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埋弧螺柱焊--鸟巢预埋件的焊接新工艺

点击:次??来源:韦德国际1946 时间:2017-09-07

大型钢-混结构、体育场馆、展览馆以及桥梁建筑中所用的预埋件,除了板一板焊接外,还有大量的钢筋-焊接,即通常所说的钢筋“T形焊”。国家体育场(鸟巢)委托焊接的一种预埋件,就属于钢筋“T形焊”。钢筋“T形焊”传统的焊接方法,有焊条电弧焊、穿孔塞焊和埋弧压力焊。为了提高焊接质量和生产效率,我所采用了焊接新工艺——埋弧螺柱焊 。现就这方面的焊接情况作以概况。 
一、埋弧螺柱焊的特点 
埋弧螺柱焊是电弧螺柱焊 中的一员,就是将焊剂埋弧与螺柱焊的自动焊接程序有机地结合在一起。该焊接方法秉承螺柱焊的自动焊接程序:按动开关→引弧→提升→引燃主弧→焊接时间到→钢筋插入熔池→断弧→结束,并利用焊剂把明弧变为埋弧,使之具有埋弧焊的优点。 
(1)对熔池和焊缝进行有效的保护,防止氧化、氮化和合金元素的蒸发和烧损,大大提高了焊缝的质量。 
(2)金属熔液与焊渣之间发生一系列的物化反应,不仅能去除焊缝中的有害杂质,如脱氧、脱硫、脱磷和去氢等,而且还可以使焊缝金属合金化,改善焊缝性能。 
(3)焊接电流大(直流1000~3500A),电弧的穿透能力强,焊接时间短(几秒钟),因此熔深大,热影响区小,焊接接头的力学性能提高。 
(4)焊接结束时,将钢筋插入熔池,以获得高强度的焊接接头。 
总之,采用埋弧螺柱焊焊接的接头,其外观显著的特点是高高隆起的光亮的焊缝,高度一般超过6mm。埋弧螺柱焊是钢筋“T形焊”的一种焊接新工艺,具有埋弧、操作舒适和效率高的特点,其焊缝的力学性能高于母材,完全能替代焊条电弧焊和穿孔塞焊。与焊接电流仅400~650A(交流)的埋弧压力焊相比,焊接电流大、焊接时间短、焊接过程全自动、焊接质量稳定及焊接强度高是其突出优点。 
二、焊接新工艺的命名 
将钢筋“T形焊”的焊接新工艺命名为“埋弧螺柱焊”,是基于以下原因: 
(1)“GB/T 10249电焊机的型号编制方法”对螺柱焊的产品型号做了明确的规定。其中,产品型号中第三位“附注特征”是这样叙述的:M-埋弧,N-明弧,R-电容。也就是说,电弧螺柱焊机 、埋弧螺柱焊机 和电容放电螺柱焊机是螺柱焊机中的3个系列产品,因此将埋弧螺柱焊归入螺柱焊大类是符合国家标准规定的。 
(2)“ISO 14555焊接—金属材料的电弧螺柱焊”国际标准,对焊接过程中螺柱插入熔池的程序是这样描述的:“用一个有限的力(<100N)将螺柱插入(plunged)熔池”,而且插入的速度还有严格的限制。事实上,将螺柱插入熔池的力除了螺柱和焊枪中运动部件的自重外,就是压缩弹簧恢复到原状态的推力(<10N)。在埋弧螺柱焊中,此程序对钢筋施加的力同样如此,只是钢筋的自重大些。这说明,使钢筋进入熔池的推力仍然很小。实际上对钢筋施加的力还不能太大,否则将产生焊接缺陷。 
(3)从焊接机理分析,埋弧焊和螺柱焊均属于熔化极类电弧焊,其焊缝成形不用施加压力,即使用力也很小,如本焊接工艺 ,与建筑工程中常用的电阻点焊 、闪光对焊等焊接过程中施加的力有几个数量级的差别,焊接机理也完全不同。对于“埋弧压力焊”的叫法,在焊接工艺上未反映出“压力”的含义,名不符实。 
三、主要特点 
埋弧螺柱焊机RSN(M)5—2500/3150是RSM3—2500/3150焊机的更新换代产品,是集埋弧螺柱焊、栓钉焊和焊条电弧焊于一体的多功能焊机。只要更换不同的施焊器具(手持式焊枪、焊枪和电焊钳),再将主机面板上的转换开关拨至相应的位置,就是一台性能优良的埋弧螺柱焊机、栓钉焊机 或焊条电弧焊机。焊机由主机(包括焊接电源和控制器)、焊接电缆、接地钳和施焊器具等部分组成,其主要的技术指标。 
埋弧螺柱焊机是我所开发的一种焊机新品种,属于国内外首创,现已申请了国家专利。 
 
1.采用全控桥整流,以减小焊机体积和重量 
我所原来生产的栓钉焊机,其体积重量均大于国外同类产品,究其原因主要是焊接电源的主电路采用“带平衡电抗器的双反星形”电路结构。在20世纪60~70年代,晶闸管属于新产品,额定电流较小,在研发“弧焊整流器”时就采用了这种电路,一直沿用至今。根据目前晶闸管的技术水平,完全有条件将这种主电路改为全控桥整流,不但省去了平衡电抗器,减轻重量约40~60kg,而且变压器的利用系数也由80%提高到95%,同时还采用高性能硅钢片;变压器的安装方式也由立式改为卧式,使焊机的体积和重量大幅度降低,重量由500多kg分别降到330kg和350kg,而体积也缩小到了980mm×540mm×600mm,优于德目Koco同类栓钉焊机。该种体积小、重量轻的新型焊机,特别适合于频繁移动的钢结构建筑的使用现场。 
2.采用单片机提高控制水平 
采用单片机控制已成为评定栓钉(埋弧螺柱焊)焊机技术水平的重要指标。RSN(M)5—2500/3150焊机,采用高性能的8位单片机(PIC16F877A)控制焊接电源和焊接程序,并选用大屏幕液晶显示器,简化了线路,提高了运行的可靠性和焊接质量的稳定性。 
由于焊机采用了单片机控制技术,就可以用硬件与App相结合的双负反馈方式进行焊接电流的调节,使之能更有效地稳定和补偿因电网电压的波动对焊按电流的影响。对焊机启动时造成电网电压火幅度降低时的补偿尤其重要,从而保证焊接质量的稳定性。 
单片机控制和液晶显示、储存焊接参数以及焊接栓钉(钢筋)计数、防止同一栓钉(钢筋)的重复焊接以及焊机故障自检等功能,方便了焊工操作,有利于焊接质量的控制,并使栓钉(钢筋)的焊接质量具有可追溯性,符合ISO9000系列标准的要求。 
这些新功能的增加,其优点不言而喻,使焊机的技术水平由低档产品一跃成为高端产品,可与进口产品媲美。更值得一提的是:防止同一栓钉(钢筋)重复焊接的功能,可确保焊工的人身安全。因为拴钉(钢筋)焊接后,在拔起焊枪的过程中,若偶然触及焊接开关,就相当于第二次焊接,焊机的次级处于短路状态,短路电流(可达:3000~4000A)产生的强烈电弧将烧毁夹头和焊枪,严重时可烧伤焊工,甚至引发连带的其他工伤,危及生命。焊机有了这一功能,就可以避免这些事故的发生。焊机的另一功能是焊接栓钉(钢筋)的自动计数和显示,而且只记录在工件上进行的栓钉(钢筋)焊接。对于栓钉(钢筋)正式焊接前,检验控制程序的焊接过程则排除在外。因此,不仅记录准确,而且极大地提高效率,节约人力,这对加强管理、推行工时定额制度具有重要意义。 
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