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產(chǎn)生的電阻熱，使金屬熔化，產(chǎn)生強烈飛濺，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)焊機容量、鋼筋級別等具體情況而定，應符合表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：將鋼筋夾緊在對焊機的鉗口上，接通電源后，使兩鋼筋端面局部接觸，此時鋼筋端面的接觸點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；當舊的接觸點爆破后，又形成新的接觸點，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（以一定送進速度適應其焊接過程的燒化速度）。鋼筋經(jīng)過一定時間的燒化，使其焊口達到所需要的溫度，并使熱量擴散到焊口兩邊，形成一定寬度的溫度區(qū)，這時，以相當壓力予以頂鍛，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、預熱閃光焊
在鋼筋直徑或級別超出表4-10的規(guī)定時，如果鋼筋端面較平整，則宜采用預熱閃光焊。
預熱閃光焊的工藝方法：在進行連續(xù)閃光焊之前，對鋼筋增加預熱過程。將鋼筋夾緊在對焊機的鉗口上，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，拉開時產(chǎn)生瞬時的閃光。經(jīng)上述反復多次，接頭溫度逐漸升高，實現(xiàn)了預熱過程。預熱后接著進行閃光與頂鍛，這兩個過程與連續(xù)閃光焊一樣。
采用UN2-150型或UN17-150-1型對焊機進行大直徑鋼筋焊接時，宜首先采取鋸割或氣割方式對鋼筋端面進行平整處理；然后采用預熱閃光焊工藝，并應符合下列要求：閃光過程應強烈、穩(wěn)定；頂鍛凸塊應墊高；應準確調(diào)整并嚴格控制各過程的起點和止點。
3、閃光-預熱閃光焊
適用于鋼筋端面不平整的情況。閃光-預熱閃光焊是在預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，應采用預熱閃光焊或閃光-預熱閃光焊工藝進行焊接。當接頭拉伸試驗結(jié)果發(fā)生脆性斷裂，或彎曲試驗不能達到要求時，尚應在焊機上進行焊后熱處理，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）應采用最低的變壓器級數(shù)，進行脈沖式通電加熱：每次脈沖循環(huán)包括通電時間和間歇時間宜為3s。
（3）焊后熱處理溫度就應在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
對焊機由機架、導向機構(gòu)、動夾具、固定夾具、送進機構(gòu)、夾緊機構(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。
對焊機的全部基本部件緊固在機架上，機架具有足夠剛性，并且用強度很高的材料（鑄鐵、鑄鋼，或用型鋼焊成）制作，故在頂鍛時不會導致被焊鋼筋產(chǎn)生彎曲；導軌是供動板移動時導向用的，有圓柱形、長方體形或平面形的多種。
送進機構(gòu)的作用是使被焊鋼筋同動夾具一起移動，并保證有必要的頂鍛力；它使動板按所要求的移動曲線前進；并且在預熱時能往返移動；在工作時沒有振動和沖動。按送進機構(gòu)的動力類型，有手動杠桿式、電動凸輪式、氣動式以及氣液壓復合式等幾種。
夾緊機構(gòu)由兩個夾具構(gòu)成，一個是不動的，稱為固定夾具；另一個是可移動的，稱為動夾具。固定夾具直接安裝在機架上，與焊接變壓器次級線圈的一端相接（電氣上與機架是絕緣的）的；動夾具安裝在動板上，可隨動板左右移動，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偏心輪夾緊、手動螺旋夾緊等，也有用氣壓式、液壓式及氣液壓復合式等幾種。
常用對焊機的技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-11。表中計量單位L是容積“升”。表中UN2-150型對焊機的動夾具傳動方式是電動凸輪式，UN17-150-1型的是氣液壓復合式，其余三種型號的是手動杠桿擠壓彈簧。表中可焊鋼筋最大直徑的取值根據(jù)鋼筋強度級別按相應欄中數(shù)的范圍選用。
常用對焊機的技術(shù)數(shù)據(jù) 表4-11
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項目 |
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 動夾具間最大行程 連續(xù)閃光焊時鋼筋最大直徑 預熱閃光焊時鋼筋最大直徑 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-預熱留量
（1）調(diào)伸長度：指鋼筋焊接前兩個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）預鍛留量：指在閃光過程結(jié)束時，將鋼筋頂鍛壓緊后接頭處擠出金屬而導致消耗的鋼筋長度。
（4）預熱留量：預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
（1）閃光對焊應選擇調(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)閃光焊的留量應包括燒化留量、有電頂鍛留量和無電頂鍛留量；閃光-預熱閃光焊的留量應包括一次燒化留量、預熱留量、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，應隨著鋼筋級別的提高和鋼筋直徑的加大而增長。當焊接Ⅲ級、Ⅳ級鋼筋時，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，頂鍛時所需壓力較大；當長度過大時，加熱區(qū)變寬，若鋼筋較細，容易發(fā)生彎曲）。
（3）燒化留量的選擇應根據(jù)焊接工藝方法確定。采用連續(xù)閃光焊接時，燒化過程應較長（以獲得必要的加熱）。燒化留量應等于兩根鋼筋在斷料時切斷機刀口嚴重壓傷部分（包括端面的不平整度），再加8mm。
采用閃光-預熱閃光焊時，應區(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切斷機刀口嚴重壓傷部分，二次燒化留量不應小于10mm。
采用預熱閃光焊時，燒化留量不應小于10mm。
（4）需要預熱時，宜采用電阻預熱法。預熱留量應為1～2mm，預熱次數(shù)應為1～4次；每次預熱時間應為1.5～2s，間歇時間就為3～4s。
（5）頂鍛留量應為4～10mm，并應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，頂鍛留量宜增大30％。
（6）變壓器級數(shù)應根據(jù)鋼筋級別、直徑、焊機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）進行閃光對焊時，與熱軋鋼筋比較，應減小調(diào)伸長度，，提高焊接變壓器級數(shù)，縮短加熱時間，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的性能各異。一般情況下，閃光速度應隨鋼筋直徑增大而降低，并在整個閃光過程中要由慢到快；頂鍛速度應愈快愈好；頂鍛壓力應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，但焊接時如火花過大并有強烈聲響，應降低變壓器級數(shù)。
4操作要領(lǐng)
要求被焊鋼筋平直，經(jīng)過除銹，安裝鋼筋于焊機上要放正、夾牢；夾緊鋼筋時，應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；燒化過程應該穩(wěn)定、強烈，防止焊縫金屬氧化；頂鍛應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，宜按表4-12查找原因和采取措施，及時消除。
閃光對焊異常現(xiàn)象、焊接缺陷及消除措施 表4-12
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異常現(xiàn)象和焊接缺陷 |
措 施 |
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燒化過分劇烈并產(chǎn)生強烈的爆炸聲 |
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、增大預熱程度 2、加快臨近頂鍛時的燒化程度 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、減小預熱程度 2、加快燒化速度，縮短焊接時間 3、避免過多帶電頂鍛 |
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接頭區(qū)域裂紋 |
1、檢驗鋼筋的碳、硫、磷含量；若不符合規(guī)定時應更換鋼筋 2、采取低頻預熱方法，增大預熱程度 |
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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)量檢查與驗收
1、分批
在同一臺班內(nèi)，由同一焊工完成300個同級別、同直徑鋼筋焊接接頭應作為一批。當同一臺班內(nèi)焊接的接頭數(shù)量較少時，可在一周之內(nèi)累計計算；累計如仍不足300個接頭，應按一批計算。
2、外觀檢查
應從每批抽查10％，且不得少于10個的接頭作外觀檢查。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。在負溫度條件下進行閃光對焊時，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)有一個接頭不符合要求，就應對全部接頭進行檢查，剔出不合格接頭，切除熱影響區(qū)后重新焊接。
3、力學性能試驗
（1）取樣
從每批接頭中任意切取6個試件，其中3個做拉伸試驗，3個做彎曲試驗。
（2）拉伸試驗
1）對試驗結(jié)果的要求：3個熱軋鋼筋接頭試件的抗拉強度均不得低于該級別鋼筋規(guī)定的抗拉強度；余熱處理鋼筋按Ⅲ級鋼筋規(guī)定，即接頭試件的抗拉強度不得低于570N/mm2（見表2-10）。此外，應至少有2個試件斷于焊縫之外，并呈延性斷裂。
2）評定：當試驗結(jié)果有1個試件的抗拉強度低于上述規(guī)定值，或有2個試件在焊縫或熱影響區(qū)發(fā)生脆性斷裂時，應再取6個試件進行復驗。復驗結(jié)果若仍有1個試件的抗拉強度低于規(guī)定值，或有3個試件斷于彎曲中心點，彎心直徑見表4-13。當彎至90°時，至少有兩個試件不得發(fā)生破斷（表中d為鋼筋直徑）。
彎曲試驗所用的彎心直徑 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 |
如試驗結(jié)果有2個試件發(fā)生破斷，應再取6個試件復驗。復驗結(jié)果若仍有3個試件發(fā)生破斷，應確認該批接頭為不合格。
選于《鋼筋工手冊》一書。略有修改
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