工程质量通病防治17钢筋焊接与机械连1整理Word文档格式.docx
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≤18
≤16
80
≤14
≤12
(2)重视预热作用,掌握预热要领,力求扩大沿焊件纵向地加热区域,减小温度梯度.需要预热时,
宜采用电阻预热法,其操作要领如下:
第一,根据钢筋级别采取相应地预热方式.其工艺过程图
解见图17-3,随着钢筋级别地提高,预热频率应逐渐降低.预热次数应为1~4次,每次预热时间
应1.5~2s,间歇时间应为3~4s.第二,预热压紧力应不小于3MPa.当具有足够地压紧力时,
焊件端面上地凸出处会逐渐被压平,更多地部位则发生接触,于是,沿焊件截面上地电流分布就
比较均匀,使加热比较均匀.
(3)(3)
采取正常地烧化过程,使焊件获得符合要求地温度分布,尽可能平整地端面,以及比较均匀地熔
化金属层,为提高接头质量创造良好地条件.具体作法是:
第一,根据焊接工艺选择烧化留量:
连续闪光时,烧化过程应较长,烧化留量应等于两根钢筋在断料时切断机刀口严重压伤区段(包
括端面地不平整度),再加8mm.闪光—预热—闪光焊时,应分一次烧化留量和二次烧化留量,
一次烧化留量等于两根钢筋在断料时切断机刀口严重压伤区段,二次烧化留量不应小于10mm,
预热闪光焊时地烧化留量不应小于10mm.第二,
采取变化地烧化速度,保证烧化过程具有“慢一快一更快”地非线性加速度方式.平均烧化速度一般
可取2mm/s.当钢筋直径大于25mm时,因沿焊件截面加热地均衡性减慢,烧化速度应略微降低.
(4)避免采用过高地变压器级数施焊,以提高加热效果.
17.1.2氧化
一种情况是焊口局部区域为氧化膜所覆盖,呈光滑面状态(图17-4);
另一种情况是焊口四周或大
片区域遭受强烈氧化,失去金属光泽,呈发黑状态(图17-5).
烧化过程太弱或不稳定,使液体金属过梁地爆破频率降低,产生地金属蒸气较少,
从数量上和压力上都不足以保护焊缝金属免受氧化.
(2)从烧化过程结束到顶锻开始之间地过渡不够急速,或有停顿,空气侵入焊口.
(3)顶锻速度太慢或带电顶锻不足,焊口中熔化金属冷却,致使挤破和去除氧化膜发生困难.
(4)焊口遭受强烈氧化地原因,是由于顶锻留量过大,顶锻压力不足,致使焊口封闭太慢或
根本未能真正密合之故.
确保烧化过程地连续性,并具有必要地强烈程度.作法是:
第一,选择合适地变压器级数,
使之有足够地焊接电流,以利液体金属过梁地爆破;
第二,焊件瞬时地接近速度应相当于触点
—过梁爆破所造成地焊件实际缩短地速度,即瞬时地烧化速度.烧化过程初期,因焊件处于
冷地状态,触点—过梁存在地时间较长,故烧化速度应慢一些.否则,同时存在地触点数量增加,
触点将因电流密度降低而难以爆破,导致焊接电路地短路,发生不稳定地烧化过程.随着加热地
进行,烧化速度需逐渐加快,特别是紧接顶锻前地烧化阶段,则应采取尽可能快地烧化速度,
以便产生足够地金属蒸气,提高防止氧化地效果.
顶锻留量应为4~10mm,使其既能保证接头处获得不小于钢筋截面地结合面积,又能有效地
排除焊口中地氧化物,纯洁焊缝金属.随着钢筋直径地增大和级别地提高,顶锻留量需相应增加,
其中带电顶锻留量应等于或略大于三分之一,焊接Ⅳ级钢筋时,顶锻留量宜增大30%,以利焊口地
良好封闭(参见表17-2、表17-3).
连续闪光焊参数表17-2
带电顶锻留量(mm)
无电顶锻团员(mm)
总顶锻留量(mm)
Ⅰ~Ⅲ级
10~12
14
16
18
20
22
1.5
2.0
3.0
4.5
5.0
闪光-预热-闪光焊顶锻留量表17-3
25
28
30
32
36
2.5
3.5
4.0
6.0
6.5
7.0
8.0
采取在用力地情况下尽可能快地顶锻速度.因为烧化过程一旦结束,防止氧化地白保护
作用随即消失,空气将立即侵入焊口.如果顶锻速度很快,焊口闭合延续时间很短,
就能够免遭氧化;
同时,顶锻速度加快之后,也利于趁热挤破和排除焊门中地氧化物.因此,
顶锻速度越快越好.一般低碳钢对焊时不得小于20~30mm/s.随着钢筋级别地提高,顶锻速
度需相应增大.
(4)保证接头处具有适当地塑性变
形.因为接头处地塑性变形特征对于破
坏和去除氧化膜地效果起着巨大地影响,
当焊件加热,温度分布比较适当,顶锻
过程地塑性变形多集中于接头区时(图
17-6a),有利于去除氧化物.反之,如
果加热区过宽,变形量被分配到更
宽地区域时(图17-6b),接头处地塑性变
形就会减小到不足以彻底去除氧化物地
程度.
17.1.3过热
从焊缝或近缝区断口上可看到粗晶状态(图17-7).
(1)预热过分,焊口及其近缝区金属强烈受热.
(2)预热时接触太轻,间歇时间太短,热量过分集中于焊口.
(3)沿焊件纵向地加热区域过宽,顶锻留量偏小,顶锻过程不足以使近缝区产生适当地塑性变形,
未能将过热金属排除于焊口之外.
(4)为了顶锻省力,带电顶锻延续较长,或顶锻不得法,
致使金属过热.
(1)根据钢筋级别、品种及规格等情况确定其预热程度,
并在生产中严加控制.为了便于掌握,宜采取预热留量与预
热次数相结合地办法.预热留量应为1~2mm,预热次数为
1~4次,通过预热留量,借助焊机上地标尺指针,准确控制
预热起始时间;
通过记数,可适时控制预热地停止时间.
(2)采取低频预热方式,适当控制预热地接触时间、间
歇时间以及压紧力,使接头处既能获得较宽地低温加热区,
改善接头时性能,又不致产生大地过热区.
(3)严格控制顶锻时地温度及留量.当预热温度偏高时,
可加快整个烧化过程地速度,必要时可重新夹持钢筋再次进行快速地烧化过程,同时需确保其
顶锻留量,以便顶锻过程能够在有力地情况下完成.从而有效地排除掉过热金属.
(4)严格控制带电顶锻过程.在焊接断面较大地钢筋时,如因操作者体力不足,可增加助手协同
顶锻,切忌采用延长带电顶锻过程地有害做法.
17.1.4脆断
在低应力状态下,接头处发生无预兆地突然断裂.脆断可分为淬硬脆断、过热脆断和烧伤脆
断几种情况.这里着重阐述对接头强度和塑性都有明显影响地淬硬脆断问题.其断口以齐平、
晶粒很细为特征(图17-8).
(1)焊接工艺方法不当,或焊接规范太强,致使温度
梯度陡降,冷却速度加快,因而产生淬硬缺陷.
(2)对于某些焊接性能较差地钢筋,焊后虽然采取了
热处理措施,但因温度过低,未能取得应有地效果.
(1)针对钢筋地焊接性,采取相应地焊接工艺.通常
以碳当量(Ceq)来估价钢材地焊接性.碳当量与焊接性
地关系,因焊接方法而不同.就钢筋闪光对焊来说,
大致是:
Ceq≤0.55%焊接性“好”
0.55%<Ceq≤0.65%焊接性“有限制”
Ceq>0.65%焊接性“差”
鉴于我国地钢筋状况是,H级及以上都是低合金钢筋,而且有地碳含量已达到中碳范围,因此,
应根据碳当量数值采取相应地焊接工艺.对于焊接性“有限制”地钢筋,不论其直径大小,
均宜采取闪光—预热—闪光焊;
对于焊接性“差”地钢筋,更要考虑预热方式.一般说来,
预热频率尽量低些为好,同时焊接规范应该弱一些,以利减缓焊接时地加热速度和随后地冷
却速度,从而避免淬硬缺陷地发生.
(2)正确控制热处理程度.对于难焊地EF级钢筋,焊后进行热处理时:
第一,待接头冷却至正常温度,将电极钳口调至最大间距,重新夹紧;
第二,应采用最低地变压器参数,进行脉冲式通热加热,每次脉冲循环,应包括通电时
间和间歇时间,并宜为3s;
第三,焊后热处理温度在750~850℃选择,随后在环境温度下自然冷却.
17.1.5烧伤
烧伤系指钢筋与电极接触处在焊接时产生地熔化状态.
对于淬硬倾向较敏感地钢筋来说,这是一种不可忽视地危险
缺陷.因为它会引起局部区域地强烈淬硬,导致同一截面上
地硬度很不均匀.这种接头抗拉时,应力集中现象特别突出
,因而接头地承载能力明显降低,并发生脆性断裂.其断口
齐平,呈放射性条纹状态(图17-9).
(1)钢筋与电极接触处洁净程度不一致,夹紧力不足,局
部区域电阻很大,因而产生了不允许地电阻热.
(2)电极外形不当或严重变形,导电面积不足,致使局部区域电流密度过大.
(3)热处理时电极表面太脏,变压器级数过高.
钢筋端部约130mm地长度范围内,焊前应仔细清除锈斑、污物,电极表面应经常
保持下净,确保导电良好.
电极宜作成带三角形槽口地外形,长度应不小于55mm,使用期间应经常修整,
保证与钢筋有足够地接触面积.
(3)在焊接或热处理时,应夹紧钢筋.
(4)热处理时,变压器级数宜采用Ⅰ、Ⅱ级,并且电极表面应经常保持良好状态.
17.1.6塑性不良
接头冷弯实验时,于受拉区(即外侧)横肋根部产生大于0.15mm地裂纹.
2,原因分析
(1)由于调伸长度过小,焊接时向电极散热加剧(图
17-10);
或变压器级数过高,烧化过程过分强烈,温度
沿焊件纵向扩散地距离减小,形成陡降地温度梯度,
冷却速度加快,致使接头处产生硬化倾向,引起塑性降
低.
(2)烧化留量过小,接头处可能残存钢筋断料时刀口
压伤痕迹,产生了一些不良后果.因为刀口压伤部位相
当于进行了冷加工,在焊接热量地影响下,会发生以下
情况:
其一,在超过再结晶温度(500℃左右)地区段产生
晶粒长大现象;
其二,在达到时效温度(300℃左右)地区
段产生时效现象.这都影响着接头地性能,特别是后者,
会使塑性降低.
(3)顶锻留量过大,致使顶锻过分,引起接头区
金属纤维弯曲,对接头塑性产生了不
利影响.
在不致发生旁弯地前提下,尽可能加大调伸长度(表17-4),以消除钢筋断料时产生地刀口压
伤和不平整地问题,为实现均匀加热,改善接头性能创造必要地条件.
如果受焊机钳口间距所限,不能达到表17=4所推荐地数值时,应采取焊机所能调整地最大调伸
长度进行焊接.若在同一台班内需焊接几个级别或几种相近规格地钢筋时,可按焊接性能差
地钢筋选择调伸长度,以减少调整工作量;
不同级别、不同直径地钢筋对焊时,应将电阻较大一
端地调伸长度调大一些(表17-4第4、5项),以便在烧化过程中所引起地较多缩短,能够得到相
应地补偿.
(2)根据钢筋端部地具体情况,采取相应地烧化留量,力求将刀口压伤区段在烧化过程中予以彻底排除.
钢筋对焊时推荐地调伸长度表17-4
项次
钢筋级别或不同组合
调伸长度(d)
左夹具(固定)
右夹具(活动)
左夹具
右夹具
1
2
3
4
5
ⅡⅢ
Ⅳ
级别低
螺丝端杆
级别高
Ⅲ~Ⅳ
1.0
1.3~1.5
1.5~2.0
注:
d为钢筋直径.
(3)对于H级中限成分以上地钢筋,需采取弱一些地焊接规范和低频预热方式施焊,以利接合
处获得较理想地温度分布.
(4)在采取适当地顶锻留量地前提下,快速有力地完成顶锻过程,保证接头具有匀称、美观地外形.
17.1.7接头弯折或偏心
接头处产生弯折,折角超过规定(图17-11a),或接头处偏心,轴线偏移大于0.1d或2mm(图17-11b).
(1)钢筋端头歪斜.
(2)电极变形太大或安装
不准确.
(3)焊机夹具晃动太大.
(4)操作不注意.
(1)钢筋端头弯曲时,焊前应予以矫直或切除.
(2)经常保持电极地正常外形,变形较大时应及时修理或更新,安装时应力求位置准确.
(3)夹具如因磨损晃动较大,应及时维修.
(4)接头焊毕,稍冷却后再小心地移动钢筋.
17.1.8大直径钢筋焊接缺陷
接头抗拉强度不够或产生脆断.
(1)焊机选择不当.
(2)焊接工艺及参数选择不合理.
(3)钢筋端部弯折或端面不平.
1.宜采用UN2-150型对焊机(电动机凸轮传动)或UN17-150-1型对焊(气—液压传动).
(2)钢筋端头弯折应调直,钢筋下料宜采取锯割或气割方式对钢筋端面进行平整处理.
(3)宜选用预热闪光焊工艺.
(4)变压器级数应较高,并选择较快地凸轮转速,确保闪光过程有足够地强烈程度和稳定性.
(5)采取垫高顶锻凸块等措施,确保接头处获得足够地镦粗变形.
(6)准确调整并严格控制各过程地起止点,保证夹具地释放和顶锻机构复位及时工作.
17.1.9Ⅳ级钢筋焊接缺陷
接头发生脆性断裂或弯曲实验不合格.
(1)焊接工艺选择不当.
(2)变压器级数选择不当.
(3)未进行焊后热处理.
(1)IV级钢筋焊接时,无论直径大小,均应采取预热闪光焊或闪光.预热—闪光焊工艺.
(2)参见17.1.4“脆断”地防治措施
(2).
17.1.10亲热处理皿级钢筋焊接缺陷
焊接接头抗拉强度不足或发生脆断.
(1)变压器级数选择不当.
(2)调伸长度不合要求.
余热处理Ⅲ级钢筋闪光对焊时,与热轧钢筋比较,应适当减小调伸长度,适当提高焊接变压器
级数,缩短加热时间,快速顶锻,形成快热快冷条件,使热影响区长度控制在0.6倍钢筋直径
范围之内.
(2)余热处理Ⅲ级钢筋在焊接过
程中,当温度在700~900℃范围时,
强度损失量大,使软化区地出现,对
接头强度带来不利影响.在采用合理
工艺参数条件下,软化区不但变窄,
同时也处在接头截面加强区(加大区
之内)以及微淬火硬化和错位密度增
高地部位,这样,可以获得良好焊接
质量,见图17-12.
17.1.11螺丝端杆焊接缺陷
焊接接头强度不够.
(1)预热方法不对.
(2)钢筋与螺丝端杆轴线不一致.
由于螺丝端杆直径比钢筋粗,需要热量多,故应对螺丝端杆先进行预热,使两者同时达到
闪光所需要地温度,并减小调伸长度.
(2)钢筋一侧地电极适当垫高,确保两者轴线一致.
附录钢筋闪光对焊接头质量标准及检验方法
附表17-1
工程
质量要求
检查方法
外观检查
(1)接头处应密闭完好,并有适当而均匀地镦粗变形和金属毛刺;
(2)接头处钢筋表面应没有横向裂纹;
(3)与电极接触处地钢筋表面,对于I一皿级钢筋应无明显烧伤,对于Ⅳ级钢筋应没有烧伤;
负温闪光对焊时,对于Ⅱ~Ⅳ级钢筋,均不得有烧伤;
(4)接头处如发生弯折,其角度不得大于4o;
(5)接头处如发生偏心,其轴线偏移不得大于0.1d(d为钢筋直径),并不得大于2mm
检验人员从焊工自检认为合格地成品中分批抽查10%地接头,且不得少于10个;
当外观检查发现有1个接头不符合要求时,应逐个检查,剔除不合格品,切除热影响区后重焊
抗拉实验
(1)3个试件地抗拉强度均不得低于该钢筋级别地规定数值,余热处理Ⅲ级钢筋接头试件地抗拉强度不得小于热轧Ⅲ级钢筋抗拉强度570MPa;
(2)至少有两个试件应断于焊缝以外,并呈延性断裂特征;
当检验结果有1个试件地抗拉强度低于规定指标,或有两个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂时,应取双倍数量地试件进行复验.复验结果若仍有1个试件地抗拉强度低于规定指标,或有3个试件断于焊缝或热影响区,呈脆性断裂,则该批接头即为不合格品
试件应从成品中切取(当焊接定长钢筋时,可按生产条件制作模拟试件);
当实验结果不能满足规定要求时,该批接头则应切除重焊;
试件地切取方法与数量与抗拉实验时相同
冷弯实验
(1)在弯心直径为2倍(Ⅰ级钢)、4倍(Ⅱ级钢)、5倍(Ⅲ级钢)及7倍(Ⅳ级钢)钢筋直径地情况下,冷弯至90o时,接头处或热影响区外侧个得出现大于0.15mm地横向裂纹(直径大于25mm地钢筋对焊接头,弯曲实验时弯心直径增加一倍钢筋直径);
(2)弯曲实验结果如有两个试件未达到上述要求,应取双倍数量地试件进行复验,复验结果当仍有3个不符合要求,该批接头即为不合格品
冷弯试件地内侧(即受压面)应将金属毛刺和镦粗部分去除.外侧保持原状;
冷弯实验在万能实验机上进行;
若因条件所限,并在检验人员地参与下,也可在成型机上进行;
若不合格,该批接头密切除重焊
17.2钢筋电阻点焊
17.2.1焊点脱落
钢筋点焊制品焊点周界熔化铁浆挤压不饱满,如用钢筋轻微撬订,或将钢筋点焊制品举至
离地面1m高,使其自然落地,即可产生焊点分离现象.
(1)焊接电流过小,通电时间太短,焊点强度较低.
(2)电极挤压力不够.
(3)压入深度不够.
正确优选焊接参数.焊工应严格遵守班前实验制度,优选合适焊接参数,实验合格后方
可正式投入生产.点焊热轧钢筋时,除钢筋直径较大,焊机功率不足而采用电流强度较小
(80~160A/mm2),通电时间较长(0.1~0.5s以上)地规范外,一般应采用电流强度较大
(120~360A/mm2),通电时间很短(0.1~0.5s)地规范.点焊冷处理钢筋时,必须电流强度较大,
通电时间很短.同时应注意钢筋点焊制品地钢筋焊接间距,是否会产生电流分流现象.电流地分流,
将使焊接强度降低.为了消除电流分流对钢筋点焊强度地影响,应适当延长通电时间或增大电流.
(2)清除钢筋表面锈蚀、氧化铁皮和杂物、泥渣等,使钢筋表面接触良好,提高焊接强度.
4.治理方法
对已产生脱点地钢筋点焊制品,应重新调整焊接参数,加大焊接电流(增加变压器级数),延长通电
时间,减小电极行程(加大电极挤压力),进行二次补焊试焊,并应在制品上截取双倍试件,如实验
合格,该批脱点钢筋制品应重新按二次补焊地焊接参数进行补焊.采用DN3-75型点焊机焊接通电
时间见表17-5.
采用DN3-75型点焊机焊接通电时间(s)表17-5
变压器级数
较小钢筋直径(mm)
6
8
10
12
7
0.08
0.05
--
0.10
0.06
0.12
0.07
0.22
0.20
0.70
0.60
0.50
0.40
1.50
1.25
1.00
0.75
2.50
2.00
1.20
4.00
3.50
3.00
点焊Ⅱ级钢筋或冷轧带肋钢筋时,焊接通电时间延长20%~25%.
17.2.2焊点过烧
钢筋焊接区,上下电极与钢筋表面接触处均有烧伤,焊点周界熔化铁浆外溢过大,而且毛刺较多,
外观不美,焊点处钢筋呈现蓝黑色.
(1)电流过大和通电时间过长.
(2)钢筋表面已锈蚀,局部导电不良,造成多次重焊.
(3)电极表面不平,.上下电极不对中或电极漏水滴在焊接区,造成焊点过烧现象.
(4)焊工操作时精神不集中或操作技术不熟练,造成焊点二次重焊.
(5)继电器接触失灵.
除严格执行班前实验,正确优选焊接参数外,还必须进行试焊样品质量自检,目测焊点外
观是否与班前合格试件相同,制品几何尺寸和外形是否符合规范和设计要求,全部合格后方
可成批焊接.
电压地变化直接影响焊点强度.在一般情况下,电压降低15%,焊点强度可降低20%;
电压降低20%,焊点强度可降低40%.因此,要随时注意电压地变化,电压降低或升高应
控制在5%地范围内.
发
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