Сварка арматуры ванным способом

Для укрепления бетона используется металлическая арматура разного размера. Надежность фундаментных и несущих стеновых конструкций, тоннелей, мостовых опор обеспечивают каркасы из арматуры. Они заливаются строительной смесью на основе цемента, образуя железобетон. Существуют различные технологии соединения стальных прутков.

Самым надежным и часто применимым считается ванная сварка, получаемый этим методом шов способен выдержать большие статические и динамические нагрузки без нарушения целостности структуры, отвечает высоким требованиям ГОСТ 14098, действующим в гражданском строительстве. Сваркой ванным способом соединяют рельсы, толстостенный легированный прокат. Этот высокотемпературный метод стыковки металла используют во многих отраслях.

Способы соединения арматуры

В строительстве существует несколько технологий получения сплошного арматурного прутка.

Механический способ соединения стыков предусматривает применение прессованных муфт или отрезков трубы. Для фиксации стыка методом обжима применяется гидравлический пресс. Для ускорения процесса изготавливают муфты с перегородкой, ее просто надевают на пруток, в другой конец вставляют следующий. Вес конструкции, металлоемкость железобетона при таком методе крепления арматурных прутков возрастает. Муфты необходимо выбирать по типоразмеру арматурного стержня, для пресса под каждый размер делается сменный штамп.

Стальные прутки классов А400 и АIII крепят между собой внахлест с помощью специальных лапок, используют вязальную проволоку, стандартные крючки. Механический метод стыковки применяют только потому, что прутки этих марок нельзя сваривать.

Среди высокотемпературных методов получения неразъемных стыков самым надежным считается сварка арматуры ванным способом. В процессе формирования соединения не образуется продольных трещин, характерных для многошовной сварки. Технология горячей стыковки с использованием накладки для сварки арматуры металлозатратная, расходы на материалы увеличиваются на 5-7 %. При сваривании стержней встык образуется слишком хрупкое соединение, которое не обладает нужной прочностью.

Принцип сварки ванным способом

Метод сварки ванным способом применяют для металлических полос с сечением до 50 мм, крепления толстостенных фланцев, стыковки прутков. Диапазон диаметра арматуры – от 20 мм до 10 см.

Классификация ванной сварки:

• дуговая ручная с размещением выпусков в стальной скобе;
• полуавтоматическая, сварочная ванна формируется в керамической форме, в этом случае исключаются затраты на накладки, экономятся электроды, формируется аккуратный стык;
• ванно-шлаковая, для нее используется формочка из медесодержащих сплавов.

При возведении металлических каркасов железобетонных фундаментов, несущих стен, туннелей, опор стыковку арматуры чаще производят ручным методом. Что это такое с точки зрения технологии: принудительное формирование плотного шва в месте стыка двух стержней.

При ванной сварке создается необходимый запас прочности прутка по всей длине каркаса. Соединение устойчиво на изгиб, кручение. Смещение осей соединяемых стержней не превышает 5% их диаметра.

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.

Недостатки

Особенностью выполнения ванной сварки является соблюдение непрерывности процесса. Необходимо следить, чтобы разогрев охватывал всю зону контакта. Ванный метод требует профессиональной подготовки. Еще один минус – использовать стальную форму можно только один раз. Медные ванночки многоразовые, но они дорогие. К недостаткам также относят обязательный подготовительный этап, он увеличивает временные затраты.

Ванночки для сварки

Они бывают литые и штампованные, их делают из стали или медных сплавов. По стоимости они несопоставимы, медные намного дороже. Принцип их использования одинаковый: они должны удерживать расплав, образуемый в зоне стыка, от растекания. По форме это сегмент цилиндра, охватывающий до ¾ поверхности прутка. Используются многоразовые и одноразовые ванночки для сварки арматуры. При соединении арматуры чаще применяются металлические формы. Они создают дополнительный резерв прочности металлоконструкций по всей длине, считаются расходным материалом. Медные сплавы долговечные. Допускается использование ванной из цветных металлов до 150 сварок.

Процесс ванной сварки

Для сварочного процесса потребуется:

• однофазный или трехфазный аппарат на 220 вольт;
• ванночка или форма для образования шва;
• баллон с инертным газом для создания защитной среды в случае соединения легко окисляемых сплавов;
• от 1 до 4 двухмиллиметровых электродов на одну ванну в зависимости от толщины прутка;
• щиток и другие средства индивидуальной защиты сварщика.

Основные этапы технологического процесса:

1. к пруткам в зоне соединения прихватывается стальная скоба;
2. под воздействием дуговой волны в сварочной ванне электрод формирует зону расплава;
3. концы прутка расплавляются, образуется однородная жидкая структура;
4. при охлаждении идет процесс кристаллизации сварочной ванны, получается шов.

Сварочная ванна формируется в любом положении стержней арматуры. Для горизонтальных соединений в качестве скобы используются металлические накладки. Вертикальные стыки свариваются с применением штампованной формы. Её крепят на нижний стержень. Электродом, совершая вертикальные движения, заполняют зазор, наполняют расплавом ванну. Для выпуска шлака форму прожигают, затем отверстие заваривают. Наплыв должен закрывать концы стальных стержней.

Технология сварки предполагает предварительную подготовку поверхностей. Железными щетками концы стальной арматуры следует очищать от ржавчины, грязи и пыли. От чистоты поверхности зависит прочность сварного соединения.

Минимальная длина выпуска стержней – 30 мм. В этой зоне формируется соединение. Максимальный размер зазора кратен толщине электрода. Он не должен превышать 1,5 диаметра. Стержни в сварной ванночке или форме располагаются соосно.

Особенности метода и область применения

При сварке ванным способом образуются шлаковые соединения. Концы прутков образуют с расплавленным электродом однородный сплав, отличающийся по химическому составу от образующих элементов. Шлак служит защитой расплава от окисления воздухом. Для низкоуглеродистых сталей при сварке используется инертный газ, в этом случае шлак активнее пузырится. Корка на шве – хороший показатель прочного соединения. Он легко убирается при постукивании.

Еще одной особенность сварки считается положение электрода в процессе работы: он не должен стоять неподвижно, им совершают колебательные движения, заползая на кромки стыка, чтобы расплав равномерно заполнял ванночку.

Метод применяется во многих отраслях, где требуются прочные соединения металлических деталей толщиной свыше 20 мм. Максимальный размер свариваемого арматурного прутка 100 мм. Массивные железобетонные объекты требуют мощных каркасных конструкций.

Ванным способом удобно варить тавровые балки, сложный профиль. Для формирования зазора нужного размера используют зажимные кондукторы, они фиксируют скрепляемые части в нужном положении. Этот метод соединения металла находит широкое применение:

• в гражданском, промышленном и оборонном строительстве;
• машиностроении при создании движущихся узлов, работающих под нагрузкой;
• нефтедобывающей отрасли;
• горнорудной промышлености;
• в сфере железнодорожного транспорта,
• промышленных предприятиях.

Обладая определенными навыками, имея сварочное оборудование, стыковое соединение металлических элементов можно сделать самостоятельно. Для этого применяются типовые электроды, ванночку нужной формы можно изготовить из медной пластины.