Арматура представляет собой прутки разного диаметра, имеющие ровную и ребристую поверхность. Арматура – востребованный конструкционный элемент, применяющийся во многих сферах.
Данный строительный материал используется в следующих отраслях:
- изготовление железобетонных конструкций бытового и промышленного профиля: фундаменты, несущие стены, перекрытия и колонны;
- устройство специальных гидротехнических сооружений;
- возведение каркасов;
- производство металлических сеток различного назначения;
- обустройство пешеходных зон, дорожных покрытий.
- создание других важных изделий.
Следует выделить основные преимущества арматуры:
- простота и легкость использования;
- высокая прочность;
- большой коэффициент теплопроводимости;
- обширный выбор прутков в зависимости от диаметра, профиля сечения, принципа применения, назначения, способа производства и т.д.;
- долговечность арматурных конструкций.
ВНИМАНИЕ! Сразу предупреждаем, что если сказанное в данной статье противоречит сказанному в полученном вами техническом задании по сварке ответственной конструкции, делайте как указано в проекте. Эта страница содержит информацию, применимую к малоэтажному строительству и использованию арматуры в декоративных изделиях.
Особенности сваривания
Процесс сваривания арматуры обладает особенностями: сварочный шов при перекрестном сваривании имеет небольшую длину из-за маленькой площади соприкосновения, в результате сварки данного материала возникает перпендикулярное соединение. Это соединение может образовать некий рычаг, основная нагрузка которого ложится на место сварного шва.
Данные специфические характеристики требуют специального подхода. Для этого существует несколько способов сварки арматуры. Правильный выбор необходимой технологии сможет обеспечить сокращение издержек и гарантирует качественный результат.
Содержание
- Определение, схема и разновидности стыковой сварки
- Стыковая сварка сопротивлением
- Стыковая сварка оплавлением
- Сущность процесса контактной стыковой сварки
- Нагрев свариваемого металла
- Пластическая деформация металла
- Технологические возможности стыковой сварки
- Свариваемые материалы и требования к конструкциям
- Подготовка к сварке
- Выбора параметров режима сварки
- Обработка соединений после сварки
- Машины для сварки
- Системы управления оборудованием
- Приспособления и оснастка
- Обработка соединений после сварки
Контактная стыковая сварка — это высокотехнологичный и, по большей части, автоматизированный способ соединения деталей. Доля стыковой сварки оплавлением составляет, примерно, 10% от всей контактной сварки, применяемой на практике. Данный способ сварки относится к электротермодеформационным процессам, согласно ГОСТ 2601, но, в отличие от точечной и шовной контактной сварки, соединение можно получить при помощи глубокой пластической деформации без расплавления металла.
Способы
Существует несколько методов сварки арматуры. Каждый способ применяется в зависимости от конкретной ситуации и для решения определенных задач.
Электродуговая сварка
Электродуговая сварка используется специалистами в следующих ситуациях:
- работа с арматурой большого диаметра;
- скрепление арматуры из сталей разных марок.
Сварщику следует применять электроды, состав которых схож с составом свариваемых изделий, а также сварочный трансформатор, инвертор или иной источник сварочного тока.
Главным преимуществом является возможность использования обычного сварочного оснащения. Основной недостаток – соединения, созданные этим методом, не способны выдерживать повышенные нагрузки. Используется технология сварки арматуры ручной дуговой сваркой при монтаже каркасов, металлических конструкций и сеток.
Внахлест
Следующий метод – сварка внахлест, которая производится при помощи одного иди двух фланговых швов. По сути, данный способ можно охарактеризовать как стыковка арматуры сваркой, проводящаяся в продольной плоскости.
Следует указать, что чем больше нахлест арматуры при сварке, тем большей прочностью отличается конструкция. При этом необходимо учитывать, что сваривание проводится с двух противоположных сторон соединения.
Иногда это создает неудобства при выполнении процедуры. Например, один сварной шов расположен с верхней стороны двух рабочих прутков, а другой – снизу. Таким образом, до второго соединения сложно или невозможно добраться и шов получается ненадежным. Поэтому данный метод можно использовать только в тех случаях, когда готовое изделие не будет подвергаться значительным нагрузкам.
Нужно правильно подобрать диаметр электродов. Арматура диаметром 5-8 мм. варится стержнем диаметром 3 мм. Для 8-10 мм. понадобится 4-хмиллиметровый расходник. Прутки диаметром более 10 мм. – электроды диаметром 5 мм.
Важно! Данная технология не применяется для сваривания стали, диаметр которой превышает 20 мм.
Встык ванным способом
Для сваривания арматуры встык применяется ванный способ. Для этого метода исполнителю понадобится специальное приспособление. Ванночка (скоба-накладка для сварки арматуры) служит барьером для стекания расплавленного металла. Суть процесса состоит в том, что свариваемые концы стержней арматуры располагаются внутри ванночки. Затем их поочередно плавят электродами. Электрод должен слегка касаться стержня, так как сварка проводится при больших величинах тока.
Для материалов диаметром 5-6 мм. применяется ток в 400-450 А. Низкие температуры способствуют увеличению тока ещё на 10-15 %. Наплавленный металл заполняет ванночку и происходит скрепление двух стержней в одно монолитное соединение.
Следует отметить, что данный метод является наиболее предпочтительным из-за минимальных затрат сварочных материалов и металла, а также благодаря получению прочных и надежных конструкций. Ещё одно достоинство ванного способа – возможность работы с арматурой большого диаметра – 20-100 мм.
Скобы бывают трех видов, разделение осуществляется в зависимости от сырьевого материала. Стальные формы являются неразъемными, т.е. ванночка становится частью сварной конструкции. Медные и графитовые накладки снимаются с места соединения после выполнения работ. Позже их можно будет применять повторно. Графитовые формы перед применением необходимо прокаливать, так как они легко впитывают в себя влагу.
Какие марки электродов применяются для работы с различными видами арматуры будет указано далее.
Сварочные методики
Для сварки арматуры применяется несколько технологий. Основные методики — сварка арматуры ванным способом, сварное соединение внахлест, создание крестообразных соединений, контактная технология. Ниже мы рассмотрим каждую методику более подробно.
Встык ванным методом
Ванная сварка арматуры — оптимальный метод сварения арматурных прутков. Ванночкой называют U-образную скобу, к которой будет привариваться стальные прутки. Ванная технология позволяет получить качественный надежный шов, который не растрескается под действием механических ударов или химически активных веществ. К тому же ванная технология уменьшает контакт прутков с окружающей средой, поэтому риск коррозии в данном случае будет минимальным.
Сварочные работы проводятся так:
- С помощью металлической щетки нужно зачистить края стержней на 3-4 сантиметра (у концов должен появиться характерный металлический блеск). Для более качественной, быстрой обработки щетка должна иметь оцинкованное покрытие. После зачистки нужно промыть и обезжирить края, чтобы они стали чистыми.
- Теперь нужно поместить края внутрь ванночки. Некоторые мастера для более надежной фиксации обвязывают ванночку проволокой, а во время сварки проволока быстро удаляется из активной зоны. Новичкам манипуляции с проволокой делать не рекомендуется, поскольку есть большой риск приваривания проволоки к поверхности ванночки.
- Сварку следует проводить на высоких токах (оптимальная сила тока — 400 ампер при диаметре электрода 5 миллиметров) с помощью автоматического или полуавтоматического оборудования. Сперва выполняется плавление края одного прутка — потом второго. После этого операция повторяется до тех пор, пока ванночка полностью не покроется расплавленным металлом.
Главным преимуществом ванной технологии является небольшой расход расходного материала. Еще один крупный плюс — возможность проведения сварочных работ при отрицательных температурах (силу тока нужно увеличить на 15-20%). В качестве ванночки могут использовать как стальные скобы, так и скобы из других металлических сплавов (медь, латунь, дюралюминий, чугун). Также допускается применение графитовых ванночек.
Сварка арматуры внахлест
Если сварная конструкция не будет подвергается серьезной механической нагрузке, то в таком случае можно применять сварение арматуры внахлест. Главные плюсы технологии — простота, высокая скорость работ, минимум расходных материалов, неплохая надежность. Нахлест арматуры при сварке должен быть полным, чтобы получился прочный большой шов. Сварочные работы рекомендуется проводить с нижнего, а не с верхнего положения (это обеспечит более активное расплавление металла в активной зоне). Также можно выполнять боковую сварку внахлест под углом наклона до 15-20 градусов.
Оптимальный алгоритм действий:
- Зачистите поверхность арматуры с помощью металлической щетки или грубой наждачной бумаги. Также рекомендуется сделать обезжиривание поверхности, чтобы получить высококачественный сварной шов в активной зоне.
- Наложите сварные прутки друг на друга. Оптимальный уровень нахлеста — от 15 до 30 сантиметров. Скреплять детали проволокой не рекомендуется, поскольку при нагреве проволока быстро расплавится.
- Выполните обварку сверху минимум в двух местах (по краям). Потом выполните обварку снизу (по центру).
Крестообразное сварение
Если делать большую объемную решетку, то можно выполнить крестообразную сварку арматурных прутков. Все работы нужно проводить в строго горизонтальном или вертикальном положении, чтобы прутки надежно давили друг на друга. Делать сварку под углом не рекомендуется, поскольку будет проблематично получить надежный качественный шов (расплавленный металл будет активно стекать или испаряться). Крестообразную технологию также не рекомендуется выполнять при отрицательной температуре окружающей среды.
Особенности крестообразной технологии:
- Оптимальным методом соединения прутков является дуговая сварка в среде защитных газов. Соединение арматуры следует выполнять короткими прихватами с короткой подачей дуги в активную зону.
- Во время подачи электрод должен находиться под углом 30-45 градусов относительно плоскости стержней. В противном случае расплавление будет идти менее активно, что увеличит время проведения работ и снизит качество шва.
- Для улучшения фиксации прутков можно приварить на арматуру прихватки. Накладывать их рекомендуется с двух сторон, чтобы зафиксировать детали как в нижнем, так и верхнем положении.
Контактная сварка
Точечная контактная сварка арматуры является надежным методом соединения прутков друг с другом. Для сварения требуется применения станкового сварочного оборудования, которое обладает большой массой. Поэтому на практике эта технология получила мало распространения, хотя ее часто применяют в фабричном производстве. Контактное точечное сварение выглядит так:
- Прутки помещаются в станок, который имеет вид промышленных клещей. Станочные клещи надежно фиксируют детали, а во время сварения их положение не меняется.
- Потом рабочий выполняет настройку станка с помощью электронной панели. Рабочий может выбрать все технологические особенности операции (сила тока, глубина обработки, температура нагрева).
- Потом рабочий запускает станок, который выполняет сварку контактным методом. При работе сдавливающие поверхности нагреваются до высоких температур, что приводит к расплавлению арматуры.
- Во время работы возможно перемещение прутков с помощью подвижной консоли. Новые станки могут также выполнять перемещение сдавливающих нагревателей, что делает такие станки более универсальными, простыми в использовании.
Соединение для фундамента
Как уже было сказано ранее, наиболее активно арматура применяется в строительной сфере, в частности при капитальном строительстве. Поэтому сварка арматуры для фундамента является популярным и востребованным процессом. Фундаменты несут значительные нагрузки, поэтому их прочность должна быть на высоком уровне. Перегрев металла приводит к изменению структуры и ослаблению прочностных характеристик. Следовательно, сварка должна проводится на специализированных предприятиях либо на строительных площадках высококвалифицированными исполнителями.
Таким образом, сварка арматуры для фундамента включает несколько этапов:
- ОТК проводит проверку качества материалов, некачественная арматура отбраковывается;
- стержни зачищаются от ржавчины и других загрязнений, подвергаются разметке и резке;
- заготовки соединяются в плоскую конструкцию путем прихватывания элементов;
- проверяется соответствие конструкции техническому плану;
- в случае несоответствия производится корректировка, в остальных случаях – определяется длина сварных швов и последовательность сваривания;
- окончательное соединение всей конструкции осуществляется также поэтапно: после сварки очередного шва следует дать ему остыть, проверить металл на наличие микротрещин.
Кроме этого, сварные арматурные конструкции применяются в малоэтажном строительстве. Следовательно, сварка арматуры для фундамента может проводится и в домашних условиях. В подобных случаях исполнителю понадобится простые сварочные устройства ручного или автоматического режима (например, инвертор).
Электроды
Для сварки арматурных стержней применяются электроды типов Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50А, Э55, Э60.
Наиболее востребованными и ходовыми марками являются:
- Электроды с основным покрытием УОНИ-13/45 применяются для сварки конструкций ответственного назначения из углеродистых и низколегированных сталей. Достоинства: шов обладает стойкостью к образованию трещин и высокими качественными характеристиками.
- ТМУ-21У используются для ручной дуговой сварки ответственных конструкций. Преимущества: состав обмазки электродов гарантирует хорошее качество сварки исоединения; небольшой уровень разбрызгивания; стабильность дуги; легкая отделимость шлака.
- УОНИ-13/55У предназначены для сварки арматуры ванным способом. Данная марка незаменима для обеспечения качественной сварки.
- Если исполнитель располагает сварочным аппаратом инверторного типа, то для сварки арматуры понадобится электроды марок АНО-21 и МР. Основные достоинства: доступность данных сварочных материалов, возможность осуществления сваривания по ржавчине, сварка может выполняться во всех пространственных положениях (кроме МР-3).
- Практика показывает, что электроды ОЗС-12 являются одним из лучших вариантов для работы с арматурой. Плюсы: возможна сварка изделий с небольшим количеством ржавчины; рутиловая обмазка предотвращает образование пор и предохраняет шов от попадания шлаков и окислений; высокая прочность соединений.
Основные требования
В местах сварки металл не должен терять прочность и пластичность. Некоторые стали, например, 35ГС, запрещено соединять данным методом, поскольку материал в зоне шва становится хрупким. Каркасы из таких стержней собирают с помощью вязальной проволоки или фиксаторов из пружинной стали.
Рекомендуем к прочтению Как сваривать автомобиль своими руками
Перед сваркой с арматуры удаляют грязь и пыль. При небольшом объеме работ ее зачищают до металлического блеска, что положительно отражается на качестве шва. На крупных стройках этого не делают, т.к. подобная подготовка влечет за собой существенное удорожание процесса и растягивание его во времени. Толщину электрода и сварочный ток подбирают так, чтобы избежать прожига стержня.
Технология стыковки и соединения ручной дуговой сваркой
При выполнении сварки арматурных стержней важно правильно выбирать оборудование и расходные материалы, тщательно проверять и контролировать их качество.
Следует учитывать особенности проведения работ, перечисленные ранее. При предъявлении повышенных требований к готовому изделию, нужно качественно выполнять каждое сварное соединение. Потому как даже один ненадежный шов может привести к неравномерному распределению нагрузки и повреждению всей металлической конструкции.
В отдельных случаях для повышения жесткости конструкции необходимо приваривать дополнительные ребра. Они повлияют на прочность в лучшую сторону.
Полезное видео
Предлагаем посмотреть ролик, но обязательно просим учесть сказанное выше про сварку ответственных конструкций и проектную документацию.
Способы сварки арматуры
Сварка таких металлических стержней для обустройства фундамента или иных целей может выполняться различными технологиями. Каждый из таких способов сварки имеет свои определенные недостатки и преимущества. Необходимо правильно выбирать ту или иную технологию, что и позволит существенно упростить выполняемые работы и обеспечить необходимую прочность конструкции.
Контактная сварка арматуры
Контактная сварка выполняется с помощью специального оборудования, которое обеспечивает непрерывное оплавление. При таком контактном методе работы не требуется проводить дополнительную обработку стержней и торцов изделия. Во время сварки торцы зажимаются в станке, после чего на них подается ток и начинается оплавление металла стержня. Необходимо учитывать тот факт, что такой контактный метод сварки может использоваться исключительно с толстыми заготовками. Современные установки для контактной сварки отличаются повышенной мощностью, что позволяет расплавлять торцы стержней любой толщины. Шлак при этом выдавливается автоматически, а полученное соединение отличается максимальной прочностью.
Дуговая сварка арматуры
Электродуговая технология может применяться с изделиями большого диаметра. Необходимо в данном случае использовать электроды, которые по своему составу соответствуют свариваемым элементам. Также вам необходимо использовать в работе мощный трансформатор. Такая технология соединения используется при монтаже каркаса, металлоконструкций и производстве сетки.
Сварка внахлест арматуры выполняется одним или двумя фланговыми швами. Для выполнения такой работы могут потребоваться круглые накладки. Использование таких накладок увеличивает в два раза количество фланговых швов. Для обеспечения качественного соединения длина шва в данном случае должна быть не меньше десяти диаметров стержня.
Ванная сварка арматуры
В том случае, если необходимо выполнить соединение заготовок толщиной больше 2 сантиметров используются специальные ванночки для сварки. Такие ванночки не позволяют растекаться расплавленному металлу. Сварка арматуры встык выполняется в медной съемной ванне. При этом зазор между стержнем при выполнении сварки составляет не больше 80% диаметра арматуры. Соединение выполняется с использованием электродов, которые приближены по своему составу к основному материалу.
В последние годы распространение получил электрошлаковый метод, который позволяет существенно снизить расход электродов и уменьшает стоимость выполняемой работы. Стержни выкладывают в медную форму, между концами арматуры оставляется небольшой зазор. В последующем такой зазор заполняется флюсом, а для расплавления подается электрический ток. Рабочий ток расплавляет основной металл, что обеспечивает прочное соединение металлических элементов.
Выбор режима работы
Следует сказать, что качество выполненной сварки во многом зависит от того насколько правильно подобрано оборудование и его режим работы. Увеличение или уменьшение показателей сварочного тока приведет к существенному ухудшению качества соединения. Выбирать те или иные режимы сварки необходимо с учетом диаметра прутка арматуры, класса используемой стали и ряда других важных характеристик.
Меры безопасности
Сварка арматуры, как и других изделий и конструкций, требует соблюдения правил безопасности. Это является гарантией качественного осуществления работ и обеспечивает необходимый результат. Этап подготовки включает подгонку, зачистку и обточку торцов металлических изделий.
Исполнитель в обязательном порядке должен использовать средства защиты: маска, спецодежда и краги.
Оборудование должно быть исправным и иметь заземление. Недопустимо проводить сваривание в условиях высокой относительной влажности.
Особого упоминания требуют меры безопасности при проведении сварочных работ на высоте.
Как следует осуществлять на высоте
Сварочные работы на высоте следует выполнять в соответствии с правилами техники безопасности. Следует особо подчеркнуть несколько важных моментов:
- сваривание арматуры на высоте необходимо осуществлять с лесов, подмостей, навесных люлек или приставных лестниц, имеющих площадки с ограждениями и настил из несгораемых материалов;
- при невозможности установки вышеперечисленных средств, работы можно вести с ранее смонтированных конструкций с ограждениями, к которым можно прикрепить предохранительные пояса (они применяются при работах на высоте свыше 1,5 метров);
- при выполнении работ в несколько ярусов, необходимо присутствие ограждающих устройств. Щиты и настилы предотвращают попадания брызг металла и искр на работающих на нижних уровнях;
- сварщик должен использовать специальные приспособления для переноски инструментов и электродов, а также для сбора огарков;
- сварочное оснащение должно иметь защитное от брызг, пыли и осадков исполнение; если его нет – следует соорудить навес из несгораемых материалов;
- если никакой защиты нет, то сварочные работы во время дождя и снега не ведутся;
Классы арматуры и электроды
Существует большое разнообразие классов арматурных стержней. Наиболее распространенным типом является А500С. Буква “А” в обозначении подразумевает, что это горячекатаная сталь, число 500 указывает на предел текучести, “С” – арматура свариваемая. Преимущества данного типа арматуры:
- сварка арматуры А500С может осуществляется электродуговым способом;
- улучшенная прочность и пластичность;
- отсутствие хрупких мест;
- достаточно низкая себестоимость.
Электроды для сварки арматуры А500С должны быть предназначены для работы с низкоуглеродистыми сталями. Кроме этого, для данного материала следует применять сварочные материалы следующих типов: Э42А, Э46А, Э50А, Э55. Выбор электрода зависит от того, какой метод сварки исполнитель будет применять.
Ещё один востребованный класс – А400. Данный вид металлопроката также является горячекатаным, предел текучести составляет 400 МПа.
Следует отметить, что сварка арматуры А400 не производится.
Если существует необходимость в осуществлении сварных соединений, то следует использовать А400С – одну из разновидностей А400. Арматура А400С была создана с целью удешевления производства, а также для уменьшения количества отходов. Применяется, в основном, в малоэтажном строительстве, при обустройстве дорожного полотна и при изготовлении железобетонных конструкций.
Подбор оптимального режима
На проведение сварки и прочность образовавшего соединения влияет ряд факторов. Наиболее значимые из них:
- марка электрода и его диаметр;
- величина сварочного тока и его полярности;
- скорость ведения электродом;
- количество проходов.
Основной величиной, влияющей на качество шва, является сила сварочного тока и его полярность. Правильный выбор этих параметров обеспечивает высокую производительность.
В зависимости от толщины металла прутков и выбранного диаметра электродов для сварки арматуры осуществляется регулировка силы тока. Стандартные показатели, указанные на пачке с электродами, должны выставляться немного меньше.
Подбирая полярность, предпочтение отдается ее обратной величине, что позволит избежать большого разогрева и прожогов. Сварщик должен поддерживать скорость движения с учетом небольшого возвышения металла над кромкой деталей.
Для арматуры используют электроды таких марок, как УОНИ-13 55 и ДСК50. Хорошо зарекомендовали себя ОЗС-12. Но чаще всего используют проверенные и недорогие марки МР-3 и АНО-21.
