Сварка арматуры: технология и особенности

СОДЕРЖАНИЕ

• Особенности сварки арматуры
• Преимущества сварки арматуры перед вязкой
• Выбор электродов для сварки арматуры
• 4 метода сварки арматуры
• Сварка арматуры внахлест
• Точечная контактная сварка арматуры
• Сварка встык
• Ванная сварка арматуры
• Проверка качества сварки

Сварка арматуры используется в разных областях строительства, но чаще всего при изготовлении железобетонных конструкций. В зависимости от материала самих прутков и некоторых условий необходимо выбрать технологию сварочных работ.

Иногда можно услышать мнение, что вязка арматуры не уступает сварке, однако это не совсем верно. В нашей статье мы расскажем о преимуществах сварных соединений, разберем подходящую технологию и поговорим о дополнительных параметрах этого процесса.

Особенности сварки арматуры

У процесса сварки арматуры есть свои особенности: в результате перекрестного сваривания образуется короткий шов вследствие небольшой площади соприкосновения, а соединение получается перпендикулярным и может создать рычаг, который оказывает основную нагрузку на место образовавшегося при сварке шва.

Из-за перечисленных специфических свойств необходим особый подход. По этой причине сварку арматуры можно производить несколькими способами. Выбор подходящей технологии позволит сократить издержки и добиться качественного результата.

Преимущества сварки арматуры перед вязкой

Для каждого из способов соединения арматуры характерны свои плюсы и минусы. В числе преимуществ вязки:

• В процессе не происходит изменений прочности и пластичности стали. Это имеет большое значение при возведении фундаментов тяжелых строений и прочих сооружений, предполагающих значительные нагрузки.
• Невысокая цена. Стоимость отожженной вязальной проволоки намного ниже, нежели электродов; она применяется без подключения к электричеству.
• Нет необходимости использовать сложное спецоборудование. Соединение арматуры можно произвести с помощью специального крючка.
• Используется со стержнями любого диаметра.
• Для выполнения такой работы не нужны специальные навыки.

Среди недостатков:

• Невысокая скорость проводимых работ.
• Отсутствуют жесткие связи.

Второй недостаток имеет значение при создании каркасов крупных размеров.

Сварка арматуры, в свою очередь, является более быстрым способом изготовления жестких конструкций любых размеров, однако у нее есть следующие минусы:

• Более высокая стоимость.
• Работа должна проводиться специалистом с использованием сложного спецоборудования.
• Нельзя применять со стержнями, толщина которых составляет менее 12 мм (можно прожечь).
• Существуют риски уменьшить прочность и пластичность в месте соединения.
• Для сварки необходимо электричество.

Выбор электродов для сварки арматуры

Существует несколько типов электродов, используемых для сварки арматуры:

• УОНИ-13/55У. С их помощью производится сварка с образованием ванны расплавленного материала. Благодаря таким электродам удается сделать высококачественные сварные швы.
• АНО-21. Их применяют с инверторами для арматурной сварки без удаления ржавчины. Электроды можно размещать под любым углом к поверхности.
• ТМУ-21У. Используются при дуговой сварке ответственных металлоконструкций. За счет специальной обмазки расплавленный металл не разбрызгивается, а дуга горит стабильно. Отсутствуют сложности с отделением шлака.
• УОНИ-13/45. Их применяют только для сварки прутьев арматуры, сделанных из углеродистой или низколегированной стали. Получающиеся швы имеют оптимальные прочность и эластичность, вследствие чего не трескаются и не лопаются при нагрузках.
• ОЗС-12. Идеальны для создания сварочного шва с равномерной структурой. На его месте не будут образоваться поры, окисление и шлаки.

Умелым сварщикам, имеющим 5-й разряд, не составляет труда самостоятельно подобрать наиболее подходящие электроды для соединения арматуры сваркой, соблюдая все требования к получившемуся шву и эксплуатационным характеристикам сооружения.

Однако, как правило, при разработке проекта конструкции в него уже закладываются характеристики материалов, поэтому он содержит все необходимые условия, которым должны отвечать швы и электроды.

Выбор диаметра прутьев осуществляется следующим образом:

• Арматура диаметром 5–8 мм предполагает применение электродов, сечение которых не превышает 3 мм.
• Если диаметр прутьев составляет 8–10 мм, рекомендовано использование электродов с сечением 3–4 мм.
• Толстые прутья арматуры диаметром более 10 мм требуют использования электродов с сечением более 4 мм.

Для улучшения качества и увеличения скорости работ, вы всегда можете воcпользоваться нашими верстаками собственного производства от компании VTM.

Электроды для сварки арматуры имеют соответствующую маркировку:

• «Н» – предназначены для наплавки металла;
• «У» – используются для сплавов, имеющих низкое содержание углерода;
• «Т» – применяются для легированных сталей, обладающих повышенной термостойкостью;
• «Э» – группа универсальных электродов, используемых для создания пластичных швов.

4 метода сварки арматуры

Сварка арматуры внахлест

Данную технологию преимущественно применяют для соединения тех элементов арматурного каркаса, которые не предполагают увеличенных нагрузок. Соответственно, этот способ сварки арматуры не подходит для создания фундаментов или конструкций, подверженных высоким нагрузкам на местах изгибов. Это наименее надежный и прочный тип сварки.

Согласно этому методу, стыковка металлических стержней производится посредством продольного соединения прутьев, сдвигая их концы до 30 см друг к другу. Чем большим будет нахлест, тем более прочной получится конструкция в результате сварки.

Арматуру сваривают внахлест с обеих сторон соединения, однако не всегда это удобно, например если сварочные швы расположены друг под другом. Так доступ к нижнему шву может быть сильно ограничен.

Важно! Для лучшей стыковки стержней следует выполнить зачистку их концов железной щеткой с последующей обработкой абразивными инструментами – так вы получите плоские соединяемые поверхности.

Читайте также: «Производство стальных конструкций: технологии оборудование»

При сварке арматурных каркасов подбирают режим и электроды по диаметру и марке в соответствии с сечениями металлических стержней.

К примеру, диаметр используемых прутьев составляет 5–8 мм. Тогда сварку следует производить электродами с диаметром сечения 3 мм.

Изделия диаметром 8–10 мм сваривают при помощи электродов с сечением 4 мм. Для стержней диаметром более 10 мм используют электроды, сечение которых составляет 5 мм.

Важно! При соединении арматуры сваркой внахлест возможно применение любых электродов, однако наиболее распространенными являются изделия АНО и МР.

Необходимая для сварки сила тока также различается при работе со стержнями разных диаметров:

• если диаметр прута составляет 5 мм, сила тока должна быть 200 A;
• при 6 мм – не должна превышать 250 А;
• при 8 мм – требуется 300 А;
• при 10 мм – необходимо 350 А;
• при 20 мм – требуется 450 А.

Точечная контактная сварка арматуры

Данный способ сварки арматуры подразумевает автоматизированную и механизированную стыковку стержней. Он считается самым быстрым благодаря увеличенной производительности. Но у него имеется 2 важных минуса.

Во-первых, сварку стержней можно выполнять исключительно в цеху, что говорит о невозможности проводить работы по месту непосредственного возведения постройки.

Во-вторых, оборудование для сварки имеет большую массу, а для работы аппаратов необходимо значительное количество электроэнергии.

Главный принцип технологии контактной сварки заключается в хорошей способности тока проходить через изделия из металла. Точки стыкования стержней характеризуются повышенным сопротивлением, поэтому там тепловая энергия выделяется в большем количестве, что позволяет прутьям плавиться и соединяться.

Контактную сварку можно осуществлять двумя способами:

• непрерывным оплавлением (к нему прибегают при работе с арматурными изделиями наивысшего класса А-1);
• оплавлением с перерывами, проводя предварительный нагрев прутьев (при работе с остальными классами арматурных изделий).

Если сварка каркаса из арматуры производится методом непрерывного оплавления, то значение плотности тока должно удерживаться в пределах 10–50 А/мм2. Тогда для сварки прутьев из стали потребуется до 20 секунд – время зависит от их сечений.

Кроме того, следует помнить об удельном давлении зажимов, на величину которого влияют сечение и класс арматуры. К примеру, сварка прутьев наивысшего класса А-1 требует, чтобы показатель давления был 30–50 МПа, а при работе со стержнями класса А-2 давление должно быть в пределах от 60 до 80 МПа.

Важно! Губки для сварочных работ необходимо предварительно чистить или менять, ведь их состояние влияет на то, насколько качественно будут выполнены работы.

Читайте также: «Дуговая сварка в защитном газе: суть процесса»

Следует осуществлять визуальную проверку получившихся в результате контактного способа сварки швов. Качественный стык должен приобретать форму приплюснутой конструкции и иметь бортики между двумя концами прутьев. Форма стыка, напоминающая бочкообразную конструкцию, говорит о ненадежности полученного соединения.

Сварка встык

Можно также сваривать арматуру встык. Согласно этому способу, выполняется обваривание двух концов прутьев и скрепление их прямых торцов.

Но важно помнить, что таким образом не удастся соблюсти все требования ГОСТ к сварке арматуры, надежности и прочности конструкции. В связи с этим для соединений встык пользуются методом ванной арматурной сварки.

Ванная сварка арматуры

В этом случае стальные стержни оплавляют, погружая их в специальную форму – ванночку, которая выполнена из низкоуглеродистой стали (ее можно сделать своими силами или приобрести готовую).

Далее концы арматурных прутьев плавятся с помощью электродов (с диаметром сечения 5–6 мм) под действием силы тока в 450–550 А. При заполнении ванночки оплавленным жидким металлом арматурные стержни соединяются, образуя единый прут с сечением, соответствующим габаритам формы.

Важно! Сварка арматуры ванным методом в условиях пониженных температур подразумевает увеличение силы тока на 15 %.

Таким способом сваривают колонны, фундамент и прочие конструкции, предполагающие увеличенные нагрузки. Также данную технологию применяют:

• при сварке крупных прутьев арматуры (диаметром от 2 до 10 см);
• при армировании в виде решетки (когда укладка каркаса производится в несколько рядов);
• при стыковочных работах с фланцами из стальных полос самого большого сечения;
• при сварке сложных каркасов.

Используя для соединения арматуры сваркой ванночку, стыкование изделий можно производить горизонтально или вертикально. Тем самым процесс формирования швов становится значительно проще, а конструкция не требует окантовки.

Более подробно разберем ванную технологию сварки арматуры.

Самостоятельная работа требует выполнения следующих шагов:

1. Произвести зачистку торцов стержней на расстояние в 3 см или более от краев, применяя металлическую щетку, до приобретения ими металлического блеска.
2. Приварить к ванночке два конца прутьев. При этом между торцами свариваемых арматурных элементов должен сохраняться зазор в 1,5 диаметра электродов. Если вы применяете трехфазную дугу, то это расстояние может составлять до 2 сечений расходников.
3. Расплавить один из концов стержня до образования в емкости расплавленного металла.
4. Переместить электрод на конец второго изделия и расплавить его аналогичным образом.
5. По очереди расплавлять арматурные концы до полного закрытия прутьев жидким металлом в ванночке. Далее следует начать медленное вращение электрода по кругу между стержнями. Так расплавленная сталь сможет прогреться равномерно перед остыванием. На швах могут появиться трещины, если металл начнет остывать неравномерно. Это приведет к сильному снижению прочности каркаса.
6. После полного остывания металла при необходимости можно сварить уголок и прочие соединения.

Согласно этой технологии сварка арматуры производится как горизонтальным методом, так и вертикальным.

Важно! Между прутьями и стенками матрицы должно сохраняться расстояние около 1,5–2 см.

При данном типе стыкования применяются инверторы (220 В), трансформаторы (380 В), полуавтоматы или автоматы.

Читайте также: «Стыковое сварное соединение»

Единственным минусом данной технологии является невозможность провести все работы с помощью одного электрода. Смену расходников следует производить максимально быстро – на удаление остатков использованного электрода и установку нового должно быть затрачено не более 5 секунд.

Проверка качества сварки

Закончив работу, следует провести контроль качества сварки арматуры и полученных швов. В ГОСТ отсутствуют точные требования относительно проверки результатов.

Важно, что проверочные работы необходимо осуществлять после полного остывания конструкции (лучше всего это делать на следующий день). Преобладающее число мастеров используют следующие практические способы проверки:

• Нанесение небольших ударов молотком на место шва. Конструкцию простукивают в местах соединения металлическим молотком. Нужно следить за точностью и небольшой силой ударов.

  Ударная часть молотка должна быть предварительно вымыта и вытерта досуха – наличие мусора или частиц воды могут отрицательно повлиять на качество ударов. Если в результате проверки сварной шов начал трескаться или лущиться, необходимо повторить процедуру сварки.

• Сброс готовой конструкции с высоты в 1–2 м. При качественной сварке шов не получит никаких повреждений в результате падения с такой высоты.

  Сброс конструкции следует осуществлять на чистую, ровную и плоскую поверхность. Такую проверку рекомендовано проводить дважды для большей уверенности в качестве полученных соединений.

• Проведение рентгенологического исследования. При некачественной сварке рентгенограмма расскажет о наличии всех микротрещин и неровностей.

  Это очень точный и надежный способ проверки, который предоставляет достоверную информацию о качестве шва. Однако у него есть несколько минусов – речь идет о дополнительных затратах на приобретение оборудования, невозможности частых исследований, трудностях при проверке конструкций большого размера.

Читайте также: «Сварка медных проводов: разбираемся в технологии»

Сварку арматуры применяют при изготовлении долговечных, прочных и надежных каркасов для армирования бетона, выдерживающих большие нагрузки. Для работ подбирается наиболее подходящий способ в соответствии с необходимыми требованиями.

Армирующий каркас при сварке получается более прочным, нежели при вязке. Но проводить сварочные работы должен сертифицированный мастер с использованием специального оборудования.