Способ контактной стыковой сварки Советский патент 1993 года по МПК B23K11/00 

Изобретение относится к способу контактной стыковой сварки изделий круглого сечения и может быть использовано при сварке стальных стержней периодического профиля, используемых для армирования железобетонных конструкций, эксплуатируемых при многократно повторяющихся нагрузках и рассчитываемых на выносливость, например, в пролетных строениях и опорах железнодорожных мостов, подкрановых балках и др.

Целью изобретения является получение равнопрочного по выносливости с исходным металлопрокатом сварного соединения арматурных стержней периодического профиля..в

На фиг.1 представлена схема установки тмкуемых заготовок арматуры при контактнойстыковойсварке; на фиг.2 -схема сварного стыка при дополнительном нагреве, обеспечивающем реализацию продольной осадки; на фиг.З - внешний вид сварного стыка, полученного после реализации дополнительной продольной осадки и свободном деформировании металла в радиальном направлении: на фиг.4 - внешний вид сварного стыка, полученного после дополнительной осадки и механического снятия пояска грата в направлении, перпендикулярном оси стыка.

Сущность изобретения заключается в том, что после окончания процесса сварки и дополнительного нагрева участка длиной с расположенным посередине сварным стыком, производят дополнительную продольную осадку сваренных арматурных

00

со

ч

CN 00

Сл

стержней на величину А (0,1-0,3)1у, где ly - установочная длина концевого участка каждого из стыкуемых при сварке стержней, при этом обеспечивают свободное деформирование металла в радиальном направлении. При необходимости после выполнения продольной осадки производят снятие грата на утолщении до верха продольных ребер периодического профиля, когда нагретый металл еще сохраняет пластическое состояние.

Свободное деформирование металла в радиальном направлении обеспечивает плавное очертание местного усиления участков стержня, примыкающих к сварному стыку, и исключает появление дополнительных концентраторов напряжений, характер- ных для ра диально обжатых, сварных стыков, увеличивая тем самым усталостную прочность сварного соединения.

Рекомендуемая величина дополнительной продольной осадки обеспечивает максимальное увеличение усталостной прочности сварного стыка арматуры периодического профиля, а снятие грата на утолщении до верха продольных ребер повышает технологичность при дальнейшем применении арматуры с усиленным сварным стыком и позволяет осуществить дополнительный контроль правильности выполнения рекомендуемой величины дополнительной продольной осадки.

Способ реализуется следующим образом.

Стыкуемые заготовки 1 и 2. представляющие собой отрезки стержневой арматуры периодического профиля, с номинальным диаметром dn устанавливают в токоподво- дящих губках 3, 4 машины для контактной стыковой сварки (фиг.1). При этом установочную длину каждого из стыкуемых стержней принимают равной у, что. соответствует установочному расстоянию между токо- ведущими губками, сварочной машины. После окончания контактной сварки расстояние 2iy уменьшается до значения , где Л - припуск на оплавление и. осадку при сварке стыкуемых арматурных стержней. Величины 1У и Л устанавливают в соответствии с технологическими требованиями в зависимости от номинального диаметра стыкуемых стержней dH.

После окончания процесса сварки, при котором обеспечивают неразъемное соединение стыкуемых стержней, полученный стык располагают между токоведущими губками 3, 4 машины для стыковой сварки. Вновь устанавливают расстояние между губками, равное 21У, Стык размещают посе0

5

редине данного расстояния, при этом место середины оценивают визуально по положению венчика грата 5, полученного при сварке (фиг,2). З.атом производят нагрев участка металла, расположенного между токоведущими губками за счет пропускания .тока. До- пол нительныи нагрев после сварки выполняют на той же ступени регулировки сварочного тока трансформатора, на которой осуществляют сварку стержней. После приобретения нагреваемым участком однородного светло-красного цвета производят продольную осадку стыка.

При выполнении осадки расстояние между токоведущими губками 3, 4 уменьшают на величину А (0,1-0,3)1У, и после осадки это расстояние будет равно 2ly-A (фиг.З). Таким образом, расстояние между токоведущими губками после дополнительной 0 осадки составляет (1,7-1,9)у, что соответствует уменьшению начального расстояния между токоведущими губками на 5-15%.

Возможность свободного деформирования в радиальном направлении участков стержней, примыкающих к стыку, при осуществлении продольной осадки обусловливает появление усиления сечения 6 арматуры с каждой стороны от пояска грата (фиг.З). Для этих участков характерным является то, что их размер D в радиальном направлении превышает максимальный размер di арматурного стержня в исходном состоянии. Выполнение продольной осадки на величину, меньшую, чем 0,11У не позволяет получить равнопрочный по выносливости с исходным металлопрокатом сварной стык арматуры.

Выполнение дополнительной продольной осадки на величину, превышающую 0,31У нерационально, так как при этом усталостная прочность сварного стыка с усилен- ным сечением стержней арматуры периодического профиля имеет тенденцию к уменьшению и при.,3 1У ее значение существенно ниже, чем у исходной арматуры. Для иллюстрации изложенного в таблице приведены данные усталостных испытаний, характеризующие изменение долговечности (количество ц-иклов нагру - жений до разрушения) сварных стыков стержней с усиленным поперечным сечением в зависимости от величины продольной осадки А. Сварные образцы арматуры класса A-III из стали марки 25Г2С с диаметром 32 мм по ГОСТ 5781- 82 при 2ly 78 мм; режим нагружения: коэффициент асимметрии цикла нагрузки р 0,2; относительный уровень максимальной нагрузки цикла k

Омакс

5вГ

5

0

5

0

5

0

5

,46, где (/макси (7В соответственно

максимальное напряжение цикла и временное сопротивление по номинальному сечению арматуры.

Известно, что между долговечностью и усталостной прочностью, при прочих одинаковых условиях, существует прямая зависимость. Из таблицы следует, что наибольшая долговечность испытанных образцов, а следовательно их усталостная прочность, зафиксированы при величине осадки А (0,12-0,26) 1У. Уменьшение усталостной прочности сварных стыков с усиленным поперечным сечением стержней при величине продольной осадки А 0,11у и А 0. происходит из-за особенностей формоизменения элементов периодического профиля и сердечника стержня на участке с усиленным поперечным сечением в процессе осадки.

Дополнительное снятие, посредством механической обработки, пояска грата 7, выполняемое в радиальном по отношению к продольной оси стыка направлении до верха продольных ребер периодического профиля (фиг.4) обеспечивает повышение технологичности при дальнейшем применении стержней арматуры со сварным стыком (например, такая обработка облегчает протяжку стержней через армокаркас, сварку сеток на многоточечных машинах, формирование пакетов стержней в сварных каркасах и т.д.), а также возможность дополнительного контроля правильности выполнения рекомендуемой величины А продольной осадки с помощью замера в поперечном сечении стержней размера по продольным ребрам около стыка с обеих его сторон. Снятие пояска грата производят, когда металл на грет до пластического состояния, что ускоряет выполнение этой операции и уменьшает износ применяемого инструмента. На сварном стыке можно не снимать грат, так как его наличие несущественно влияет на усталостную прочность стыка с усиленным сечением стержней периодического профиля. При этом применение арматуры со сварными стыками, имеющими венчик грата, не должно ухудшать технологичность арматурных работ.

Пример. Контактная стыковая сварка стержней арматуры класса A-III из стали марки 25Г2С диаметром 32 мм по ГОСТ 5781-82 выполнялась на машине МС-2008. Дополнительный нагрев стыка и прилегающей к нему арматуры после сварки осуществляли током стыкосварочной машины до приобретения нагреваемым участком однородного светло-красного цвета. Чтобы избежать поджога металла, применили прерывистую подачу тока. Величину дополнительной продольной осадки варьировали от 7 до 15 мм при начальном расстоянии между

5 электродами 78-85 мм.

Усталостные испытания сварных образцов арматуры проводили по обычной методике, принятой для арматурных сталей, при коэффициенте асимметрии цикла нагрузки

р 0,2 для двух типов сварных стыков, без какой-либо обработки после контактной сварки (тип С1 по ГОСТ 14098-85) и усиленных по предлагаемому способу. Для сравне- ния использовали также данные

5 усталостных испытаний сварных стыков арматуры из аналогичной стали, подвергнутых после сварки продольной механической зачистке.

Результаты усталостных испытаний и их

0 анализ свидетельствуют, что для принятых условий ограниченный (на базе 2 10 циклов) предел выносливости сварных стыков, Осиленных по предлагаемому способу, превысил соответствующие показатели свар5 ных стыков без обработки на 23,6% при Р 0,5 и на 50% при Р 0,95, а сварных стыков с продольной механической зачисткой -на 21.8% при Р .0.5 и на 20,7% при Р 0,95, где Р - вероятность безотказной

0 работы стыка.

Таким образом, результаты усталостных испытаний сварных стыков различных типов позволили установить, что предлагаемый способ усиления сварных стыков арма5 туры периодического профиля обеспечивает повышение их усталостной прочности до уровня исходной арматурной стали.

0 Фор мула изобретения

Способ контактной стыковой сварки арматурных стержней, при котором после осадки осуществляют деформирование нагретого до пластического состояния стыка,

5 отличающийся тем, что перед деформированием производят дополнительный нагрев стыка и прилегающих к нему участков стержней длиной у каждый, где ly установочная длина концевого уча0 стка каждого из стыкуемых при сварке стержней, а деформирование стыка осуществляют путем продольной осадки стержней на величину А (ОЛ-0.3)1у. причем при деформировании обеспечивают сво5 бодное течение металла в радиальном направлении.

Примечание. Данные - по результатам испытаний 2-3 образцов-близнецов, .

Использование: область контактной стыковой сварки, при сварке стальных стержней периодического профиля, используемых для армирования железобетонных конструкций. Сущность изобретения: после завершения процесса контактной стыковой сварки арматурных стержней и нагрева участка длиной 21У с расположенным посередине сварным стыком, производят продольную осадку стержней на величину А (0.1-0,3) ly, где 1У - установочная длина концевого участка каждого из стыкуемых при сварке стержней. При осадке обеспечивают свободное деформирование металла в радиальном направлении. 4 ил., 1 табл.

ЬйШ$Й

Фиг. I

Фиг.г.

-2&LcA

тмит A

JL . 5

Фиъ. &