СТЫКОВОЕ СВАРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК B23K33/00 B23K9/02 

Изобретение относится к дуговой сварке стыковых соединений стержней и может использоваться в строительно-монтажных работах, и изготовлению изделий из железобетона с использованием арматурных стержней классов АI, АII, АIII, АIV, АтIV, АтV, АтVI.

Известны стыковые сварные соединения арматурных стержней и способ их получения с использованием накладок, устанавливаемых в зоне стыка с последующим соединением накладок и арматурных стержней сварными швами. Стержни располагают с образованием V-образной разделки и последовательно заплавляют зазор между стержнем и накладками и затем с образованием горки с уклоном в сторону, противоположную раскрытию кромок [1].

Недостатком этого соединения и способа его получения являются большая трудоемкость, ограниченность использования только при сварке порошковой проволокой стержней диаметром более 28 мм, расположенных в горизонтальной плоскости при маленькой скорости сварки и большом расходе материалов.

Наиболее близким сварным стыковым соединением является соединение арматурных стержней С21-Рн, включающее установленные с зазором стержни, накладки и продольные сварные швы наложенные между накладками и стержнями. Длина накладок 6-10 d_н, зазор между торцами стержней 0,5 d_н. Способ получения такого соединения включает продольное расположение арматурных стержней с зазором между торцами и стержневых накладок вдоль стыка и последовательное наложение продольных швов между накладками и арматурными стержнями с лицевой и обратной стороны [2].

Недостатком такого соединения и способа его получения является недостаточная прочность стыка, необходимость наличия двусторонних швов при прочности арматуры более 90 кг/мм² (О_в).

Техническая задача заключается в получении равнопрочного соединения при расширении технологических возможностей использования различных марок стали, а также отходов арматуры, снижении трудоемкости и повышении производительности за счет увеличения скорости сварки и снижения размеров сварочных швов.

Поставленная задача решается таким образом, что стыковое сварное соединение арматурных стержней, включающее установленные с зазором стержни, накладки и продольные сварные швы, наложенные между накладками и стержнями, согласно изобретению снабжено поперечным сварным швом между стыкуемыми торцами арматурных стержней и накладками длиной (1,1-2,5)d_н, установленными с зазором (0,1-2,0)d_н, при этом длина продольных швов между накладками и арматурными стержнями равна (2,0-6,5)d_н, где d_н - номинальный диаметр стыкуемого стержня, причем накладки выполнены в виде стержней, и/или пластин, и/или уголка, или гнутого профиля. Накладки могут быть выполнены в виде стержней длиной (3-10)d_н. Кроме того, на оборотной стороне продольного шва выполнены прихваточные швы. Помимо этого, накладки могут быть расположены под углом 45-180^o в поперечном сечении стыка арматурных стержней. Накладки могут быть выполнены из сталей разных марок.

А в способе получения стыкового сварного соединения арматурных стержней, включающем продольное расположение арматурных стержней с зазором между торцами и накладок вдоль стыка, наложение продольных сварных швов между накладками и стержнями, согласно изобретению между торцами арматурных стержней и накладками накладывают поперечный сварной шов с выводом шва на накладки на величину не менее 0,1d_н с заваркой зазора между стержнями, а продольные сварные швы накладывают начиная от периферии к центру стыка на расстоянии от конца накладки не менее 1 d_н. Причем в качестве накладок устанавливают стержни длиной 5-10d_н, при этом на обратной стороне продольного шва производят заварку поперечного шва и наложение прихваточных швов.

Предлагаемое стыковое сварное соединение отличается от известного тем, что оно снабжено поперечным сварным швом между стыкуемыми торцами арматурных стержней и накладками длиной (1,1-2,5)d_н при ширине сечения шва (0,1-2,0)d_н, что позволяет обеспечить равнопрочность соединения в сечении стыка за счет заварки зазора между стержнями и достаточной глубины проварки накладок. При этом длина продольных швов между накладками и арматурными стержнями равна (2,0-6,5)d_н, что дает возможность сократить длину сварочных швов и снизить трудоемкость работ при достижении равнопрочности стыка. Накладки могут быть выполнены в виде стержней, и/или пластин, и/или уголка, или гнутого профиля из стали марок АI-АV и АтIV-АтVI и их отходов. Накладки могут быть выполнены в виде стержней длиной не менее 3d_н, а на оборотной стороне продольного шва для арматуры прочностью более 90 кг/мм² выполнены прихваточные швы длиной (1,0-1,2) d_н. При этом накладки могут быть расположены параллельно друг другу или под углом друг к другу в поперечном сечении стыка на величину от 45 до 180^o, обеспечивающим возможность наложения швов дуговой сваркой.

Способ получения стыкового сварного соединения арматурных стержней отличается тем, что между торцами арматурных стержней и накладками накладывают поперечный сварной шов с выводом шва на накладки на величину не менее 0,1d_н с заваркой зазора между стержнями, а продольные сварные швы накладывают начиная от периферии к центру стыка на расстоянии от конца накладки не менее 1d_н. Это позволяет получить равнопрочный стык с целой арматурой за счет исключения перегрева в зоне стыка у начала сварного продольного шва при увеличении скорости сварки и снижении расхода электродов. Причем в качестве накладок устанавливают стержни длиной 5-10d_н, при этом на обратной стороне продольного шва производят заварку поперечного шва и наложение прихваточных швов.

На чертеже представлено на фиг.1 - стыковое сварное соединение, фиг.2 - сечение I-I фиг.1, фиг.3 - то же, что и на фиг.1 (вид сзади), фиг.4, 6, 8, 10 - то же, что и на фиг.1, варианты использования накладок соответственно: параллельных пластин, пластин под углом, уголка, пластины и стержня; фиг.5, 7, 9, 11 - сечения I-I фиг.4, 6, 8, 10.

Стыковое сварное соединение содержит соосно расположенные (в горизонтальной или вертикальной плоскостях) арматурные стержни 1 номинальным диаметром d_н, установленные с зазором от 0,1-2,0d_н, накладки, выполненные в виде стержней 2, или пластин 3, или уголка 4. Между накладками и стержнями 1 наложены продольные сварные швы 5 и поперечный сварной шов 6. На оборотной стороне шва выполнены прихваточные швы 7. Продольные швы накладывают длиной (2,0-6,5)d_н, шириной 0,4-0,6 d_н, глубиной не менее 0,25 d_н. Поперечный шов - длиной (1,1-2,5) d_н, шириной - (0,1-2,0) d_н, глубиной не менее 0,25 d_н.

Получают стыковое сварное соединение следующим образом. Арматурные стержни 1 устанавливают или укладывают горизонтально соосно друг другу с минимальным зазором (0,1-2,0) d_н. В зоне стыка параллельно друг другу располагают накладки (стержни 2, пластины 3, уголок 4, скобу в зависимости от назначения конструкции и наличия материала, возможно использование отходов арматуры). Накладки могут быть расположены параллельно друг другу или со смещением до образования угла в поперечном сечении от 45 до 180^o в зависимости от вида конструкции и особенностей технологии. После чего электродуговой сваркой электродом накладывают поперечный шов 6 от одной накладки к другой с заваркой зазора между торцами арматурных стержней 1. Затем накладывают продольные швы 5 между накладками 2 и арматурными стержнями 1 последовательно: сначала в зоне одной накладки слева направо от периферии к центру стыка, затем справа налево в зоне другой накладки от периферии к центру, затем в зоне первой накладки справа налево от периферии к центру и, наконец, слева направо второй накладки от периферии к центру. При этом сварку продольных швов производят начиная от конца накладки на расстоянии не менее 1d_н со скоростью 1-3 см/с и снижающейся к центру стыка в 1,5-2,0 раза. Таким образом, заварка швов сопровождается меньшим тепловыделением в начале шва, что приводит к снижению степени разупрочнения стержня в зоне продольного шва.

Пример. Стыкуют два арматурных стержня диаметром 12 мм периодического профиля из стали класса АтVI прочностью более 130 кг/мм², накладки из таких же стержней длиной 120 мм. Сварка электродуговая электродами диаметром 3 мм УОНИ 13•55. Ток сварки 120-130 А. Поперечный шов накладывают от одной накладки к другой с заваркой зазора между торцами стержней. Общее время 2,5 с. Затем накладывают продольный шов между первой накладкой и стержнем начиная с конца накладки на расстоянии 15-18 мм от ее конца к центру стыка со скоростью 1 см/с. Со снижением к центру стыка до 0,5 см/с с увеличением ширины и глубины катета шва. Далее - аналогично - шов между второй накладкой справа налево, затем между первой накладкой и стержнем справа налево и, наконец, - между второй накладкой и стержнем слева направо. После выдержки с обратной стороны стыка накладывают поперечный шов и прихваточные короткие швы по два на каждом стыкуемом стержне.

Результаты испытаний показали из 6 образцов прочность стыка (О_в) средняя 126 кг/мм² - при миним. 117 кг/мм² и максим. 131 кг/мм². Прочность (О_в) стали арматуры 131 кг/мм².

Предлагаемое техническое решение позволяет достичь равнопрочности сварных соединений с целой арматурой из стали всех классов от АI до Ат-VI, и, таким образом, стыки могут располагаться в любом количестве по эпюре моментов железобетонных конструкций изгибаемых конструкций: балок, настилов перекрытий, ферм и др. А также использовать отходы высокопрочной арматуры в качестве рабочей арматуры с тем же расчетным сопротивлением, сократить расход электродов, увеличить производительность.

Источники информации
1. SU авт. св. 1655682, кл. В 23 К 9/00, БИ 22, 1991.

2. Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкция и размеры. ГОСТ 14098-85. - М., 1986, с.12, 13 (прототип).

Изобретение относится к сварке и может быть использовано для соединения арматурных стержней электродуговой сваркой в строительстве. Стержни установлены с зазором (0,1-2,0)d_н. Вдоль стержней расположены накладки, приваренные продольными швами длиной (2,0-6,5) d_н и поперечными длиной (1,1-2,5) d_н. Сначала выполняют поперечный шов между торцами стержней от одной накладки к другой с выводом на накладки на величину не менее 0,1 d_н с заваркой зазора между стержнями. Затем накладывают продольные швы от периферии к центру стыка, начиная от конца накладки на расстоянии не менее 1 d_н, где d_н - номинальный диаметр стыкуемых стержней. Достигается получение равнопрочного соединения при снижении трудозатрат. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Стыковое сварное соединение арматурных стержней, включающее установленные с зазором стержни, накладки и продольные сварные швы, наложенные между накладками и стержнями, отличающееся тем, что оно снабжено поперечным сварным швом длиной (1,1-2,5) d_н, наложенным между стыкуемыми торцами арматурных стержней, установленных с зазором (0,1-2,0) d_н, и накладками, при этом длина продольных швов между накладками и арматурными стержнями равна (2,0-6,5) d_н, где d_н - номинальный диаметр стыкуемого стержня. 2. Стыковое сварное соединение по п. 1, отличающееся тем, что накладки выполнены в виде стержней, и/или пластин, и/или уголка, или гнутого профиля. 3. Стыковое сварное соединение по п. 1, отличающееся тем, что накладки выполнены в виде стержней длиной ( 3-10) d_н. 4. Стыковое сварное соединение по п. 1, 3, отличающееся тем, что на оборотной стороне продольного шва выполнены прихваточные швы. 5. Стыковое сварное соединение по п. 1, отличающееся тем, что накладки расположены под углом 45-180^oС в поперечном сечении стыка поперечных стержней. 6. Стыковое сварное соединение по п. 1, отличающееся тем, что накладки выполнены из сталей разных марок. 7. Способ получения стыкового сварного соединения арматурных стержней, включающий продольное расположение арматурных стержней с зазором между торцами и накладок вдоль стыка, наложение продольных сварных швов между накладками и стержнями, отличающийся тем, что между торцами арматурных стержней накладывают поперечный сварной шов с выводом его на накладки на величину не менее 0,1 d_н с заваркой зазора между стержнями, при этом продольные сварные швы накладывают, начиная от периферии к центру стыка, на расстоянии от конца накладки не менее 1 d_н. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что в качестве накладок вдоль стыка устанавливают стержни длиной (5-10) d_н, при этом на обратной стороне продольного шва производят заварку поперечного шва и наложение прихваточных швов.