛留量及頂鍛壓力 |
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焊縫金屬過燒 |
1、減小預(yù)熱程度 2、加快燒化速度，縮短焊接時(shí)間 3、避免過多帶電頂鍛 |
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接頭區(qū)域裂紋 |
1、檢驗(yàn)鋼筋的碳、硫、磷含量；若不符合規(guī)定時(shí)應(yīng)更換鋼筋 2、采取低頻預(yù)熱方法，增大預(yù)熱程度 |
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鋼筋表面微熔及燒傷 |
1、消除鋼筋被夾緊部位的鐵銹和油污 2、消除電極內(nèi)表面的氧化物 3、改進(jìn)電極糟口形狀，增大接觸面積 4、夾緊鋼筋 |
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接頭彎折或軸線偏移 |
1、正確調(diào)整電極位置 2、修整電極鉗口或更換已變形的電極 3、切除或矯直鋼筋的彎折外 |
5質(zhì)量檢查與驗(yàn)收
1、分批
在同一臺班內(nèi)，由同一焊工完成300個(gè)同級別、同直徑鋼筋焊接接頭應(yīng)作為一批。當(dāng)同一臺班內(nèi)焊接的接頭數(shù)量較少時(shí)，可在一周之內(nèi)累計(jì)計(jì)算；累計(jì)如仍不足300個(gè)接頭，應(yīng)按一批計(jì)算。
2、外觀檢查
應(yīng)從每批抽查10％，且不得少于10個(gè)的接頭作外觀檢查。檢查結(jié)果就符合下列要求：
（1）接頭處不得有橫向裂紋。
（2）與電級接觸處的鋼筋表面，對于Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級鋼筋，不得有明顯燒傷；對于Ⅳ級鋼筋，不得有燒傷。在負(fù)溫度條件下進(jìn)行閃光對焊時(shí)，對于Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級鋼筋，均不得有燒傷。
（3）接頭處的彎折角不得大于4°。
（4）接頭處的軸線偏移不得大于鋼筋直徑的0.1倍，且不得大于2mm。
經(jīng)過外觀檢查，如發(fā)現(xiàn)有一個(gè)接頭不符合要求，就應(yīng)對全部接頭進(jìn)行檢查，剔出不合格接頭，切除熱影響區(qū)后重新焊接。
3、力學(xué)性能試驗(yàn)
（1）取樣
從每批接頭中任意切取6個(gè)試件，其中3個(gè)做拉伸試驗(yàn)，3個(gè)做彎曲試驗(yàn)。
（2）拉伸試驗(yàn)
1）對試驗(yàn)結(jié)果的要求：3個(gè)熱軋鋼筋接頭試件的抗拉強(qiáng)度均不得低于該級別鋼筋規(guī)定的抗拉強(qiáng)度；余熱處理鋼筋按Ⅲ級鋼筋規(guī)定，即接頭試件的抗拉強(qiáng)度不得低于570N/mm2（見表2-10）。此外，應(yīng)至少有2個(gè)試件斷于焊縫之外，并呈延性斷裂。
2）評定：當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果有1個(gè)試件的抗拉強(qiáng)度低于上述規(guī)定值，或有2個(gè)試件在焊縫或熱影響區(qū)發(fā)生脆性斷裂時(shí)，應(yīng)再取6個(gè)試件進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。復(fù)驗(yàn)結(jié)果若仍有1個(gè)試件的抗拉強(qiáng)度低于規(guī)定值，或有3個(gè)試件斷于彎曲中心點(diǎn)，彎心直徑見表4-13。當(dāng)彎至90°時(shí)，至少有兩個(gè)試件不得發(fā)生破斷（表中d為鋼筋直徑）。
彎曲試驗(yàn)所用的彎心直徑 表4-1
| 鋼筋級別 | Ⅰ級 | Ⅱ級 | Ⅲ級 | Ⅳ級 | ||||
| 鋼筋直徑
(mm) |
≤25 | ＞25 | ≤25 | ＞25 | ≤25 | ＞25 | ≤25 | ＞25 |
| 彎心直徑 | 2d | 3d | 4d | 5d | 5d | 6d | 7d | 8d |
如試驗(yàn)結(jié)果有2個(gè)試件發(fā)生破斷，應(yīng)再取6個(gè)試件復(fù)驗(yàn)。復(fù)驗(yàn)結(jié)果若仍有3個(gè)試件發(fā)生破斷，應(yīng)確認(rèn)該批接頭為不合格。
選于《鋼筋工手冊》一書。略有修改
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