Технология соединения с помощью ванной сварки

Технология сварки ванным способом

В основном проводится ванная сварка арматуры. Свое название она получила благодаря использованию в технологии расплавленного металлического сплава, находящегося в ограниченной концами соединяемых деталей и накладкой в виде скобы области. Это напоминает ванну, наполненную водой. Жидкий металл состоит из расплавов электрода и соединяемых концов изделий.

Накладки в виде скоб используются для того, чтобы расплав не мог растекаться во время проведения сварки. Дополнительно с торцов скобы устанавливаются ограничители, обеспечивающие защиту от растекания шлаковой фракции по поверхности стержня. Скобы–накладки и ограничители производятся из низкоуглеродистых сталей. После выполнения работ они остаются в области шва. Применяют также съемные ванночки для сварки арматуры, выполненные из медных сплавов (кроме латуни и бронзы), а также керамические и графитовые. Они являются формами многоразового использования.

Выполняется сварка с помощью одного электрода или несколькими соединенными пластиной электродами (гребенкой) или электродным держателем

Ванночка для сварки арматуры

Технология позволяет стыковать горизонтально, наклонно и вертикально расположенные стержни.

При горизонтальном расположении изделий для создания ванны стальную скобу приваривают к области соединяемых арматурных стержней в месте их стыка.

Расстояние между свариваемыми торцами изделий должен составлять 1,5-2 диаметра используемых электродов с покрытием.

При соединении вертикально расположенных стержней применяют штампованную стальную форму, которую приваривают к торцу изделия, расположенного снизу. Затем производят расплавление его сечения с помощью дуги. После этого торец верхнего стержневого элемента прихватывают к расплавленому нижнему сечению и продолжают дальнейшее расплавление соединяемых частей. Происходит постепенное заполнение формы образующимся общим расплавом.

Для того, чтобы освободиться от шлака, делают отверстие в форме с помощью прожигания стенки. После проведения сварки его заваривают.

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.

Особенности выполнения сварки

Чтобы Вы могли понять, как правильно выполняется сварка ванным способом, нужно узнать тонкости процесса.

Особенностью выполнения такой сварки является непрерывность процесса. При этом образующиеся после расплавления металла пузыри, состоящие из инертного газа, и шлаки собираются на поверхности металла. Это значительно улучшает качество стыкового соединения.

Расплавить кромочные части соединяемых деталей возможно только при достижении температуры плавления. Для металлов она имеет очень высокий показатель и получается с помощью плазменной дуги. Сварочная работа должна проходить так:

• Сначала нужно провести возбуждение дуги, которое возникает при контакте рабочего электрода с металлом. Другой электрод сварочного агрегата предварительно крепится к металлу. При соприкосновении с поверхностью рабочий электрод замыкает цепь, создавая ток в сотни ампер и возбуждая тем самым сварочную дугу.
• Затем выполняется сама сварка. Рабочим электродом с возбужденной дугой медленно водят над поверхностью кромок деталей, расплавляя их путем разогрева до температур в тысячи градусов. Сам конец рабочего электрода также подвергается расплавлению.
• Полученный расплав создает «сварочную ванну» в замкнутом пространстве. В результате химических процессов между компонентами расплава (торцевых частей и электрода) происходит образование нового сплава. Шлаковые отложения на поверхности и газовые выделения являются благоприятным фактором, т. к. они защищают расплав от соприкосновения с атмосферой до момента его окончательного застывания.
• При отвердевании нового сплава образуется прочное соединение деталей. На поверхности «правильного шва» соединения должна образоваться ровная корка из шлаковых компонентов.
• Иногда сварщики, пока металл не отвердел окончательно, обстукивают шов, чтобы снять появившееся в металле при сварке напряжение.
• Для получения качественного шва электрод при расплавлении не должен неподвижно располагаться в одном месте. Чтобы создать равномерный расплав, его необходимо двигать, прихватывая нерасплавленные части кромки и одновременно двигаясь поступательно по направлению шва.

Достоинства

В сравнении с другими технологиями высокотемпературной стыковки арматуры, ванный метод имеет ряд преимуществ:

• метод применим для неподвижных частей металлоконструкций, нет необходимости их поворачивать для создания соединения по всей поверхности;
• в процессе расплава происходит равномерный, а не точечный разогрев прутков;
• диагностику шва можно производить доступным гамма-лучевым методом;
• для работы используется обычное сварочное оборудование;
• в результате сварки образуется качественное соединение;
• затраты на расходные материалы минимальные – стальная форма служит дополнительным ребром жесткости;
• подобрать формы под размер прутка достаточно просто, они выпускаются в широком ассортименте.

Применяемое оборудование

Сварка арматуры ванным способом особого оборудования не требует. Она может проводиться при наличии:

1. Сварочного аппарата, служащего для

   
   понижения напряжения 220 вольт и создающего постоянный ток большой силы. В отличие от обычного трансформатора, он называется сварочным инвертором и имеет много дополнительных функциональных режимов. Сейчас выпускаются аппараты небольших размеров, которые можно использовать дома. Они отличаются высокочастотным напряжением в сотни КГц, преобразующим ток в постоянный.

2. Скобы-накладки (ванночки), которые подбираются в зависимости от вида шва и характера свариваемых изделий. Для горизонтальных соединений, например, используются скобы типов С14-Мn, С15-Рс, С16-Мо.
3. Для обеспечения защиты расплава в сварной ванне иногда требуется дополнительно создавать среду из инертного газа, т. к. этого требуют характеристики соединяемых материалов. Для этого используют небольшие баллоны с инертным газом, которые есть в продаже.
4. Плавящиеся электроды с покрытием из стальных, алюминиевых, медных и других сплавов. Для рядовых работ подойдут стержни марок МР-3 и АНО диаметром 2-4 мм, которые всегда есть в продаже. Для конструкций ответственного назначения используют стержни УОНИ.
5. Защитная маска (маска сварщика). Удобнее для работы маска, которую закрепляют на голове. Также нужна специальная одежда и перчатки, защищающие от ультрафиолетовых лучей и брызг расплавленного металла.

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! Применение алюминотермитной технологии для сварки рельс на железной дороге

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:

Преимущества и недостатки

Широкое использование ванной сварки объясняется ее преимуществами:

• технология не требует специального оборудования;
• она удобна, потому что может быть выполнена в любом расположении стыков;
• с помощью ванной сварки достигается единый прочный каркас конструкции без снижения ее жесткости;
• является экономичным видом сварки;
• может применяться для бытовых нужд.

К недостаткам ванно-шовной сварки можно отнести требование соблюдать непрерывность процесса, чтобы поддерживать жидкое состояние металла во время работы. Поэтому замену электродов во время процесса не рекомендуют. В случае необходимости такой замены выполнять это нужно очень быстро.

Несоблюдение температурного режима очень влияет на качестве шва. При слишком быстром охлаждении расплава может образоваться много шлака.

Также не нужно допускать слишком быстрого расплавления металла, поэтому дугу на электроде нужно периодически гасить.

Области использования

Применение ванной сварки распространяется на все сферы строительства и

машиностроения. Поэтому предприятия, деятельность которых связана с этими отраслями, часто занимаются сварочными работами. С помощью этой технологии производят сварку элементов конструкций не только в строительстве, но и в сельском хозяйстве, автомобильной промышленности, газовой и нефтяной отрасли.
Также ванная сварка широко используется при строительстве дачных домов и приусадебных построек, квартирном ремонте во время перепланировки и других бытовых работах.

Изучив тонкости ванной сварки, Вы можете попробовать выполнить ее самостоятельно. А если у Вас есть опыт таких работ, вы можете поделиться им в комментариях к этой статье.