Точечная сварка для арматуры своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 17.09.2024

Контактная сварка, помимо технологических достоинств применения, обладает еще одним важным преимуществом – несложное оборудование для нее можно изготовить самостоятельно, а его эксплуатация не потребует специфических навыков и первоначального опыта.

1 Принципы конструирования и сборки контактной сварки

Контактная сварка, своими руками собранная, может быть использована для решения довольно широкого спектра задач несерийного и непромышленного характера по ремонту и изготовлению изделий, механизмов, оборудования из различных металлов как в домашних условиях, так и в небольших мастерских.

Контактная сварка обеспечивает создание сварного соединения деталей за счет нагрева области их соприкосновения проходящим через них электрическим током при одновременном приложении сжимающего усилия к зоне соединения. В зависимости от материала (его теплопроводности) и геометрических размеров деталей, а также мощности используемого для их сваривания оборудования процесс контактной сварки должен протекать при следующих параметрах:

низкое напряжение в силовой сварочной цепи – 1–10 В;
за малое время – от 0,01 секунды до нескольких;
большой ток сварочного импульса – чаще всего от 1000 А либо выше;
маленькая зона расплавления;
сжимающее усилие, прилагаемое к месту сварки, должно быть значительным – десятки–сотни килограмм.

Соблюдение всех этих характеристик напрямую влияет на качество получаемого сварного соединения. Самостоятельно можно изготовить только устройства для точечной сварки, как на видео. Проще всего собрать аппарат переменного сварочного тока с нерегулируемой силой. В нем управление процессом соединения деталей осуществляется за счет изменения продолжительности подаваемого электрического импульса. Для этого используют реле времени либо справляются с этой задачей вручную "на глазок" с помощью выключателя.

Самодельная точечная контактная сварка не очень сложна в изготовлении, а для выполнения ее основного узла – сварочного трансформатора – можно подобрать трансформаторы от старых микроволновок, телевизоров, ЛАТРов, инверторов и тому подобного. Обмотки подходящего трансформатора надо будет перемотать в соответствии с необходимым напряжением и сварочным током на его выходе.

Схему управления подбирают готовую или разрабатывают, а все остальные комплектующие и, в частности, для контактно-сварочного механизма берут, исходя из мощности и параметров сварочного трансформатора. Контактно-сварочный механизм изготавливают в соответствии с характером предстоящих сварочных работ по какой-либо из известных схем. Обычно делают сварочные клещи.

Все электрические соединения должны быть выполнены качественно и иметь хороший контакт. А соединения с использованием проводов – из проводников с сечением, соответствующим протекающему по ним току (как показано на видео). Особенно это касается силовой части – между трансформатором и электродами клещей. При плохих контактах цепи последних в местах соединений будут большие потери энергии, возможно возникновение искрения, а сваривание может стать невозможным.

2 Схема устройства для сварки металла толщиной до 1 мм

Устройство точечной сварки для соединения деталей контактным способом можно собрать по ниже приведенным схемам. Предлагаемый аппарат рассчитан на сварку металлов:

листовых, толщина которых до 1 мм;
проволоки и прутков, диаметр которых до 4 мм.

Основные технические характеристики устройства:

напряжение питающей сети – переменное 50 Гц, 220 В;
выходное напряжение (на электродах контактно-сварочного механизма – на клещах) – переменное 4–7 В (холостого хода);
сварочный ток (максимальный импульсный) – до 1500 А.

На Рис.1 приведена принципиальная электрическая схема всего устройства. Предлагаемая контактная сварка состоит из силовой части, цепи управления и автоматического выключателя АВ1, который служит для включения питания устройства и защиты в случае возникновения аварийных ситуаций. Первый узел включает сварочный трансформатор Т2 и бесконтактный тиристорный однофазный пускатель типа МТТ4К, который осуществляет подключение первичной обмотки Т2 к питающей сети.

На Рис.2 представлена схема обмоток сварочного трансформатора с указанием количества витков. Первичная обмотка имеет 6 выводов, переключением которых можно осуществлять ступенчатую грубую регулировку выходного сварочного тока вторичной обмотки. При этом постоянно подсоединенным к сетевой цепи остается вывод №1, а остальные 5 служат для регулировки, и для работы подключают к питанию только один из них.

Схема пускателя МТТ4К, выпускаемого серийно, на Рис.3. Этот модуль представляет собой тиристорный ключ, который при замыкании его контактов 5 и 4 коммутирует нагрузку через контакты 1 и 3, подключенные в разрыв цепи первичной обмотки Тр2. МТТ4К рассчитан на нагрузку с максимальными напряжением до 800 В и током до 80 А. Производят такие модули в г. Запорожье на ООО "Элемент-Преобразователь".

Схема управления состоит из:

блока питания;
непосредственно цепи управления;
реле K1.

В блоке питания может быть использован любой трансформатор мощностью не более 20 Вт, предназначенный для работы от сети 220 В и выдающий на вторичной обмотке напряжение 20–25 В. В качестве выпрямителя предлагается установить диодный мост типа КЦ402, но может быть применен любой другой с аналогичными параметрами либо собран из отдельных диодов.

Реле K1 служит для замыкания контактов 4 и 5 ключа МТТ4К. Это происходит при подаче напряжения от цепи управления на обмотку его катушки. Так как коммутируемый ток, протекающий через замкнутые контакты 4 и 5 тиристорного ключа, не превышает 100 мА, то в качестве K1 подойдет практически любое слаботочное электромагнитное реле с напряжением срабатывания в пределах 15–20 В, например, РЭС55, РЭС43, РЭС32 и подобные.

3 Цепь управления – из чего состоит и как работает?

Цепь управления выполняет функции реле времени. Включая K1 на заданный промежуток времени, она задает продолжительность воздействия электрического импульса на свариваемые детали. Состоит цепь управления из конденсаторов С1–С6, которые должны быть электролитическими с напряжением зарядки 50 В или выше, переключателей типа П2К, имеющих независимую фиксацию, кнопки КН1 и двух резисторов – R1 и R2.

Емкость конденсаторов может быть: 47 мкФ для C1 и C2, 100 мкФ – C3 и C4, 470 мкФ – C5 и C6. КН1 должна быть с одним нормально-замкнутым, а другим нормально-разомкнутым контактами. При включении АВ1 начинают заряжаться конденсаторы, подключенные с помощью П2К к цепи управления и блоку питания (на Рис.1 – это только C1), R1 ограничивает начальный зарядный ток, что позволяет значительно увеличить срок эксплуатации емкостей. Зарядка происходит через скоммутированную на тот момент нормально-замкнутую контактную группу кнопки КН1.

При нажатии на КН1 нормально-замкнутая контактная группа размыкается, отключая цепь управления от блока питания, а нормально-разомкнутая – замыкается, подсоединяя заряженные емкости к реле K1. Конденсаторы при этом разряжаются, и ток разрядки приводит к срабатыванию K1.

Разомкнутая нормально-замкнутая контактная группа КН1 препятствует запитыванию реле непосредственно от блока питания. Чем больше суммарная емкость разряжающихся конденсаторов, тем дольше они разряжаются, и, соответственно, K1 дольше замыкает контакты 4 и 5 ключа МТТ4К, и продолжительнее сварочный импульс. Когда конденсаторы полностью разрядятся, K1 отключится, и контактная сварка прекратит свою работу. Чтобы ее подготовить к следующему импульсу, КН1 надо отпустить. Разрядка конденсаторов происходит через резистор R2, который должен быть переменным и служит для более точного регулирования продолжительности сварочного импульса.

4 Силовая часть – трансформатор

Предлагаемая контактная сварка может быть собрана, как показано по видео, на основе сварочного трансформатора, изготовленного с использованием магнитопровода от трансформатора на 2,5 А. Такие встречаются в ЛАТРах, лабораторных приборах и ряде других устройств. Старую обмотку необходимо удалить. На торцах магнитопровода надо установить кольца, изготовленные из тонкого электрокартона.

Их подгибают по внутренней и внешней кромке. Затем магнитопровод надо обмотать поверх колец 3-мя или большим количеством слоев лакоткани. Для выполнения обмоток используют провода:

Для первичной 1,5 мм в диаметре, лучше в тканевой изоляции – это будет способствовать хорошему пропитыванию обмотки лаком;
Для вторичной диаметром 20 мм многожильный в кремнийорганической изоляции с площадью сечения не меньше 300 мм 2 .

Количество витков указано на Рис.2. От первичной обмотки делаются промежуточные выводы. После намотки ее пропитывают лаком ЭП370, КС521 либо подобным. Поверх первичной катушки наматывают хлопчатобумажную ленту (1 слой), которую тоже пропитывают лаком. Затем укладывают вторичную обмотку и снова делают пропитку лаком.

5 Как сделать клещи?

Контактная сварка может быть оснащена клещами, которые монтируют непосредственно в сам корпус устройства, как на видео, либо выносными в виде ножниц. Первые, с точки зрения выполнения качественной, надежной изоляции между их узлами и обеспечения хорошего контакта в цепи от трансформатора до электродов, изготовить и подсоединить гораздо проще, чем выносные.

Однако прижимное усилие, развиваемое такой конструкцией, если не нарастить длину подвижного рычага клещей после электрода, будет равно усилию, создаваемому непосредственно сварщиком. Выносными клещами удобнее пользоваться – можно работать на некотором удалении от аппарата. А усилие, развиваемое ими, будет зависеть от длины ручек. Однако надо будет в месте их подвижного болтового соединения сделать достаточно хорошую изоляцию из текстолитовых втулок и шайб.

Изготавливая клещи, нужно заранее предусмотреть необходимый вылет их электродов – расстояние от корпуса аппарата или места подвижного соединения ручек до электродов. От этого параметра будет зависеть максимально возможное расстояние от кромки листовой детали до места, где выполняется сварка.

Электроды клещей делают из прутков меди либо бериллиевой бронзы. Можно использовать жала мощных паяльников. В любом случае диаметр электродов должен быть не меньше, чем у подводящих к ним ток проводов. Чтобы получать сварочные ядра нужного качества, у контактных площадок (кончиков электродов) размер должен быть как можно меньше.

Аппараты для точечной сварки не так часто используются в быту, как дуговые, но иногда без них невозможно обойтись. Учитывая, что стоимость такого оборудования начинается от $450-$470, рентабельность его покупки вызывает сомнения.

Бытовой аппарат для точечной сварки CBA-1,5AK

Выход из такой ситуации – контактная точечная сварка своими руками. Но, прежде чем рассказать, как самостоятельно сделать такое устройство, давайте рассмотрим, что представляет собой точечная сварка и технологию ее работы.

Кратко о точечной сварке

Данный тип сварки относится к контактным (термомеханическим). Заметим, что к такой категории также относят шовную и стыковую сварку, но их реализовать в домашних условиях не представляется возможным, поскольку для этой цели понадобится сложное оборудование.

Сварочный процесс включает в себя следующие этапы:

детали совмещают в необходимом положении;
закрепляют их между электродами аппарата, которые прижимают детали;
производится нагрев, в результате которого за счет пластического деформирования детали прочно соединяются между собой.

Производственный аппарат точечной сварки (такой как показан на фото) способен в течение минуты совершить до 600 операций.

Оборудование для машинной точечной сварки

Технология процесса

Чтобы нагреть детали до необходимой температуры, на них подается кратковременный импульс элетротока большой силы. Как правило, импульс длится в от 0,01 до 0,1 секунды (время подбирается исходя из характеристик металла, из которого изготовлены детали).

При импульсе металл расплавляется, и между деталями образовывается общее жидкое ядро, пока оно не застынет, свариваемые поверхности необходимо удерживать под давлением. Благодаря этому, остывая, расплавленное ядро кристаллизируется. Рисунок, иллюстрирующий процесс сварки, показан ниже.

Иллюстрация процесса точечной сварки

Обозначения:

A – электроды;
B – свариваемые детали;
С – ядро сварки.

Давление на детали необходимо для того, чтобы при импульсе по периметру ядра расплавленного метала образовался уплотняющий пояс, не позволяющий вытекать расплаву за пределы зоны, где происходит сварка.

Обратим внимание, что для обеспечения надежного соединения, а также качества шва, предварительно необходимо обработать поверхности деталей в местах, где будет происходить сварка. Это делается для удаления оксидной пленки или коррозии.

Когда требуется обеспечить надежное соединение деталей толщиной от 1 до 1,5 мм, применяют конденсаторную сварку. Принцип ее действия следующий:

блок конденсаторов заряжают электротоком небольшой силы;
разряд конденсаторов производится через соединяемые детали (силы импульса достаточно для обеспечения необходимого режима сварки).

Такой тип сварки применяется в тех сферах промышленности, где необходимо соединить миниатюрные и сверхминиатюрные компоненты (радиотехника, электроника и т.д.).

Говоря о технологии точечной сварки следует отметить, что с ее помощью можно соединять между собой разнородные металлы.

Примеры самодельных конструкций

В интернете есть много примеров создания аппаратов, производящих точечную сварку. Приведем несколько наиболее удачных конструкций. Ниже показана схема простого устройства для точечной сварки.

Пример принципиальной схемы аппарата

Для реализации нам понадобятся следующие радиодетали:

Необходимо сделать отступление, чтобы рассказать, как изготовить трансформатор TR1. Он изготавливается на базе железа Ш40, с толщиной набора 70 мм. Для первичной обмотки потребуется провод ПЭВ2 Ø0,8 мм. Количество витков в обмотке – 300.

Чтобы сделать вторичную обмотку, понадобится медный многожильный провод Ø4 мм. Его допускается заменить шиной, при условии, что ее сечение будет как минимум 20 мм 2 . Количество витков вторичной обмотки – 10.

Видео: контактная сварка своими руками

Приведем схему более мощного аппарата, у которого сварочный электроток импульса будет в пределах от 1,5 кА до 2 кА.

Схема аппарата с силой импульса до 2 кА

Перечислим используемые в схеме компоненты:

номиналы сопротивлений: R1-1.0 кОм, R2-4.7 кОм, R3-1.1 кОм;
емкости в схеме: С1-1.0 мкФ, С2-0,25 мкФ. Причем, С1 должен быть рассчитан под напряжение не менее 630 В;
VD1-VD4 диоды – диоды Д226Б, допускается замена на зарубежный аналог 1N4007, вместо диодов можно поставить диодный мост, например, КЦ405А;
тиристор VD6 – КУ202Н, его необходимо поместить на радиатор, площадью не менее 8 см 2 ;
VD6 – Д237Б;
F — плавкий предохранитель на 10 А;
К1 – это любой магнитный пускатель, у которого имеется три пары рабочих контактов, а обмотка рассчитана на ~220 В, например, можно установить ПМЕ071 МВУХЛЗ AC3.

Теперь расскажем, как сделать трансформатор ТR1. За основу взят автотрансформатор ЛАТР-9, такой, как показан на фотографии.

Используемый за основу автотрансформатор

Обмотка в этом автотрансформаторе насчитывает 266 витков, сделана она медным проводом Ø1,0 мм, ее мы будем использовать в качестве первичной. Аккуратно разбираем конструкцию, чтобы не повредить обмотку. Вал и прикрепленный к нему передвижной роликовый контакт демонтируем.

Дале нам необходимо изолировать контактную дорожку, с этой целью очищаем ее от пыли, обезжириваем и покрываем лаком. Когда он просохнет дополнительно, изолируем всю обмотку, используя лакоткань.

В качестве вторичной обмотки используем медный провод с площадью сечения как минимум 80 мм 2 . Важно, чтобы изоляция этого провода была термостойкой. Когда все условия соблюдены, делаем им обмотку из трех витков.

Настройка собранного устройства сводится к градированию шкалы переменного резистора, регулирующего время импульса.

Рекомендуем перед тем как приступать к сварке, установить опытным путем оптимальное время для импульса. Если длительность будет излишней, детали будут прожжены, а если меньше необходимой — прочность соединения будет ненадежной.

Как уже писалось выше, аппарат способен выдать сварочный электроток силой до 2000 А, что позволяет сваривать стальной провод Ø3 мм или листовую сталь, толщина которой не превышает 1,1 мм.

О СВАРКЕ

Сварка арматуры позволяет быстро изготовить жесткий каркас любых размеров. Однако применение этого метода не всегда допустимо. Решение зависит от материала стержней и действующей на них нагрузки.

Что такое арматура

Бетон обладает высокой прочностью на сжатие, но плохо работает на растяжение. Во избежание раскрытия трещин при таких нагрузках в него замоноличивают стальные стержни круглого сечения – арматуру. Их дополнительная функция сводится к усилению бетона при сжатии.

Разновидности арматуры

В соответствии с ГОСТ 5781-82 стержни делятся на классы от А-I (А240) до А-VI (А1000). В основном применяют следующие:

А-I (А240). Гладкие стержни из горячекатаной спокойной, полуспокойной или кипящей стали марки Ст3.
А-II (А-300). Арматура этого и последующего классов имеет периодический профиль – выступы, обеспечивающие прочное сцепление с бетоном. Стержни диаметром менее 40 мм изготавливают из стали Ст5 (спокойной и полуспокойной), более толстые – из 18Г2С.
А-III (А400). Изготавливается из стали 35ГС и 25Г2С. Вторая разновидность представляет собой улучшенный вариант и помечается нанесением на концы несмываемой белой краски. В отличие от первого, ее можно соединять электросваркой; стержни обладают повышенной прочностью за счет холодного вытягивания. А-III – один из самых распространенных видов арматуры. Применяется в ответственных конструкциях, в т.ч. предварительно напряженных.

ГОСТ Р 52544-2006 устанавливает еще 3 класса арматуры, подвергнутой термомеханическому упрочнению:

А500С. Горячекатаные стержни. В последние десятилетия широко применяются вместо А-III. За счет использования стали без легирующих добавок стоят дешевле и могут соединяться между собой дуговой сваркой.
В500С. Холоднокатаный вариант.
Ат800. Более прочная горячекатаная разновидность.

В железобетонном изделии различают 2 вида арматуры:

Продольная. Является основной, держит расчетную нагрузку.
Поперечная. Служит для соединения поясов продольной арматуры в 3-мерный каркас. Обеспечивает связь между сжатым бетоном и растянутыми стержнями, воспринимает усилия от температурного расширения.

Диаметр у поперечной арматуры меньше, чем у продольной.

Особенности сваривания арматуры

Круглая форма стержней обусловила появление специального метода – ванного. Его применяют при стыковой сварке, когда торцы элементов прилегают друг к другу.

При организации других видов соединений (нахлесточного, крестообразного и таврового) необходимо держать электрод под правильным углом.

Основные требования

В местах сварки металл не должен терять прочность и пластичность. Некоторые стали, например, 35ГС, запрещено соединять данным методом, поскольку материал в зоне шва становится хрупким. Каркасы из таких стержней собирают с помощью вязальной проволоки или фиксаторов из пружинной стали.

Перед сваркой с арматуры удаляют грязь и пыль. При небольшом объеме работ ее зачищают до металлического блеска, что положительно отражается на качестве шва. На крупных стройках этого не делают, т.к. подобная подготовка влечет за собой существенное удорожание процесса и растягивание его во времени. Толщину электрода и сварочный ток подбирают так, чтобы избежать прожига стержня.

Способы сварки арматуры

Применяют ручную дуговую сварку, автоматическую и полуавтоматическую. Существует несколько вариантов расположения стержней один относительно другого.

Внахлест

К такому способу прибегают на участках, не подверженных большим нагрузкам. Придерживаются следующих рекомендаций:

Соединяют стержни одинаковой толщины.
Данный параметр (D) должен быть не менее 20 мм.
Минимальная длина нахлеста составляет 10D.
Стержни располагают горизонтально.

Встык

Этот тип соединения применяют для стержней диаметром 20-100 мм. Сварку осуществляют ванным способом:

Арматуру укладывают с небольшим зазором между торцами.
Ограничивают пространство между стержнями с 3 сторон накладками или специальной U-образной скобой.
Сварочным электродом оплавляют торцы, в результате чего в зазоре между ними образуется ванна расплавленного металла.
После его остывания накладки удаляют.

высокие прочность и надежность соединения (подходит для ответственных конструкций);
возможность вести работы в любом пространственном положении.

Недостаток – высокий расход электродов. Чтобы заполнить ванну между прутами толщиной 28 мм, понадобится 3 4-миллиметровых расходника. Если они плавятся последовательно, от мастера требуется умение быстро менять их. Проще закрепить все 3 электрода в специальной гребенке и варить ими одновременно.

Точечная контактная

Такую сварку применяют на автоматизированных производствах. Ее преимущество – высокая производительность. Недостатки:

большая энергоемкость;
потребность в специальном крупногабаритном оборудовании (может эксплуатироваться только в условиях промышленного предприятия).

Арматуру можно накладывать друг на друга или соединять встык. Во втором случае действуют ограничения по диаметру:

Для гладких стержней – не менее 14 мм.
Для профилированных – не менее 32 мм.

При наложении стержней внахлест сварку производят в нескольких точках.

Крестообразная

Сварку выполняют строго в горизонтальном или вертикальном положении. Это обеспечивает плотный контакт арматуры и предотвращает вытекание расплавленного металла. Электрод держат под углом 30-45° к плоскости стержней.

Данный вид сварки нельзя выполнять при отрицательных температурах воздуха.

Оборудование и материалы для сварки

Арматуру варят стандартными аппаратами для электродуговой сварки:

трансформаторными;
выпрямителями;
инверторами, в т.ч. бытовыми.

Газовую сварку не применяют.

Разовые и небольшие по объему работы производят ручным способом. Ему присущи такие недостатки:

требуется исполнитель с высокой квалификацией;
процесс занимает много времени;
характеризуется высокими расходами.

При серийном изготовлении каркасов в производственных условиях задействуют полуавтоматическую и автоматическую сварку. Это дает следующие преимущества:

возрастают качество и производительность работ;
снижаются себестоимость и требования к квалификации исполнителя.

В зависимости от того, какое оборудование имеется в наличии, применяют плавящиеся или тугоплавкие электроды.

Технология сварки арматуры

В качестве примера полезно рассмотреть соединение ванным методом. Действуют в следующем порядке:

Стержни подрезают гильотиной или болгаркой до нужной длины. Можно сварочным аппаратом, но это более затратный способ.
Удаляют с них грязь и пыль, концы на длину 3-4 см зачищают до металлического блеска. Затем их моют и обезжиривают.
Устанавливают арматуру в проектное положение. Максимально допустимое отклонение от соосности составляет 5% от толщины стержней. Величина зазора между торцами зависит от напряжения: 1,5D (диаметра электрода), если 220 В; и 2D, если 380 В.
Крепят в зоне соединения накладки или скобу, препятствующие растеканию металла. Стальные детали приходится оставлять, что приводит к удорожанию работ. Съемные керамические или графитовые накладки используют многократно. Их фиксируют проволокой или струбциной.
Если используют металлические накладки, их прихватывают к арматуре.
Чиркают расходником по одному из торцов и плавят его, совершая колебательные движения между стержнями арматуры. Догоревший электрод быстро меняют на новый и так до тех пор, пока ванна не будет заполнена.
Дожидаются остывания шва и проверяют его качество.

Скобу преимущественно используют при ручной сварке, керамические накладки – если применяют полуавтоматическую. Автоматы оборудованы медными ограничителями.

Проверка прочности готовой конструкции

Качество швов проверяют:

Визуально. Осматривают соединение на предмет трещин, сквозных прожогов, подрезов, непроваров, пор и кратеров.
Гамма-дефектоскопией. Метод для выявления внутренних дефектов (непроваров, пор, микротрещин, неметаллических включений).
Простукиванием молотком или сбрасыванием каркаса на пол с высоты в 1-1,5 м (тест на прочность).

Параметры режимов сварки

Особенности подбора электродов

Профессионалы в большинстве случаев используют электроды УОНИ-13/55 Э50. Они имеют основное покрытие с деионизирующими элементами (фосфорными производными), затрудняющими горение дуги. Поэтому новичкам сложно варить такими расходниками: рекомендуют применять электроды марок АНО, МР-3, ВСЦ-4 или СМ-11.

Соотношение электродных и арматурных стержней по толщине

Нахлесточные и крестообразные соединения варят такими расходниками (толщина арматуры/электрода в мм):

Параметры для ванного метода приведены в таблице:

Техника безопасности

С целью защиты глаз и кожи от жесткого ультрафиолетового излучения и капель расплавленного металла сварщик использует средства индивидуальной защиты:

щиток с темным стеклом;
спецодежду;
рукавицы.

Работы проводят с соблюдением правил электробезопасности.

Особенности сварочных работ на высоте

Если монтаж ведется с применением оборудования для промышленного альпинизма, оно должно быть усилено стальной цепью или тросом. Такие работы запрещено проводить в условиях плохой видимости:

в темноте;
в тумане;
в снегопад.

В остальных случаях применяют строительное оборудование или специально смонтированные конструкции, позволяющие закрепиться страховочным поясом.

При выполнении работ в нескольких точках на разной высоте монтируют ограждения, препятствующие падению на нижерасположенных работников инструмента, капель расплава, электродов.

Сварщик должен иметь:

Сумку для инструмента.
Пенал для электродов.
Огнестойкую тару для огарков.

Возможные сложности

Часто приходится сталкиваться с ситуациями:

Залипает электрод. Необходимо увеличить сварочный ток.
Дуга прожигает свариваемую арматуру, или образуется чрезмерно большая ванна. Уменьшают ток либо применяют электрод меньшей толщины.

Что лучше: сварка или вязка арматуры

Каждый способ имеет свои сильные и слабые стороны. Достоинства вязки:

Процесс не влияет на прочность и пластичность стали. Данное обстоятельство особенно важно при сооружении фундаментов тяжелых зданий и других конструкций, рассчитанных на большие нагрузки.
Дешево стоит. Отожженная вязальная проволока имеет намного меньшую стоимость, чем электроды; для ее применения не требуется электричество.
Обходится без использования сложного оборудования. Нужен только специальный инструмент – крючок.
Может применяться в отношении стержней любых диаметров.
Операция доступна человеку без специальных навыков.

Низкая скорость выполнения работ.
Отсутствие жестких связей.

Второй аспект проявляется при изготовлении больших каркасов.

Сварка, наоборот, позволяет быстро получить жесткие конструкции любых размеров, но имеет следующие недостатки:

Обходится дороже.
Требует участия специалиста со сложным оборудованием.
Неприменима к стержням толщиной менее 12 мм (возможен прожог).
Может привести к уменьшению прочности и пластичности в зоне соединения.
Нуждается в электроснабжении.

Дополнительная информация

Сварку внахлест правильно вести в нижнем положении. В верхней позиции сталь плавится менее интенсивно. Также допускается расположение стержней под углом в 15-20°.

Под арматурой понимают конструкцию, созданную из прутков металлопроката разного размера и формы. Основная функция арматуры – перераспределять напряжение растяжения и сжатия внутри строительного объекта. Поэтому к ней предъявляются повышенные требования жесткости. Эта характеристика во многом зависит от качества соединения арматурных прутков. Одним из основных способов соединения является сварка.

Для создания арматурных конструкций своими руками можно использовать много видов сварных соединений. Чтобы провести работы качественно, нужно знать, что они собой представляют и как происходит процесс сварки.

Ванный способ сварки

В основе технологии лежит получение расплава металла в области, ограниченной арматурными концами и накладкой, закрепленной в области соединения прутков. Создается своеобразная ванна из жидкого металла, состоящего из электродного расплава и торцов соединяемых электродов. Накладки необходимы для предотвращения растекания полученного при сварке расплава. Одновременно устанавливаются ограничители с торцевых концов накладки.

Формы — накладки изготавливаются из низкоуглеродистых марок сталей. После проведения сварочной работы их оставляют в области соединения арматуры.

Применяются также съемные многоразовые формы — накладки. Они изготавливаются из медных сплавов, а также из керамики или графита. Работу выполняют с помощью одного электрода или соединенными одной платформой несколькими электродами, имеющими вид гребенки.

Ванная технология позволяет соединять стержни, расположенные в любом положении. При соединении стержней, находящихся в горизонтальном направлении, стальная накладка приваривается к области стыка. Элементы должны располагаться на расстоянии 1,5 – 2 размера диаметра электродов, используемых для сварки.

При стыковке элементов, находящихся в вертикальном положении, используют штамповую форму — накладку. Ее приваривают к нижнему торцу соединения с проплавлением сечения торца сквозь форму. Затем торец арматурного стержня, расположенного сверху, прикладывают к расплавленному сечению нижнего стержня и проводят дальнейший расплав стыкуемых концов арматуры. В результате форма заполняется образовавшимся жидким металлом.

Для избавления от образовавшихся шлаков в боковой стенке формы прожигают отверстие, которое после окончания работы заваривают.

Особенности проведения ванной сварки арматуры

Характерными особенностями технологии ванной сварки являются:

непрерывность сварочного процесса;
четкое соблюдение соосности стыкуемых стержней, смещение не должно превышать 0,05 от их диаметра;
высокая температура дуги, обеспечивающая плавление свариваемого металла в области стыка за счет дополнительного замкнутого пространства ванны;
Ванным способом стыкуют стержни диаметром от 20 мм до 100 мм.

Необходимое оборудование

Для проведения работ необходимо иметь саму арматуру и сварочный аппарат инверторного типа, обеспечивающий понижение напряжения сети 220 Вт и большую силу тока. Выбрать арматуру в Санкт-Петербурге можно, к примеру, в Сталепромышленной компании, которая является на данный момент одним из лидеров рынка.

Для домашнего использования можно приобрести аппарат небольшого размера.

Также потребуются формы — накладки, соответствующие размеру арматуры и ее сплаву и плавящиеся стальные электроды с покрытием. Например, можно использовать стержни диаметром от 2 до 4 мм марки МР-3 или АНО.

Контактная сварка

Одним из распространенных способов соединения арматурных стержней является контактная сварка. Она предполагает оплавление изделий в месте их контакта за счет нагрева до температуры пластической деформации и механического сдавливания этой области. Происходит это в результате пропускания тока в цепи, включающей сами стержни арматуры. Ток возникает в замкнутой цепи, где наибольшее сопротивление концентрируется в области контакта стержней. Это сопровождается выделением тепла в этом месте и его максимальным нагревом до состояния оплавления.

Для уменьшения времени проведения процесса силу сварного тока увеличивают до 10, а иногда 20 тысяч ампер. При таком режиме металл в области контакта расплавляется практически мгновенно, что приводит к сокращению времени прохождения тока в цепи.

Контактный способ подразделяется на стыковую форму (а), когда стержни расположены встык торцевыми частями, и точечную (б), когда стержни наложены друг на друге и привариваются одновременно в нескольких точках.

Оборудование для контактного способа соединения

Сварка арматурных стержней контактным способом проводится с использованием профессионального оборудования, обеспечивающего основные параметры процесса: силу тока, времени его протекания и степени сжатия области контакта.

При проведении работ в домашних условиях можно использовать простые сварочные устройства, работающие в ручном или автоматическом режиме.

Аппараты для проведения контактного способа соединения арматуры условно можно разделить на стационарные и передвижные устройства, включающие подвесной тип.

Простейшее устройство можно сконструировать самостоятельно. Оно должно включать два функциональных узла: блок питания и выносные электродные держатели с электродами, с помощью которых ток поступает к области сварки.

Стыковая сварка

Технология стыковой контактной сварки основана на использовании тепла в торцевых контактных областях. Нагрев происходит при прохождении тока через них после замыкания цепи путем соединения концов за счет большого сопротивления в области торцевого соединения.

Стыковой сваркой соединяют гладкие стержни, имеющие диаметр не меньше 14 мм. Для арматуры, полученной горячим способом прокатки и имеющей периодический профиль, стыковая сварка может применяться для стержней с диаметром от 32 мм.

При стыковом соединении выделяют две разновидности проведения технологии:

непрерывный способ оплавления стержней;
прерывистое оплавление стыкуемых торцов после предварительного подогрева.

Преимущество отдается прерывистому способу оплавления.

Перед началом проведения работ концы стыкуемой арматуры тщательно очищают от ржавчины, краски и шлаковых образований с помощью зубила, молотка и металлической щетки. Чистота стыкуемых поверхностей существенно влияет на качество соединения.

Контактно — точечная сварка арматуры

Точечный вид сварки является частным случаем контактной технологии. В производстве арматурных каркасов используется в основном этот вид соединения, включая армирующие сетки из прутков малого сечения.

В домашних условиях также возможно использование этого способа соединения, например, при ремонте бытовых приборов и техники.

Точечная сварка может проводиться двумя разными способами:

металл в области соединения доводят до состояния расплавления и образования литого ядра;
металл в области соединения нагревают, но не доводят до расплавления.

Принцип нагрева места стыковки аналогичен контактной сварке. Если в месте пересечения арматурных стержней, соприкасающихся точечно, пропустить большой ток, то в этой области будет интенсивно выделяться тепло. Это объясняется тем, что сопротивление стальных стержней арматуры выше, чем сопротивление проводников из меди, входящих во вторичный контур сварочного устройства.

Сварочный процесс стараются проводить при высоких значениях тока. Это не только увеличивает производительность работ, но и улучшает качество поверхности в контактной точке. Это достигается с помощью мощных дорогостоящих аппаратов. Для домашнего выполнения точечной сварки можно использовать простые компактные устройства, которые есть в продаже и даже изготовить аппарат самостоятельно.

Простой аппарат для точечной сварки с переменными нерегулируемыми показателями величины тока. Управляется процесс вручную путем изменения с помощью реле длительности импульса электричества и отключения его с помощью выключателя.

Основным устройством аппарата точечного соединения является трансформатор, помогающий генерировать большой ток при сварке. Например, можно использовать стандартный трансформатор ОСМ-1. Для проведения сварки его нужно немного модернизировать для получения более мощной вторичной обмотки.

Процесс точечной сварки включает несколько последовательных этапов:

Уложенные в определенном положении прутки помещаются между медными электродами аппарата с плотным прижиманием их в точке будущего соединения.
В место контакта подается сварочный ток и происходит нагрев области до пластического состояния металла, необходимого для деформации. За счет прижатия образуется уплотняющий пояс в точке контакта, препятствующий растеканию металла из этой области.
Импульс тока должен быть кратковременным и сильным, чтобы после прекращения действия тока образовался прочный точечный контакт прутков.

Для получения качественного соединения своими руками нужно обеспечить поддержание постоянный режим скорости электродного перемещения, требуемого усилия давления и полного точечного контакта прутков

Сварка внахлёст

Способ сварки внахлест представляет технологию соединения арматурных прутков путем фиксации их взаимного частичного наложения друг на друга.

При таком соединении арматурные прутки образуют единую линию с взаимным перекрытием длины в местах стыковки.

Такое соединение применяют с целью распределения продольной растягивающей или сжимающей нагрузки на поверхность арматурного прутка. Поэтому при применении такого способа соединения арматуры нужно придерживаться следующих правил:

нахлест должен проводиться в местах с наименьшим напряжением на арматурную конструкцию;
должен соблюдаться принцип равномерности распределения прутков разного диаметра. Лучше, если они будут иметь одинаковый диаметр;
использовать способ перехлеста арматуры можно только при ее диаметре, не превышающем 20 мм.
Взаимное наложение арматурных прутков должно иметь протяженность более 50 см.

Сварку внахлест конструкций промышленного назначения, подвергающихся повышенным нагрузкам, лучше проводить с помощью ручной дуговой сваркой. Ее выполняют с помощью одного или двух швов с флангов. Для создания качественного стыка длина сварного шва должна составлять не менее 10 размеров диаметров стержней.

Ручная дуговая сварка обычно проводится в горизонтальном расположении стержней. Для этого используют обычное оборудование, включающее трансформатор, газовую горелку или аппараты дуговой сварки с использованием нейтрального газа. Такой способ можно применять и в домашних условиях.

Во время процесса арматурной сварки нужно позаботиться о максимальном проплавлении стыкуемых прутков.

Читайте также:

Диаметр электрода, мм	СМ-11	АНО-5 (6)	ВСЦ-4	УОНИ-13/55
2	–	–	–	30-50
3	100-150	–	90-100	80-120
4	150-220	170-220	120-150	130-190
5	180-290	210-280	–	180-260