Основным видом арматуры железобетонных конструкций являются пересекающиеся стержни в виде сеток и плоских каркасов. Для сварки таких арматурных конструкций, а также для приварки внахлестку круглых арматурных стержней к элементам плоского проката (полосовой, уголковой и другой сортовой стали) применяют контактную точечную сварку.

Контактная точечная сварка дает ряд преимуществ по сравнению с другими видами сварки: возможность повышения производительности труда благодаря более низкой трудоемкости при изготовлении арматурных каркасов и сеток по сравнению с электродуговой сваркой; небольшое потребление электроэнергии вследствие применения жестких режимов сварки с использованием тока большой плотности в течение очень малого отрезка времени; возможность механизации и автоматизации процесса; отсутствие расхода металла (в электродах).

Рисунок 10. Контактная точечная сварка арматуры

Схема протекания тока при контактной точечной электросварке: 1 – вторичный виток трансформатора; 2 – медные шины; 3 – хобот; 4 – электрододержатель; 5 – электрод; 6 – арматурный стержень

Сущность процесса контактной точечной сварки арматуры состоит в следующем. От вторичного витка сварочного трансформатора через медные шины, хоботы, электрододержатели и электроды ток подводят к пересечению арматурных стержней, зажатых между электродами (рис. 10). Электроды имеют водяное охлаждение. Сопротивление в месте соприкасания арматурных стержней во много раз превышает сопротивление остальных участков цепи, поэтому именно в этом месте интенсивно выделяется тепло, которое нагревает металл арматурных стержней до пластического состояния. Под действием усилия сжатия электродов происходит их сварка.

Чтобы получить сварные соединения требуемой прочности, необходимо выполнять сварку на определенных режимах. Режим сварки выбирают в зависимости от диаметра свариваемой арматуры и марки стали, из которой она изготовлена. Правильность выбора режима сварки проверяют контрольным испытанием прочности на срез сварных образцов арматуры.

Если прочность сварных соединений арматуры из-за непровара окажется менее требуемой, то увеличивают плотность тока или время его протекания. Если прочность недостаточна из-за пережога, эти же показатели соответственно уменьшают.

При недостаточной плотности тока сварка арматуры может оказаться невозможной даже в том случае, если время протекания тока будет очень длительным; при чрезмерно большой плотности арматурные стержни могут перегореть.

Плотность тока в машинах контактной точечной сварки регулируют переключением ступеней сварочного трансформатора, а продолжительность протекания тока – перемещением указателя на электронных регуляторах времени.

Для контактной точечной сварки применяют специальные машины, которые по числу одновременно свариваемых узлов сеток и плоских каркасов разделяют на одноточечные, двухточечные и многоточечные.

Машины для точечной сварки бывают стационарными и подвесными; с односторонним и двухсторонним подводом тока; с пневматическим и пневмогидравлическим механизмом сжатия электродов. Управление продолжительностью протекания тока осуществляют автоматически.

В связи с развитием строительства из железобетона в направлении создания крупных железобетонных панелей и других элементов возникла необходимость укрупнительной сборки арматурных каркасов и сеток. Для этой цели созданы передвижные (подвесные) сварочные машины, так как на обычных сварочных машинах выполнять точечную сварку такой арматуры невозможно ввиду ее громоздкости и большой массы.

Подвесные сварочные машины разделяют по конструктивному признаку на две группы: со встроенным сварочным трансформатором и с выносным. Все машины выполнены по одной схеме и состоят из следующих основных узлов: корпуса с рукояткой, сварочного трансформатора, силового пневмопривода, электродной части (клещей) и подвесного устройства, позволяющего поворачивать машину и клещи вокруг своей оси на 360°.

Подвесные машины с выносным трансформатором, кроме того, снабжают токоведущими кабелями.

Свариваемость арматуры

Свариваемость углеродистой стали (ГОСТ 380–71*) обеспечивается технологией изготовления и соблюдением всех требований по химическому составу, предъявляемых к стали Б и В. Поставка стали группы Б с гарантией свариваемости оговаривается в заказе и в сертификате. Сталь, содержащую в готовом прокате более 0,22% углерода, применяют для сварных конструкций при условиях, обеспечивающих надежность сварного соединения. Сталь марок ВСт1, ВСт2, ВСтЗ всех категорий и всех степеней раскисления, в том числе и с повышенным содержанием марганца, а по требованию заказчика сталь марок БСт1, БСт2, БСтЗ второй категории всех степеней раскисления, в том числе и с повышенным содержанием марганца, поставляется с гарантией свариваемости. Свариваемость низколегированной арматурной стали всех марок, кроме 80С, также обеспечивается химическим составом и технологией изготовления. Сварка термически упрочненной арматурной стали не допускается из-за ее разупрочнения в зоне сварного шва.

Сталь арматурная термически упрочненная свариваемая имеет в обозначении марки индекс «С». Например, условное обозначение свариваемой арматурной стали диаметром 14 мм класса Ат-4: 14Aт-4С ГОСТ 10884 – 81, а свариваемая сталь с повышенной стойкостью к коррозионному растрескиванию под натяжением обозначается индексом «СК», Ат-5СК. Согласно ГОСТ 10922–75, временное сопротивление сварных соединений арматурной стали класса Ат, выполненных контактно-стыковой, контактно-точечной и шовно-стыковой сваркой, не должно быть менее наименьшего значения браковочного минимума,

Низкоуглеродистые стали (содержание углерода до 0,22%) относятся к категории хорошо свариваемых всеми видами сварки на слабых режимах без дополнительных технологических операций. Среднеуглеродистые стали (содержание углерода 0,23–0,45%) в процессе сварки требуют таких дополнительных операций. Так, для повышения стойкости металла шва к образованию кристаллизационных трещин снижают количество углерода в нем, применяя сварочные электроды с пониженным содержанием углерода, а также уменьшая долю основного металла в сварном шве. Уменьшение вероятности образования закалочных структур в металле шва может быть достигнуто с помощью предварительного и сопуттвующего подогрева изделий.

Таблица 4. Предварительный подогрев сталей (перед сваркой)

Таблица 5. Термообработка сталей после сварки

Низколегированные стали, содержащие менее 2,5% легирующих компонентов и до 0,22% углерода, как правило, обладают хорошей свариваемостью. Применяемые для изготовления арматуры железобетонных конструкций низкоуглеродистые стали марок 18Г2С, 25Г2С, 25ГС, 20ХГ2Ц относятся к категории удовлетворительно свариваемых. Эти стали содержат не более 0,25% углерода. Если углерода больше 0,25%, в зоне сварного шва могут возникнуть закалочные структуры и трещины, а также порообразование за счет выгорания углерода. В табл. 4 приведены рекомендуемые режимы подогрева термообработанных сталей перед, а в табл. 5 после сварки. Следует иметь в виду, что рекомендуемые предельные значения критериев свариваемости сталей непостоянны и могут изменяться в зависимости от развития сварочной техники и технологии.