Ванная сварка — принцип и назначение технологии
Рассмотрим, что представляет ванная сварка, какое оборудование нужно для ее проведения, преимущества и недостатки технологии, а также области ее применения.
Соединение металлических деталей с помощью сварки является наиболее надежным. Ее применяют во многих областях промышленности и в быту.
Наибольший интерес представляет часто применяемая ручная ванная сварка. Рассмотрим, что она собой представляет и какое оборудование нужно для ее проведения, преимущества и недостатки этой технологии, а также области ее применения.
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.
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.
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.
Применяемое оборудование
Сварка арматуры ванным способом особого оборудования не требует. Она может проводиться при наличии:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
Для чего используют этот метод
Ванный способ сварки применяется для соединения:
- металлических арматурных стержней, особенно большого диаметра от 20 до 100 мм;
- стыков толстостенных стальных фланцев, изготовленных из полос;
- стыков многорядных арматурных конструкций в железобетонных сооружениях.
Ванным способом проводят соединения конструкций большинства крупных железобетонных объектов, имеющих сложный каркас.
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
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.
Технология сварки арматуры ванным способом
Все строительные процессы имеют государственные стандарты, которые определяют, как их надо проводить. В стандартах четко обозначено, какие материалы должны использоваться, какие технологии и последовательность проводимых операций. Сварка арматуры – не исключение.
Как соединяются два прута арматуры сваркой ванным способом
Для данного строительного процесса был разработан ГОСТ под названием «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций». Стандарт введен в исполнении 1.07.92 г. под номером 14098-91. В нем есть две таблицы, определяющие требования ванной сварки арматуры, тема которой лежит в статье.
- В таблице под номером «1» обозначены виды сварки арматуры: стыковое, крестообразное, тавровое и нахлесточное. В стыковую категорию входит сварка при помощи ванночки или по-другому: инверторная форма. То есть, таким способом можно варить арматурные стержни, установленные стык в стык.
- В таблице №30, которая называется «Термины и Пояснения», дано понятие арматурной сварки ванным способом. В таблице написано, что ванная сварка – это процесс, при котором расплавление стыкуемых стержней происходит, в основном, за счет тепла ванны расплавленного металла.
Обратите внимание на слово – в основном – которое говорит о том, что не только расплавленный металл расплавляет арматурные стержни. Поэтому разберемся в технологии сварки арматуры ванным способом досконально.
Окончательный результат сварки ванным способом
Требования к технологии соединения ванным методом
Начнем с того, что сварка арматуры ванным способом – процесс, в котором кроме электродов и сварочного аппарата используется специальное приспособление сечением U-образной формы, изготовленное из низколегированной стали методом штамповки. Это первое.
Второе – размеры ванночки определяются диаметрами стыкуемой арматуры. Единственная стандартная величина – толщина используемой для изготовления ванночки стали, равная 6-8 мм. Сразу оговоримся, что приспособление является одноразовым. При окончании сварки оно остается на месте проведения стыковки арматуры, как неотъемлемая часть соединения. Таким образом ванночка дополнительно усиливает стык.
Стальные инверторные формы
Надо добавить, что кроме стальных инверторных форм при сварке двух арматурных прутьев используют медные или графитовые. Оба варианта являются многоразовыми, то есть после окончания работ ванночки снимаются, очищаются, их снова можно использовать на другом стыке. Это большой плюс, но есть у этих форм большой минус – высокая цена. Поэтому чаще всего строители используют стальные формы.
Третье требование – стыковка двух концов арматуры производится по одной оси с допуском в пределах половины диаметра прутьев. Зазор между торцами – не больше 1,5 диаметра арматуры. При этом ванная сварка арматуры может быть использована и при горизонтально расположенном стыке, и при вертикально расположенном.
Внимание! В последнем случае к ванночке добавляется стальной ограничитель, который приваривается к форме снизу. Именно он не дает расплавленному металлу вытекать.
Четвертое – соединять таким методом можно прутки диаметром 20-100 мм, если применяется ручная сварка.
Пятое требование касается способов сварки. Здесь три позиции:
- ручная,
- автоматическая (используется специальное сварочное оборудование с автоматической подачей электрода и движением держателя электрода),
- полуавтоматическая (движение держателя ручное, подача электрода автоматическая).
Технология ванной сварки
Как и все процессы, технология ванной сварки делится на два этапа: подготовка и сама сварка.
Подготовительный процесс
Сюда входит две операции:
- Очистка концов арматурных стержней металлической щеткой до блеска. Основная задача – удалить участки ржавчины, грязи, краски и прочих материалов, препятствующих получить высокое конечное качество. Размер очистки – 30 мм (минимум) на каждом конце.
- Приварить к нижним плоскостям стыкуемых стержней точечной приваркой инверторную форму. Она будет создавать емкость, в которой будет собираться расплавленная сталь.
Основной этап
Сразу надо оговориться, что основной металл, который будет заполнять собой ванночку – сталь арматуры. Поэтому электрод подводят к торцу одного из стержней и начинают его расплавлять, двигая расходником по всей площади торца: круговыми движениями или из стороны в сторону. Затем работа переходит на противоположный торец соединяемой арматуры. И так поочередно до полного заполнения ванночки расплавленным металлом.
Внимание! Все движения должны быть легкими, потому что расплавка производится при высоких токах. К примеру, если используются электроды диаметром 7-8 мм, то к ним подается ток силой 400-450 ампер.
Видео:
Сварка арматуры продолжается до тех пор, пока расплавленная сталь не закроет собой соединяемые стержни. На этом работа не заканчивается, надо правильно провести окончательные манипуляции, чтобы равномерно еще раз прогреть весь собранный в форме металл для равномерного его остывания. Просто электродом вращают между концами соединяемой арматуры, но не сильно. Теперь можно заканчивать процесс ванной сварки.
Даже самая небольшая по объему ванночка не заполниться металлом, если используется для расплавки один электрод. Как минимум, будет израсходовано 4-5 расходников. Поэтому сварщик, который выполняет данный вид сварки, должен обладать опытом и навыками, где основной – скорость замены электродов. На это выделяется не более 5 секунд. После этого временного периода сталь просто начнет застывать. И все проделанные манипуляции – ноль. Неравномерно остывающий металл – снижение качества соединения.
Сварка гребенкой и несколькими электродами
Этот способ называется многоэлектродной сваркой, где используется специальный держак, называемый гребенкой. В него вставляется сразу несколько электродов (3-5 шт.). Принцип расплавления арматуры здесь точно такой же, как и в случае с одним расходником. Но есть и свои особенности.
- Зажигают дугу электродов не об арматуру, а об металлическую ванночку, чаще о ее днище. Просто об один торец одновременно сразу несколько электродов не разжечь.
- Для упрочнения стыка электроды периодически опускают в расплавленный металл, чтобы прогреть его.
- Можно зазор между прутками арматуры не оставлять, прижимая их плотно друг к другу.
- При вертикальном расположении арматуры не стоит сильно отклонять электроды от перпендикулярности к оси соединения.
Этот способ при соединения арматуры внутри бетонных конструкций используется редко. Он непростой, не все сварщики им владеют. Лучше для этого использовать разъемные формы из меди или графита, что увеличивает себестоимость процесса.
Одно- и многоэлектродная сварка ванным способом
Режим сварки
Ванная технология соединения арматуры чаще всего используется для стыковки прутьев большого диаметра. Поэтому режим сваривания – один из важных критериев добиться высокого качества стыка. В состав режима входят: диаметр электрода, сила тока, и все это зависит от диаметра свариваемых арматурных стержней. Зависимость здесь такая:
Диаметр арматуры, мм | Диаметр электрода, мм | Сила тока, А |
20-25 | 5 | 230-260 |
36, 45 | 6 | 300-330 |
60 | 7 | 420 |
70 | 8 | 500 |
Так как сварка этого типа связана с использованием токов большой величины, то важная составляющая проводимого процесса – техника безопасности. Важно перед началом соединения арматуры с помощью ванной сварки удостовериться, что используемое оборудование, инструменты и приспособления находятся в технически исправном состоянии. Большое внимание надо уделить заземлению, спецодежде и сварочной маске. Обязательно места проведения сварки оборудуются первичными средствами пожаротушения.
Преимущества и недостатки ванной сварки арматуры
К преимуществам можно отнести:
- рациональный расход исходных материалов;
- высокое качество соединения;
- отточенная технология, которая позволяет добиться высокого качества;
- разнообразие инверторных форм, что позволяет сделать выбор точно под размеры арматуры.
Отрицательные стороны технологии:
- более требовательная подготовка, занимающая много времени, особенно это касается точного выставления концов двух соединяемых арматурных прутьев;
- большой расход стальных ванночек;
- высокая цена медных форм.
Итак, ванный способ соединения арматурных стержней, если его правильно проводить, это высокое качество конечного результата. Шов получается прочным и надежным. Место стыка гибким, как у сплошной арматуры, что позволяет выдерживать нагрузки на изгиб.
Ванная сварка арматуры – технология и требования ГОСТ для сварного шва
Ванная сварка арматуры – это наиболее надежный метод соединения отдельных участков металлоконструкций из легированной стали, обладающей высокой прочностью. На результат сварки влияет ряд факторов, один из которых – соосность соединяемых отрезков.
При проведении обычной сварки встык качество шва будет ненадежным, соединение поломается рядом со швом. Поэтому разработано решение более прочного соединения продольных и поперечных участков армирующей сетки – метод сварки в ванну. При существенных нагрузках во время эксплуатации, конструкция обладает достаточной жесткостью, а сварочный шов на соединении получается небольшим.
Способы соединения арматуры
Производство блоков жби для возведения бетонных домов, монолитное строительство и изготовление фундаментов – это основные места использования арматуры.
Обладая невысокой ценой при надежных характеристиках материала, метод ванной сварки удовлетворяет всем требованиям строительства и монтажа металлоконструкций. Ванную сварку используют также для соединения рельсов, валов и других деталей со сплошным профилем.
Согласно нормам ГОСТ – 14098 от 1991 года для изготовления фундаментов, плит перекрытий и балконов, а также других жби изделий, разрешено сваривание участков из металлических стержней для армирования и надежного сцепления бетонных конструкций. В современном строительстве применяют несколько видов неразъемного соединения армирующего слоя:
- с применением полуавтоматической электрошлаковой сварки;
- ванно-шовного способа соединения;
- ручной электродуговой сварки;
- контактной;
- ванного метода соединения.
С применением на стыке специальной ванночки, неразъемного соединение А500С и остальных марок и размеров, процесс выполнения и стыковки значительно облегчается.
Суть процесса
Метод ванной сварки наиболее часто применяется для соединения прутков с большим сечением 20 – 100 мм. Такой диапазон размеров более всего подходит для выполнения качественного шва.
При соединении ванночка обжимает полностью место контакта. При этом между соединяемыми деталями нужно оставить зазор 2 мм для затекания металла и заполнения всех пор.
При проведении работ по ванной сварке, согласно ГОСТ и требованиям СНиП, получается надежный стык с сохранением характеристик по всей длине собираемой конструкции.
Сдвиги заготовок ограничивает одетая на стык ванночка. Применяют резьбовые ванны, для соединения ответственных стыков, но этот способ требует нарезания резьбы на концах прутков.
Деталь для монтажа подбирается с учетом небольшого зазора между заготовкой и стенкой изделия. В него протекает металл электрода, образуя межатомное соединение основного металла со стержнем электрода.
Бортики на краях ванны не позволяют металлу вытекать, при этом шлак выдавливается наверх шва. Таким же способом происходит соединение вертикальных стержней при изготовлении колонн.
Достоинства и недостатки
Сварочный материал и расплавленный металл арматуры, не растекаясь, заполняет ванночку и образует надежный шов, способный выдержать значительные нагрузки. Материал самой детали служит добавочным усилением для шва.
К остальным преимуществам ванной сварки относятся:
- минимальные затраты, обусловленные рациональным расходованием наплавочного материала;
- технология выполнения всех операций обеспечивает высокое качество шва при аналогичных условиях с другими методами сварки;
- ванный метод неоднократно испытан и проверен, имеется много литературы и пособий по производству работ;
- для каждого размера прутка, найдется подходящая ванночка – это обусловлено широким ассортиментом продукции.
Есть в ванном методе и недостатки. Использование стальных ванн может быть только одноразовым из-за приваривания к основному металлу. Медные ванночки, хотя можно применять несколько раз, цена их довольно высока. Необходимо также проводить подготовительные работы, что забирает время.
Недостатки носят сугубо субъективный характер, поэтому ванный способ соединения наиболее распространен.
Алгоритм одноэлектродного метода
Для выполнения работ по закреплению различных изделий из арматуры А500С, самым лучшим способом будем ванная сварка при помощи медных накладок. Такая сварочная ванна выполняется без канавок для удержания металла, но внутренняя часть изготовлена с гладкой поверхностью, что позволяет легко пристыковывать арматуру.
Метод применяется при монтаже конструкций, находящихся под воздействием статических, вибрационных нагрузок. Сварочные аппараты могут использоваться с питанием от постоянного и переменного токов, главное, они должны быть достаточной мощности и производительности.
Ванную сварку начинают от одной из сторон, постепенно продвигаясь к центру. Электрод должен продвигаться медленно, совершая кольцевые движения или полумесяцем. Такой способ обеспечит равномерное заполнение полости ванночки и прогрева основного металла.
При плавлении, электрод опускают, обеспечивая образование наиболее короткой дуги. Металл поднимается к верхней кромке ванночки, полностью покрывая арматуру. После этого ванная сварка считается оконченной. Когда шов остынет, можно производить подгонку деталей.
При остановке ванной сварки надо обязательно отбить шлак и зажечь дугу на готовом крае шва. Это даст возможность надежно перекрыть место остановки и прерывания шва. Завершать шов следует посередине ванночки для предотвращения раковин и пустот. Такие места нужно очистить от шлака и проварить снова.
Формочки
Чтобы соединить две плети арматуры, применяют скобу-накладку, предназначенную специально для ванной сварки.
Медные ванночки или детали с содержанием этого металла считаются наиболее прочными накладками. Разборная накладка производится из разных марок меди с помощью литья, штампов и с помощью механических операций по обработке болванок.
Применять для изготовления ванн бронзу, латунь не рекомендуется. Для обеспечения сварки с малыми зазорами рекомендуется использовать неразборный способ производства медных желобков. Такие изделия можно применять для сварки более 100 стыков.
Многоэлектродный метод
Отличительной особенностью многоэлектродного метода ванной сварки является соединение нескольких электродов на специальную пластину, гребенку, которую вставляют в держатель.
Рукоятка держателя вынесена в сторону от корпуса и сварочной шины. Для ванной многоэлектродной сварки используются аппараты переменного тока.
Такая конструкция работает по принципу сварки одноэлектродным методом. Дугу зажигают с одной стороны, продвигаются ко второму краю. Следует помнить, что заканчивать шов лучше посередине накладки.
Расплавив конец арматуры, переходят ко второму концу. Движения электродов для наполнения шва точно так же производятся по кругу или полумесяцем, постепенно опускаясь при плавлении набора электродов.
Для усиления шва рекомендуется периодически опускать электроды в сварочную ванну. Метод позволяет выдавить шлак. Затем дуга снова зажигается и процесс электросварки продолжается. Такую операцию советуют провести более 5-ти раз.
При возникновении неудобного проведения сварочных работ и угла наклона держателя, зазор между стержнями не делают и соединяют их вплотную друг к другу.
При проведении ванной сварки в вертикальном положении, электроды ведутся без сильного наклона, пластина не отклоняется от перпендикулярного положения.
Для такого способа применение стальных неразборных ванночек достаточно редкое явление. Они применяются при невозможности установки специализированных накладок. Наиболее часто используются металлические разборные или выштампованные накладки.
Необходимо обратить внимание на несколько основных моментов. В случае грамотного, аккуратного и качественного проведения сварочных работ с применением соединения арматуры ванным способом, получается прочный, надежный сварочный шов.
Он позволяет пользоваться металлоконструкциями и бетонными узлами долгое время. Это обусловлено сохранением гибкости и прочности арматуры в месте сборки. Главное, чтобы работы по ванной сварке производились высококвалифицированными специалистами при соблюдении технологии проведения сварки.
Ванная сварка арматуры. Что такое сварочная ванна
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.
Ванная сварка
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.
Ванны для сварки арматуры
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:
- к пруткам в зоне соединения прихватывается стальная скоба;
- под воздействием дуговой волны в сварочной ванне электрод формирует зону расплава;
- концы прутка расплавляются, образуется однородная жидкая структура;
- 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.
что это такое и технология сварки арматуры колонн
Каркасно-монолитное строительство. Собственно, можно ничего больше не говорить, чтобы показать высочайший спрос и светлые перспективы с арматурными конструкциями.
Спрос огромный, развитие технологий стремительное, технические требования и разнообразие широчайшие. В итоге есть, о чем поговорить: ванная сварка арматуры.
Применение технологии
Арматура – незаменимый элемент каркасно-монолитного строительства. Металлическими прутьями укреплен железобетон, из которого производят практически все несущие строительные конструкции: блоки фундамента, мощные плиты для перекрытий, сваи и главные балки.
Фундаменты и цокольные этажи, плиты для балконов, лестничные прогоны, оконные и дверные перемычки – все, что требует прочности, надежности и долговечности, делается из армированного железобетона.
Если говорить о бытовых домашних работах, то это, прежде всего, стяжка из прутьев для цементного выравнивания технического слоя пола. В таких случаях появляется необходимость соединения арматурных прутьев. А самым оптимальным методом такового является сварка ванным способом.
Это странное название
Как устроена сварочная ванна?
арматуры ванным способом. Странное название произошло вот откуда: в этой технологии применяется расплавленные металла, который находится в ограниченном объеме, очень напоминающем ванну, полную воды.
Расплавленное содержимое ванны состоит из металла электродов и концов соединяемых деталей. На ванне имеются специальные накладки в виде скобок для предотвращения растекания содержимого ванны во время сварочного процесса.
Кроме скобок часто ставят специальные ограничители с торцов скобок с такой же функцией – удерживать растекание шлакового содержимого по стержню. Эти защитные приспособления обычно выполнены из стальных сплавов с низким содержанием углерода. После окончании сварки они остаются на шовном участке.
Ванночки могут быть многоразовыми съемными и сделанными из меди или ее сплавов за исключением бронзы и латуни. Встречаются неметаллические ванночки из графита или керамики.
Сварка проводится одним электродом или так называемой гребенкой – несколькими электродами, соединенными между собой специальной пластиной.
Стержни для стыковки при данном методе могут быть расположены как угодно: хоть вертикально, хоть горизонтально, хоть в наклонном положении. Если расположение горизонтальное, ванну формируют с помощью скобы, которую крепят в месте стыка арматурных заготовок.
Здесь имеет место интересная математика: ширина зазора между торцами арматуры должна быть равной примерно двум диаметрам электродов с покрытием.
Если положение арматурных стержней вертикальное, к нижнему торцу заготовки приваривают штампованную металлическую форму. После этого ее расплавляют дугой, прихватывают торец верхнего стержня к нижнему с одновременным расплавлением соединяемых деталей.
Таким образом ванна наполняется смесью расплавов. Затем в форме прожигают стенку для образования отверстия, чтобы из него выходил шлак. Это отверстие временное: после сварки его снова заваривают.
Особенности технологии сварки
Главное отличие данной технологии от всех остальных видов сварки – это ее непрерывность. Шлак и пузыри с инертным газом собираются на поверхности расплава в ванне. Это важнейшая деталь процесса, так как благодаря этому качество стыкового соединения повышается кардинальным образом.
Расплавление металлов происходит с использованием плазменной дуги, так как температура плавления должна быть чрезвычайно высокой.
Чертеж сварочной ванны.
Сварка ванным способом протекает следующим образом:
- Розжиг электрической дуги с помощью электродов, которые замыкают электрическую цепь с формированием тока.
- Электрод с подожжённой дугой медленно и ровно ведется над кромками заготовки, чтобы конец электрода расплавился.
- Сформированная смесь расплавов как раз и создаёт сварочную ванну, в которой в итоге формируется новый сплав. Шлак и пузыри с газом защищают новый расплав от контакта с кислородом и, следовательно, образования оксидной пленки.
- Застывание нового сплава дает начало новому соединению. Если все прошло правильно, на поверхности шва видна шлаковая корка, которая должна быть ровной.
- Электрод, конец которого плавится, должен равномерно двигаться в направлении шва.
Оборудование
Особого оборудования здесь, слава богу, не нужно. Ванная сварка легко может быть произведена обычным аппаратом инверторного типа. Отличительным качеством таких аппаратов является их способность давать напряжение высокой частоты, которое преобразует электрический ток из переменного в постоянный.
Специальные скобы-накладки для образования сварочной ванны нужно выбирать с учетом швов и вида соединяемых деталей или заготовок. Также выбор зависит от положения деталей в пространстве. Если вы имеете дело с горизонтальный соединением, выбирайте скобы определенных видов – к примеру, С16-Мо.
Иногда для дополнительной защиты расплавки в ванне создается специальная среда из защитного газа инертной природы. В этом случае применяют газовые баллоны.
Одно- и многоэлектродная сварка.
выбирают из группы плавящихся. Покрытие должно быть из сплавов стали, либо алюминия, либо меди. Диаметр стержней электродов также определенный: лучше всего подойдут марки МР-3 или АНО с диаметром в диапазоне 2 – 4 мм.
: маска сварщика с закреплением на затылке. Спецодежда и перчатки также необходимы для защиты от брызг расплавленного металла и ультрафиолетового облучения.
Использование в строительстве
Конечно же, в строительстве. И прежде всего для соединения арматуры – стержней из любой природы. Технически это трудно: стыковой сварочный шов – один из самых «ненадежных».
С другой стороны, прочность соединительных узлов в арматуре – главное и весьма жесткое требование. Также ванно-шовной сваркой соединяются стыки фланцев с толстыми стенками. Там, где имеются крупные железобетонные объекты со сложным каркасом, везде ведется масштабная ванная сварка.
Кроме строительства ванный способ сварки любят и применяют в сельскохозяйственном секторе, автомобилестроении, в добывающих отраслях, связанных с газом и нефтью.
Что же касается бытовых домашних дел, то ванно-шовная сварка – вполне доступная технология, полезная много где: хоть на дачном участке, хоть в домашнем гараже.
Преимущества и недостатки
Способы полуавтоматической сварки.
Достоинства у ванного способа сварки серьезные:
- Нет необходимости в приобретении специального оборудования, это очень демократичная технология со всех точек зрения.
- Возможность работать с любым положением стыков в пространстве.
- Возможность сооружения чрезвычайно прочного каркаса без риска снижения ее жесткости.
- Финансовая экономность способа.
- Возможность применения в кустарных условиях.
Недостатки больше похожи на технические требования, но мы по-честному перечислим здесь:
- Поскольку металлическое содержимое в ванне все время должно быть в жидком состоянии, процесс варки приходится делать и поддерживать непрерывно. Никаких замен электродов. Иногда это сделать весьма непросто.
- Еще одно жесткое технологическое требование – соблюдение точного температурного режима, иначе может пострадать качество шва.
- Охлаждение должно быть только постепенным, чтобы не было слишком много шлакового слоя.
методы и их краткая характеристика, оборудование, преимущества и недостатки
Ванная сварка арматуры — это метод соединения металлов с помощью специальной скобы-накладки, которую также называют ванночкой для сварки арматуры. Метод используется в формировании и соединении арматурных стержней, а также для стыков арматуры.
Государственные стандарты
Для данного строительного процесса был разработан ГОСТ под названием «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций». Стандарт введен 01.07.1992 под номером 14098-91.
Ванная сварка является надежным и часто используемым методом. Отличительной чертой данного процесса от всех остальных видов сварки является ее непрерывность, что очень важно для равномерного плавления. Благодаря этому процессу, металл плавится намного быстрее.
Метод ванной сварки применяется в строительстве различных массивных сооружений и зданий. Шов, созданный с помощью данной сварки, способен выдержать подвижные нагрузки без разрушения целостности конструкции, отвечает требованиям ГОСТ. Если проводить обычную сварку встык, то это может привести к разрушению соединения рядом со швом, таким образом, качество шва значительно ухудшится.
Основные моменты процесса
Суть процесса такова: свариваемые концы стержней арматуры находятся внутри ванночки, далее их по очереди расплавляют электродами. Электрод должен немного касаться стержня, поскольку сварка проводится при высокой мощности тока.
Сварка осуществляется с применением одного или нескольких соединенных электродов.
Скобу-накладку можно изготовить собственными руками или же воспользоваться уже существующими формами, которые были произведены в заводских условиях способом штамповки. Изготовленную форму приваривают к свариваемым электродам.
Принцип сварки
Принцип состоит в следующем:
- следует приварить стальную форму к стержням арматуры в зоне соединения;
- далее электрод формирует зону расплава с использованием теплоты дуги;
- так как торцы плавятся от теплоты металла ванны, в результате образуется жидкая структура;
- в итоге при охлаждении образовывается сварное соединение.
Стержни для стыковки могут быть расположены любым образом: горизонтально, вертикально и в наклонном положении. Если стержни расположены горизонтально, то в таком случае ванну нужно формировать при помощи скобы, которая крепится в месте стыка арматурных заготовок. Вертикальные стыки свариваются с применением штампованной формы.
В основном процесс ванной сварки используется для соединения прутков с большим сечением 20-100 мм, поскольку данный масштаб размеров более всего подходящий для выполнения качественного шва.
Разновидности ванной сварки:
- Ручная электродуговая сварка.
- Полуавтоматическая электрошлаковая.
- Ванно-шлаковая.
Методы ванной сварки арматуры и их краткая характеристика
Наиболее встречающимися и самыми используемыми являются одноэлектродный и многоэлектродный методы сварки.
Одноэлектродный метод
Дуговую одноэлектродную сварку можно выполнять при питании дуги переменным либо постоянным током. Такой метод применяется при сборке конструкций, которые находятся под воздействием неподвижных нагрузок.
Предварительно необходимо подготовить поверхность. Для этого следует концы стальной арматуры очистить от различной грязи, ржавчины и пыли, это можно сделать с помощью железных щеток.
Начинается ванная сварка от одной стороны, постепенно передвигаясь ближе к центру. Выбирают правильный угол наклона для каждого положения шва в пространстве и вида стыка. От угла наклона электрода зависит дальнейшее формирование сварочной ванны. Выбрав правильный угол наклона, полости ванночки равномерно заполнятся, а основной металл прогреется.
При плавлении электрод опускают, обеспечивая создание особо короткой дуги. Металл, полностью покрывая арматуру, поднимается к верхнему краю ванночки. Таким образом сварка считается завершенной. Подгонку деталей следует произвести после того, как шов остынет.
При остановке ванной сварки требуется в обязательном порядке отбить шлак и зажечь дугу на готовом краю шва. Появится возможность надежно перекрыть место остановки и прерывания шва. Завершать шов следует посередине ванночки для предотвращения раковин и пустот. Такие места необходимо очищать от шлака и повторить эту процедуру около пяти раз.
Многоэлектродная сварка
Многоэлектродный метод сварки действует по такому же принципу, как и одноэлектродный метод. Шов лучше всего заканчивать посередине накладки.
Такой способ гарантирует высокую производительность процесса и качество выплавленного металла, уменьшение проплавления и искривления деталей, а также снижение удельного тепловложения.
Применяемое оборудование
Сварка арматуры может осуществляться при наличии следующего оборудования и материалов:
- однофазный либо трехфазный сварочный аппарат на 220 вольт, обеспечивающий постоянный ток;
- ванночки (скобы-накладки). Их следует подбирать в соответствии со швом, характером свариваемых изделий;
- баллоны ограниченного объёма с инертным газом;
- плавящиеся электроды с покрытием из различных сплавов;
- необходимая одежда специального назначения с целью защиты от УФ-лучей и брызг жидкого металла. Также требуется защищающая маска.
Достоинства и недостатки метода
Ванная сварка имеет ряд достоинств:
- на протяжении расплава происходит равномерный разогрев прутков;
- для каждого прутка достаточно легко подобрать формы под его размер, поскольку они доступны в большом ассортименте;
- для работы применяется общедоступное оборудование для сварки;
- минимальные расходы на потребляемые материалы;
- нет необходимости в кантовке конструкций;
- путем использования гамма-излучения есть возможность проверить качество сварки.
Также имеются некоторые недостатки:
- постоянное соблюдение точного температурного режима. Необходимо следить за тем, чтобы качество шва не пострадало;
- высокая стоимость медных, использующихся много раз ванночек;
- использовать стальные ванны можно только один раз;
- расходуется большое количество стальных ванночек;
- обязательный подготовительный этап, отнимающий большое количество времени;
- охлаждение должно происходить постепенно для того, чтобы не образовалось большое количество шлакового слоя.
виды, способы, инструкция и прочность, плюсы и минусы
В строительстве нередки случаи применения железобетонных блоков, армированных стальными прутьями различной формы. Эти секции используются для создания перекрытий и стен в возводимых зданиях, также с их помощью устраивают цокольные этажи, укрепляют фундаменты, монтируют лестничные пролеты и выполняют прочие виды работ. Для прочности конструкции необходимо ее правильно скрепить, например, выполнить такую работу как сварка арматуры ванным способом.
Процесс сварки
Железные прутья принято укладывать на пол в том случае, если на нем планируется выполнение цементной стяжки. Эта мера помогает избежать искривлений и перекосов во время высыхания полов. Стоит учесть такой момент, что каким бы прочным и гибким не был материал, из которого изготовлена основа, во время обработки его варочным оборудованием в местах стыков и воздействия тока или высоких температур свойства будут несколько теряться. Это приведет к тому, что в местах соединения швами вся конструкция будет гораздо менее прочной, чем в остальных рядах.
Виды арматуры
Для создания укрепляющей арматурной сетки внутри железобетонных изделий используются стальные прутья различного вида и толщины. Это сложная конструкция, отличающаяся разнообразием входящих в ее состав элементов. К каждому из них предъявляются повышенные требования прочности и жесткости, от этого зависит целостность зданий, в которых временно или постоянно находятся люди.
Арматура по типам делится на несколько основных видов, каждый из которых имеет свои индивидуальные характеристики. Существует жесткая арматура, ею считается:
- Двутавровая арматура;
- Гнутый швеллер.
Есть так называемые, гибкие изделия, к классу которых относятся следующие виды:
- пруты с нанесенным на них рифлением;
- гладкие стержни;
- разнообразные сетки.
Горизонтальное армирование
Основные разновидности арматурной продукции, представленные в современном строительстве и обнаруживаемые на рынках мировой индустрии, таковы:
- А1. Гладкая арматура, которую выполняют из стали, она может быть горячекатаной, можно предпочесть низколегированную или углеродистую массу. Это простейший из возможных вариантов.
- А3 обладает рифленой поверхностью и очень востребована в капитальном строительстве при изготовлении стен, фундаментов, которые становятся основой различных высоток. Сталь в этих прутах обрабатывают несколькими разными способами, это придает ей дополнительную прочность.
- АТ800. Продукт, на производства которого идет очень прочная и эластичная сталь. Идеальное решение для конструкций, в которых предполагается наличие большого числа динамических нагрузок.
Как соединяется арматура?
В строительстве используются разнообразные виды сварки арматуры в единую систему сетки. Есть такой вариант, как полуавтоматическая электрошлаковая, ванно-шовная, выполняемая вручную электродуговая, контактная и ванная. По ГОСТу арматуру можно соединить несколькими способами: внахлест, по стыкам и тавровым методом.
Стыковые способы соединения арматуры в систему в свою очередь бывают такими: с участием одного стержня; инвентарный тип; при участии проволоки и электродуги; вручную одним или двумя сварными швами.
Арматура сварная
При электрошлаковой сварке нет электрической дуги, он пригоден для сочленения между собой тяжелых арматурных конструкций. Ванно-шовный способ сварки предполагает передачу тепла к свариваемым арматурным элементам не непосредственно от электрода, а через ванную с жидким металлом. При электродуговой сварке используется непосредственное воздействие на металл электрической дуги, температура такой сварки около 5 тысяч градусов Цельсия, что больше температуры плавления большинства использующихся в строительстве металлов. При контактной сварке необходимый шов создается при помощи нагревания металла электротоком и механического прижатия сплавляемых деталей между собой.
Сварка ванным способом
Техника сочленения ванным способом используется для соединения прутьев большого диаметра (2-10 сантиметров), арматурных стыков в разных рядах; стыков огромных стальных полос. Как можно понять из описания, этот способ подходит для крупных конструкций при возведении зданий. Он дает необходимую жесткость всей конструкции.
Для того чтобы максимально качественно выполнить соединение этим методом, необходимо очень аккуратно и точно совмещать арматурные стыки. Смещение в этом случае должно составить не более половины диаметра входящего в состав соединения прута.
Ванное соединение можно сделать при помощи одного электрода для мест схождения гладких стержней до 32 миллиметров диаметром или гребешком, составленных из некоторого количества электродов для прутьев в 80 миллиметров диаметром. Для сварки понадобятся трансформаторы, производящие переменный ток или приспособления для генерации постоянного.
Сваривание арматур
При проведении одноэлектродной процедуры необходимо использовать скобы для подкладок, выполненные из стали штампованным методом. Многоэлектродная сварка потребует уже составные прокладки, также сделанные из штампованной стали.
При присоединении таким образом к стыкам разных элементов арматуры приваривается стальная форма, в которой электродуга создает ванну с расплавившимся от высокой температуры металлом. Это приводит к формированию необходимого для соединения варочного шва, который после остывания создаст требуемую конструкцию.
Перед тем как начинать варить элементы, необходимо зачистить торцевые части каждого из прутов от образований вроде ржавчины и окалины. Для этого используется специальная металлическая щетка. Затем элементы свариваемой детали помещают друг к другу максимально корректно, оставляя небольшое расстояние между прутьями на торцах для формирования шва.
Вертикальные швы при обработке формируются при помощи листовой формы, выполненной методом штамповки. Ее без вспомогательных средств приваривают к нижней части арматуры, а потом доделывают шов вдоль всего сечения. Для того чтобы сохранить арматурную сетку от деформации в последующем, нужно озаботиться, чтобы длинные прутья перед началом работ получили так называемый «обратный прогиб».
Появляющийся в ходе работы шлак необходимо удалять с участием особого приспособления. Затем верхний прут приваривают к нижнему пруту и заливают металлом. В форме выжигается отверстие для выхода шлака, а затем его снова заделывают.
Плюсы и минусы ванного способа
Способ ванной сварки арматуры, как и любая другая выполняемая при строительстве зданий работа имеет свои плюсы и минусы. Она может предложить следующие преимущества. Для выполнения этого вида соединения арматуры можно использовать совершенно обыкновенные сварочные приспособления. Не придется докупать какие-то дополнительные присадки и аппараты. Она прекрасно соединяет между собой крупные и относительно гладкие элементы.
Во время выполнения работ нет необходимости поворачивать конструкцию. Качество сварки очень легко определяется с помощью гамма-лучей. Если сравнить этот способ с теми, где есть необходимость в использовании накладок на стыки, то получается заметная экономия арматурной стали. Она составляет от полукилограмма до 2,5 килограммов.
Кроме того, при работе с ванной, шкал и пузырьки воздуха стремятся наверх, к металлу, что положительно влияет на качество формируемого при работах сварного шва.
Как недостатки можно посчитать необходимость постоянно поддерживать металл в жидком состоянии, из-за чего замена уже непригодных для сварки электродов должна производиться как можно быстрее. Также слишком быстрое остывание расплавленного металла может привести к повышенному шлакообразованию, что скажется впоследствии на качестве и прочности всего полученного в результате сварки шва. Кроме того, металл периодически должен успокаиваться, что приводит к необходимости периодически закорачивать электроды при работе.
Прочность конструкции
Если сварка ванным способом выполнена грамотно и аккуратно, то ее прочность вполне способна радовать вас очень долгое время. За счет отсутствия воздействия тока непосредственно на торцы прутов конструкция получается более гибкой и более прочной, что делает ее незаменимой при формировании основы в виде железобетонных стен и фундамента для многоэтажных зданий.