闪光对焊钢筋连接工艺

闪光对焊钢筋连接工艺简介



　

钢筋闪光对焊是将两根钢筋安放成对接形式，利用焊接电流通过两钢筋接触点产生的电阻热，使金属熔化，产生强烈飞溅，形成闪光，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法，是电阻焊的一种。

1工艺

1、连续闪光焊

适用于钢筋直径较小，钢筋级别较低的条件，所能焊接的钢筋上限直径根据焊机容量、钢筋级别等具体情况而定，应符合表4-10的规定。

连续闪光焊接钢筋上限直径 表4-10

焊机容量（KV·A）
钢筋级别
钢筋直径（mm）

160
Ⅰ级

Ⅱ级

Ⅲ级
25

22

20

100
Ⅰ级

Ⅱ级

Ⅲ级
20

18

16

80
Ⅰ级

Ⅱ级

Ⅲ级
16

14

12


连续闪光焊的工艺方法：将钢筋夹紧在对焊机的钳口上，接通电源后，使两钢筋端面局部接触，此时钢筋端面的接触点在高电流密度作用下迅速熔化、蒸发、爆破，呈高温粒状金属从焊口内高速飞溅出来；当旧的接触点爆破后，又形成新的接触点，这就出现连续不断爆破过程，钢筋金属连续不断送进（以一定送进速度适应其焊接过程的烧化速度）。钢筋经过一定时间的烧化，使其焊口达到所需要的温度，并使热量扩散到焊口两边，形成一定宽度的温度区，这时，以相当压力予以顶锻，将液态金属排挤在焊口之外，使钢筋焊合，并在焊口周围形成大量毛刺。由于热影响区较窄，故在接合面周围形成较小的凸起，于是，焊接过程结束，两钢筋对接焊成的外形见图4-10。



2、预热闪光焊

在钢筋直径或级别超出表4-10的规定时，如果钢筋端面较平整，则宜采用预热闪光焊。

预热闪光焊的工艺方法：在进行连续闪光焊之前，对钢筋增加预热过程。将钢筋夹紧在对焊机的钳口上，接通电源后，开始以较小的压力使钢筋端面接触，然后又离开，这样不断地离开又接触，每接触一次，由于接触电阻及钢筋内部电阻使焊接区加热，拉开时产生瞬时的闪光。经上述反复多次，接头温度逐渐升高，实现了预热过程。预热后接着进行闪光与顶锻，这两个过程与连续闪光焊一样。

采用UN2-150型或UN17-150-1型对焊机进行大直径钢筋焊接时，宜首先采取锯割或气割方式对钢筋端面进行平整处理；然后采用预热闪光焊工艺，并应符合下列要求：闪光过程应强烈、稳定；顶锻凸块应垫高；应准确调整并严格控制各过程的起点和止点。

3、闪光-预热闪光焊

适用于钢筋端面不平整的情况。闪光-预热闪光焊是在预热闪光之前再增加闪光过程，使不平整的钢筋端面“闪”成较平整的。

4、焊后热处理

对于IV级钢筋，应采用预热闪光焊或闪光-预热闪光焊工艺进行焊接

。当接头拉伸试验结果发生脆性断裂，或弯曲试验不能达到要求时，尚应在焊机上进行焊后热处理，热处理工艺方法如下：

（1）待接头冷却至常温，将电极钳口调至最大间距，重新夹紧。

（2）应采用最低的变压器级数，进行脉冲式通电加热：每次脉冲循环包括通电时间和间歇时间宜为3s。

（3）焊后热处理温度就应在750～850℃（桔红色）范围内选择，随后在环境温度下自然冷却。

2常用焊机

对焊机由机架、导向机构、动夹具、固定夹具、送进机构、夹紧机构、支座（顶座）、变压器、控制系统等几部分组成，见图2-1和图3-1-1的示意图。





对焊机的全部基本部件紧固在机架上，机架具有足够刚性，并且用强度很高的材料（铸铁、铸钢，或用型钢焊成）制作，故在顶锻时不会导致被焊钢筋产生弯曲；导轨是供动板移动时导向用的，有圆柱形、长方体形或平面形的多种。

送进机构的作用是使被焊钢筋同动夹具一起移动，并保证有必要的顶锻力；它使动板按所要求的移动曲线前进；并且在预热时能往返移动；在工作时没有振动和冲动。按送进机构的动力类型，有手动杠杆式、电动凸轮式、气动式以及气液压复合式等几种。

夹紧机构由两个夹具构成，一个是不动的，称为固定夹具；另一个是可移动的，称为动夹具。固定夹具直接安装在机架上，与焊接变压器次级线圈的一端相接（电气上与机架是绝缘的）的；动夹具安装在动板上，可随动板左右移动，在电气上与焊接变压器次级线圈的另一端相联接。常见的夹具型式有手动偏心轮夹紧、手动螺旋夹紧等，也有用气压式、液压式及气液压复合式等几种。

常用对焊机的技术数据见表4-11。表中计量单位L是容积“升”。表中UN2-150型对焊机的动夹具传动方式是电动凸轮式，UN17-150-1型的是气液压复合式，其余三种型号的是手动杠杆挤压弹簧。表中可焊钢筋最大直径的取值根据钢筋强度级别按相应栏中数的范围选用。

常用对焊机的技术数据 表4-11

项目
单位
型号

UN1-50
UN1-75
UN1-100
UN2-150
UN7-150-1

额定容量

负载持续率

初级电压

次级电压调节范围

次级电压调节级数

夹具夹紧力

最大顶锻力

夹具间最大距离

动夹具间最大行程

连续闪光焊时钢筋最大直径

预热闪光焊时钢筋最大直径

最多焊拉件数

冷却水消耗量
KV·A

%

V

V

级

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

外形尺寸
长

宽

高
mm

mm

mm
1520

550

1080
1520

550

1080
1800

550

1150
2140

1360

1380
2300

1100

1820

重 量
kg
360
445
465
2500
1900


3参数选择



图4-12

（a）连续闪光焊；（b）闪光－预热闪光焊

L1、L2－－调伸长度 ；a1+a2-烧化留量；c1+c2-顶锻留量；

c1'+c2'-有电顶锻留量；c1''+c2''－无电顶锻留量；a1.1+a2.1-一次烧化留量；

a1.2+a2.2-二次烧化留量；b1+b2-预热留量

（1）调伸长度：指钢筋焊接前两个钢筋端部从电极钳口伸出的长度。

（2）烧化留量：指钢筋在闪光过程中，由于“闪”出金属所消耗的钢筋长度。

（3）预锻留量：指在闪光过程结束时，将钢筋顶锻压紧后接头处挤出金属而导致消耗的钢筋长度。

（4）预热留量：预热过程所需耗用的钢筋长度。

2、操作参数

（1）闪光速度：闪光过程的速度。

（2）顶锻速度：指在挤压钢筋接头时的速度。

（3）顶锻压力：将钢筋接头压紧所需要的挤压力。

（4）变压器级数：通过钢筋端部的焊接电流大小，是通过焊接变压器级数调节的。

3、选择要点

（1）闪光对焊应选择调伸长度、烧化留量、顶锻留量以及变压器级数等焊接参数。连续闪光焊的留量应包括烧化留量、有电顶锻留量和无电顶锻留量；闪光-预热闪光焊的留量应包括一次烧化留量、预热留量、二次烧化留量、有电顶锻留量和无电顶锻留量。

（2）调伸长度的选择，应随着钢筋级别的提高和钢筋直径的加大而增长。当焊接Ⅲ级、Ⅳ级钢筋时，调伸长度宜在40～60mm范围内选用（若长度过小，向电极散热增加，加热区变窄，不利于塑性变形，顶锻时所需压力较大；当长度过大时，加热区变宽，若钢筋较细，容易发生弯曲）。

（3）烧化留量的选择应根据焊接工艺方法确定。采用连续闪光焊接时，烧化过程应较长（以获得必要的加热）。烧化留量应等于两根钢筋在断料时切断机刀口严重压伤部分（包括端面的不平整度），再加8mm。

采用闪光-预热闪光焊时，应区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部分，二次烧化留量不应小于10mm。

采用预热闪光焊时，烧化留量不应小于10mm。

（4）需要预热时，宜采用

电阻预热法。预热留量应为1～2mm，预热次数应为1～4次；每次预热时间应为1.5～2s，间歇时间就为3～4s。

（5）顶锻留量应为4～10mm，并应随钢筋直径的增大和钢筋级别的提高而增加（在顶锻留量中，有电顶锻留量约占三分之一）。

焊接Ⅳ级钢筋时，顶锻留量宜增大30％。

（6）变压器级数应根据钢筋级别、直径、焊机容量以及焊接工艺方法等具体情况选择。

（7）对余热处理钢筋（也属于Ⅲ级钢筋）进行闪光对焊时，与热轧钢筋比较，应减小调伸长度，，提高焊接变压器级数，缩短加热时间，快速顶锻，以形成快热快冷条件，使热影响区长度控制在钢筋直径的0.6倍范围之内。

（8）操作参数根据钢筋级别和钢筋直径以及焊机的性能各异。一般情况下，闪光速度应随钢筋直径增大而降低，并在整个闪光过程中要由慢到快；顶锻速度应愈快愈好；顶锻压力应随钢筋直径增大而增加；变压器级数要随钢筋直径增大而增高，但焊接时如火花过大并有强烈声响，应降低变压器级数。

4操作要领

要求被焊钢筋平直，经过除锈，安装钢筋于焊机上要放正、夹牢；夹紧钢筋时，应使两钢筋端面的凸出部分相接触，以利均匀加热和保证焊缝（接头处）与钢筋轴线相垂直；烧化过程应该稳定、强烈，防止焊缝金属氧化；顶锻应在足够大的压力下完成，以保证焊口闭合良好和使接头处产生足够的镦粗变形。出现异常现象或焊接缺陷时，宜按表4-12查找原因和采取措施，及时消除。

闪光对焊异常现象、焊接缺陷及消除措施 表4-12

异常现象和焊接缺陷
措 施

烧化过分剧烈并产生强烈的爆炸声
1、降低变压器级数

2、减慢烧化速度

闪光不稳定
1、清除电极底部和表面的氧化物

2、提高变压器级数

3、加快烧化速度

接头中有氧化膜、未焊透或夹渣
1、增大预热程度

2、加快临近顶锻时的烧化程度

3、确保带电顶锻速度

4、加快顶锻速度

5、增大顶锻压力

接头中有缩孔
1、降低变压器级数

2、避免烧化过程过分强烈

3、适用增大顶锻留量及顶锻压力

焊缝金属过烧
1、减小预热程度

2、加快烧化速度，缩短焊接时间

3、避免过多带电顶锻

接头区域裂纹
1、检验钢筋的碳、硫、磷含量；若不符合规定时应更换钢筋

2、采取低频预热方法，增大预热程度

钢筋表面微熔及烧伤
1、消除钢筋被夹紧部位的铁锈和油污

2、消除电极内表面的氧化物

3、改进电极糟口形状，增大接触面积

4、夹紧钢筋

接头弯折或轴线偏移
1、正确调整电极位置

2、修整电极钳口或更换已变形的电极

3、切除或矫直钢筋

的弯折外


5质量检查与验收

1、分批

在同一台班内，由同一焊工完成300个同级别、同直径钢筋焊接接头应作为一批。当同一台班内焊接的接头数量较少时，可在一周之内累计计算；累计如仍不足300个接头，应按一批计算。

2、外观检查

应从每批抽查10％，且不得少于10个的接头作外观检查。检查结果就符合下列要求：

（1）接头处不得有横向裂纹。

（2）与电级接触处的钢筋表面，对于Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级钢筋，不得有明显烧伤；对于Ⅳ级钢筋，不得有烧伤。在负温度条件下进行闪光对焊时，对于Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级钢筋，均不得有烧伤。

（3）接头处的弯折角不得大于4°。

（4）接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，且不得大于2mm。

经过外观检查，如发现有一个接头不符合要求，就应对全部接头进行检查，剔出不合格接头，切除热影响区后重新焊接。

3、力学性能试验

（1）取样

从每批接头中任意切取6个试件，其中3个做拉伸试验，3个做弯曲试验。

（2）拉伸试验

1）对试验结果的要求：3个热轧钢筋接头试件的抗拉强度均不得低于该级别钢筋规定的抗拉强度；余热处理钢筋按Ⅲ级钢筋规定，即接头试件的抗拉强度不得低于570N/mm2（见表2-10）。此外，应至少有2个试件断于焊缝之外，并呈延性断裂。

2）评定：当试验结果有1个试件的抗拉强度低于上述规定值，或有2个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂时，应再取6个试件进行复验。复验结果若仍有1个试件的抗拉强度低于规定值，或有3个试件断于弯曲中心点，弯心直径见表4-13。当弯至90°时，至少有两个试件不得发生破断（表中d为钢筋直径）。

弯曲试验所用的弯心直径 表4-1

钢筋级别 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级
钢筋直径
(mm)
≤25 ＞25 ≤25 ＞25 ≤25 ＞25 ≤25 ＞25
弯心直径 2d 3d 4d 5d 5d 6d 7d 8d

如试验结果有2个试件发生破断，应再取6个试件复验。复验结果若仍有3个试件发生破断，应确认该批接头为不合格。

选于《钢筋工手册》一书。略有修改

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