Ванная сварка: что это такое, технология и особенности

Сварка арматуры – ГОСТ 14098–91

В настоящее время сварка металлических стержней, используемых в качестве армирующих элементов для различных железобетонных конструкций (фундаментные блоки, балконные плиты, плиты перекрытия и так далее), выполняется несколькими способами. Существуют следующие виды соединения арматуры:

• электрошлаковая полуавтоматическая;
• ванно-шовная;
• электродуговая ручная;
• контактная;
• ванная.

Госстандарт 14098 определяет конструкцию, виды и геометрические параметры соединений, получаемых при помощи контактной и электродуговой сварки.

Данный документ распространяется на стальные стержни, которые имеют сечение не более 30 и не менее 4 миллиметров, а также на металлическую проволоку с сечением свыше трех миллиметров.

Сварные соединения арматуры (ГОСТ 14098–91) могут быть трех типов:

• нахлесточными;
• стыковыми;
• тавровыми.

Соединение нахлестом выполняется по двум рельефам и швами (электродуговая ручная сварка), тавровая – в инвентарной форме (с применением одного электрода в ванне), под флюсом (присадочная проволока не используется), механизировано и вручную (в атмосфере углекислого газа), контактно (непрерывным оплавлением арматуры и сопротивлением). А вот стыковые соединения осуществляются разными способами. Наиболее часто встречающие из них таковы:

• в комбинированных формующих и несущих деталях спаренных арматурных прутков одним сварочным стержнем;
• в инвентарной форме;
• механизированным методом при помощи электродуги и порошковой присадки (проволоки);
• ручная дуговая одинарными и многослойными швами.

Сварка арматуры ванным способом

Арматурные прутья широко используются  для сооружения железобетонных конструкций. При построении каркаса металлические прутья могут соединяться как продольно, так и перпендикулярно. Как правило, при этом площадь сварного шва получается небольшой, в то время как соединение подвержено значительным нагрузкам. Использование специальных ванночек позволяет не только упростить работу сварщика, но и повысить качество соединения.

Данная технология обладает рядом преимуществ, хотя она не лишена и недостатков.

Преимущества

•  Ванная сварка арматуры позволяет рационально распределять наплавочный материал при его минимальных потерях.
•  Оптимальный уровень качества соединения.
• Технология, проверенная временем и доведенная до совершенства.
•  Наличие широкого выбора ванночек для арматуры различного сечения.

Недостатки

•  Стальные ванночки являются расходным материалом, используемым единожды.
•  Стоимость медных ванночек достаточно высока.
•  Необходимость более тщательной и длительной подготовки свариваемых элементов.

Принцип сварки арматуры ванным способом

Наиболее часто данная технология применяется при соединении стержней большого сечения. Накладки для ванной сварки арматуры устанавливаются в вертикальном или горизонтальном положении на стык прутьев, между которыми остается небольшой зазор, заполняемый при сваривании наплавом. Наличие этого подковообразного элемента практически полностью исключает возможность смещения арматуры. Помимо того, бортики ванночек не позволяют растекаться расплавляемому при сварке металлу, который надежно обволакивает соединяемые поверхности. Аналогичным образом проводится и ванная сварка арматуры колонн.

Расходные материалы и инструмент

Сварка арматуры ванным способом достаточно простой технологический процесс, не требующий наличия специальных инструментов и материалов. Единственным требованием является достаточно точная установка свариваемых металлических прутьев и закрепление на стыках ванночек.

В качестве основного расходного материала выступают электроды марки УОНИ 13/55, предназначенные для сваривания упроченных металлов. Другим расходным материалом являются подковообразные металлические накладки подходящей размерности.

Источником энергии служит стандартный сварочный трансформатор, способный обеспечивать повышенные токи.

Из прочих инструментов сварщику понадобятся измерительный шаблон, щетка по металлу и резак.

Процесс сварки арматуры ванным способом

Сваривание металлической арматуры посредством указанной технологии проводится в несколько этапов.

1. Подготовка поверхности заготовок. Свариваемые концы прутьев тщательно очищаются от коррозии  щеткой по металлу. Необходимо чтобы концы арматуры были прямыми. При наличии скосов, изгибов и прочих неровностей  дефектную часть следует обрезать.
2. Установка арматуры. На этом этапе соединяемые стержни устанавливаются соответственно друг другу  с минимальными отклонениями и зазором, составляющим около 1,5 см. Зазор между прутьями в процессе сваривания заполняется слоем наплава, способным выдерживать расчетные нагрузки.
3. Фиксирование ванночек. На стыке арматурных стержней устанавливаются и фиксируются штампованные накладки для ванной сварки арматуры соответствующего диаметра, формирующие сварной шов.
4. Сваривание. После появления дуги сварщик проводит электродом колебательные движения поперек оси стержней, равномерно покрывая все сечение наплавом. При прерывании процесса следует удалить с поверхности шлак, после чего продолжить операцию до полного заполнения штампованной заготовки наплавом.

Накладки для ванной сварки арматуры

Литые или штампованные формочки доступны в разных размерах как по длине, так и по диаметру. Подбирать их следует в соответствии с размерами арматурных стержней. Указанные заготовки изготавливаются и стали и меди. При этом если стальные ванночки используются в качестве разового расходного материала, медные заготовки могут применяться неоднократно.

Соблюдение техники безопасности

Как и при ведении любого другого вида сварки, здесь необходимо строго придерживаться правил электробезопасности. Следует помнить, что сварочные операции ведутся с использованием повышенных токов, что требует уделить особое внимание качеству заземления, контролю оборудования и расходных материалов.

Сварщики должны быть оснащены полным комплектом индивидуальных средств защиты – маской, щитком, диэлектрической обувью и рукавицами, одеждой из огнеупорных тканей. Территория, где проводятся сварочные работы, должна быть оборудована средствами пожарной безопасности.

Как варить арматуру в ванне – особенности методики

Имеется три варианта сварки в ванной:

• в керамической форме (полуавтоматическая);
• одно- и трехфазной электродугой в стальной скобе (ручная методика);
• в медной форме (автоматическая ванно-шлаковая).

Максимально экономичным способом признается вариант, когда накладки в процессе сварки не применяются, так как на их изготовление не нужно затрачивать трудовые ресурсы и лишний металл. Соединение без накладок, кроме того, обеспечивает более компактный стык.

Соединение арматуры сваркой в ванне осуществляется при токах с большими величинами. Он может достигать 450 ампер в тех случаях, когда используются 5–6-миллиметровые в диаметре виды электродов. Если сварочная процедура выполняется при пониженных температурах воздуха, применяют ток примерно на 10 процентов выше стандартного. Для соединения арматуры в ванной профессионалы советуют пользоваться стержнями УОНИ-13/55.

При сварке дугой с тремя фазами необходимо оставлять зазор на 2 (минимум на 1,5) сантиметра больше, нежели диаметр эксплуатируемого электрода. При этом величина несовпадения осей арматурных элементов не может превышать показателя пять процентов от сечения самих электродов. Рекомендуется перед сварочными работами придавать “обратный прогиб” арматуре, если используются прутки большой длины.

Нередко торцы стержней при ванной сварке зашлаковываются, что вызвано быстрым отводом от них тепла. Это приводит к уменьшению надежности сварного соединения. Снизить вероятность зашлаковки можно очень просто:

• осуществить подогрев торцов перед началом сваривания;
• применять металлические формы из теплопроводных компонентов (обычно в качестве такового выступает медь).

Еще один нюанс. Место стыка при ванной методике соединения арматуры обтягивают скобой (снизу), сделанной из листовой стали с малым содержанием углерода, либо из прутков. Такой обхват удерживает жидкий металл и не дает ему вытекать. Для увеличения эффекта зачастую по краям скобы вдобавок монтируют особые ограничители, которые не позволяют шлаку растекаться по стержню.

Добавим, что накладные скобы нельзя производить из бронзовых, латунных и медных сплавов. Чаще всего их делают из чистой меди. В этом случае они служат очень долго и не приносят никаких “сюрпризов” в процессе сварки по описанной нами методике.

Инструменты

В монолитно-каркасном строительстве незаменимой является арматура разного вида. Из железобетона, что армирован стальными прутьями, изготовляют плиты перекрытия, фундаментные блоки, сваи и балки. Также зачастую армированный железобетон применяется для возведения устройства фундаментов, цокольных этажей, создания целых стен, дверных и оконных перемычек, лестничных маршей и балконных плит. Проволокой или прутьями принято укреплять цементную стяжку при выравнивании пола. При использовании арматуры в домашних условиях возникает необходимость её соединения, и самым лучшим решением при этом является сварка арматуры ванным способом.

Назначение и виды арматуры

Арматура представляет собой сложную конструкцию из металлических прутов различной формы и диаметра, что становится в совокупности с прочими элементами фасонного проката основой для железобетонных конструкций. Арматура на себя призвана взять напряжения сжатия и растяжения и перераспределить по объёму в железобетонных конструкциях разной сложности. Создать железобетонную конструкцию без этого элемента просто невозможно.

К арматуре предъявляются чрезмерно жёсткие требования, потому что она является частью многих архитектурных элементов — стен, фундамента, перекрытий. Все элементы арматуры принято разделять на два типа. К жёсткой арматуре относят двутавровый профиль и гнутый швеллер, к гибкой арматуре причисляют рифленые пруты, гладкие стержни, разные типы сеток.

Вопреки нашей интуиции, количество арматуры с качеством железобетона не соотносится пропорционально. Поэтому если вы решили использовать больше прутьев, либо отдать предпочтение более толстым, тем, которые укрепляют межэтажные перекрытия в доме, нужно разобраться с классификацией арматуры. На сегодняшний день выделяют такие разновидности арматуры, которые чаще всего используются в среде строительства:

1. Арматура а1. Эти изделия представляют собой гладкую арматуру из горячекатаной низколегированной и углеродистой стали. Это самое простое в производстве решение.
2. Арматура а3. Эта арматура является рифленой. Такая арматура используется в капитальном строительстве, становится каркасом для выливания стен, полов и фундамента высотных зданий. Процесс изготовления данного вида арматуры связан с многообразной обработкой стали, что в результате и даёт высокопрочный продукт.
3. Арматура АТ800. Данную арматуру производят из высокопрочной стали, которая отличается большой вязкостью и эластичностью. Арматуру АТ800 применяют в конструкциях, которым предстоит переносить существенные динамические нагрузки.

Использование арматуры связанно со многими нюансами, диктующими архитектурные требования, свойства бетона и непосредственно самой арматуры. Большое значение имеет качественное соединение арматуры в каркас, которое бывает нескольких видов.

Во-первых, могут использоваться готовые арматурные изделия — арматурные решётки, арматурные сетки и арматурный каркас. Во-вторых, соединения арматуры могут проводиться путем связки проволокой, также вместо проволоки используются специальные арматурные фиксаторы, что изготовлены из пружинной стали. И, в-третьих, соединения проделывают с использованием сварки арматуры.

Особенности ванной сварки арматуры

Соединение выпусков арматурных стержней может проводиться двумя способами — сваркой встык или при помощи накладок. Сварка встык состоит в применении соединения выпусков арматурных стержней сваркой ванно-шовной и ручной ванной, ванной в инвентарных формах, а также многослойной на подкладках порошковой проволокой, полуавтоматической проволокой под флюсом, проволокой порошковой с флюсовым сердечником или покрытыми электродами. Сварка при помощи накладок: накладки с арматурными стержнями соединяются ручной электродуговой сваркой.

Для сварки стержней арматуры, что имеют большой диаметр, в наше время используется ванный способ сварки. Такой способ применяется обычно при сварке стальных стержней, что отличаются диаметром 20-100 миллиметров, стыков фланцев, которые согнуты из полос большого сечения, стыков многорядной арматуры железобетонного сооружения, а также других деталей.

Также широко практикуется ванный способ сварки при строительстве сооружений и зданий, арматурных каркасов и железобетонных конструкций. Такой способ сварки дает возможность без потери прочности и жесткости по всей длине конструкции получить единый силовой каркас. При таком виде сварки выполнять стыковку арматуры возможно как в вертикальном, так и горизонтальном положении.

Одним из главных условий получения довольно хорошего качества стыков выступает точное совмещение выпусков стержней арматуры. При сварке ванным способом величина смещения осей стержней, что соединяются, должна не превышать 0,05 диаметра. Для обеспечения вышесказанной точности совмещения выпускной арматуры в монтажных соединениях части сборных конструкций, а также их арматурные каркасы, делают в специальных кондукторах с фиксацией габаритных размеров и положения арматурных стержней. На монтажной площадке при приемке таких элементов проверяются размеры и взаимное положение выпусков арматуры.

Технология ванной сварки арматуры имеет такие преимущества:

• Использовать можно обычное сварочное оборудование, предназначенное для дуговой сварки.
• Не нуждается в кантовке (поворачивании) конструкции.
• Можно с помощью гамма-лучей проверить качество сварки.

Технологически разработаны в нашей стране три разновидности ванного способа сварки: ручная ванная сварка в стальной скобе трехфазной и однофазной дугой; ванная сварка полуавтоматическая в керамической форме; ванно-шлаковая автоматическая сварка в медной форме.

Соединение арматурных стержней ванной сваркой без применения накладок более экономичней: исключается расход металла на производство накладок, при сварке ванным способом уменьшаются трудовые затраты. Кроме того, стык будет компактнее, так как не всегда есть возможность разместить в сечении железобетонной конструкции ещё и накладки, кроме арматурных стержней.

На каждом стыке, по сравнению со сваркой с использованием накладок, экономится арматурной стали от 10 до 60 килограмм, а также электродов — 0,5 — 2,5 килограмм. Специальные дополнительные мероприятия, которые обеспечивают большую точность производства арматурных выпусков и требуются при сварке ванным способом, окупаются экономией материалов и трудовых затрат при монтаже и производстве работ.

Принцип ванной сварки арматуры

Для сварки горизонтальных стержней ванным способом применяют стальную форму. Сама сущность такого способа состоит в следующем: в месте стыка к стержням арматуры приваривают стальную форму, в ней создают ванну расплавленного металла при помощи теплоты дуги. Торцы сваренных стержней плавятся от теплоты металла ванны, при этом образуется общая ванна материала шва, а далее при остывании формируется сварное соединение.

Подготовка горизонтальных стыков под сварку производится следующим образом, как показано на видео о ванной сварке. Поверхности стержней и торцы перед выполнением сварки должны быть зачищены от ржавчины, окалины, грязи при помощи стальной щетки или другими способами на длину более 30 миллиметров. Свариваемые стержни устанавливают соосно, с зазором не больше полтора диаметра электрода между торцами.

В качестве формующей детали при сварке вертикальных швов используют штампованную форму из листовой детали, которую без добавления присадочных прутков приваривают к нижнему стержню. Производя постепенно колебательные движения электродом в направлении перпендикулярном осям стержней, все сечение стыка заплавляют. Из ванны излишек шлака удаляют черпаком. Далее конец верхнего стержня прихватывают к нижнему, а после этого переходят к заполнению формы наплавленным металлом. Чтобы выпустить шлак, прожигают отверстия электродом в стенке формы, потом их заваривают.

Сам процесс ванной сварки арматуры производиться при больших токах. К примеру, если у вас электроды диаметром 5-6 миллиметров, то ток сварочный достигает 400-450 A. При низких температурах сварку производят током больше установленного на 10-12%. Между торцами свариваемых стержней зазор должен быть не меньше двойного диаметра электрода.

Можно сварку производить одним или несколькими электродами. Рекомендуется использовать электроды УОНИ-13/55. Помните, что данный способ довольно хорошо уменьшает расход электроэнергии и электродов, а также уменьшает себестоимость сварочных ворот и снижает трудоемкость.

Если сварка производится трехфазной дугой, то следует зазор устанавливать примерно на 1,5-2,0 миллиметра больше, чем максимальный размер электрода в поперечнике. Неточность совпадения осей свариваемых стержней не должна быть более 5% от диаметра самих стержней. Чтобы предохранить от дальнейшей деформации, а также в случае большой длины стержней, стоит придать им перед сваркой «обратный прогиб».

Стальной скобой из стержней или листового металла охватывается снизу место стыка, который не дает возможности вытеканию жидкого металла ванны. Дополнительно по краям скобы при сварке арматуры ванным способом ставятся боковые ограничители, для того чтобы не было растекания шлака по стержню. Ограничители и скобы производят из малоуглеродистой стали.

У стержней при ванном методе сварки может быть зашлаковка их торцов, в частности в нижней части стыка, и это снижает прочность соединения. Причиной такой зашлаковки может быть довольно быстрый отвод теплоты от торцов свариваемых стержней. Чтобы уменьшить зашлаковку, нужно заранее подогревать торцы. Также следует увеличивать охлаждение наружных участков шва с помощью искусственного охлаждения формы или применять формы из металла, который более теплопроводный, например, из меди. Шлаки собираются в таком случае вблизи стыка, где отвод тепла происходит наиболее интенсивно.

Формы для сварки ванным способом

Ванночки (скобы-накладки) для сварки арматуры используются для создания стержней, длина их больше длины стандартной выпускаемой арматуры. Инвентарные формы наиболее долговечны, если они изготовлены из меди. Разъемные формы для ванной сварки обычно изготавливают из любых марок меди с помощью литья, штамповки или из графита, а также механической обработкой. Формы запрещается изготавливать из сплавов латуни, бронзы и меди.

При очень стесненных рабочих условиях для сварки горизонтальных стыков используют неразъемные медные желобчатые подкладки. Оборачиваемость, то есть количество стыков, которые сварены в одной форме без проведения ее ремонта, в зависимости от самого способа изготовления достигает 100-150 стыков.

Приблизительно в 2-2,5 раза оборачиваемость графитовых форм меньше, чем медных. А также графитовые формы гигроскопичны и нуждаются в прокалке перед сваркой. Практически любая инвентарная форма при сварке первого стыка может быть испорчена при условии не соблюдения техники сварки.

Теперь вы знаете, когда принято использовать технологию ванной сварки стальных прутьев. Самый главный довод в пользу этой методики – экономия, так как уменьшается расход металла, который используется на производство накладок. К тому же стыки выглядят аккуратно и компактно. Осталось только просмотреть видео о ванной сварке арматуры и можно смело соединять прутья между собой.

Способы соединения арматуры

В строительстве существует несколько технологий получения сплошного арматурного прутка.

Механический способ соединения стыков предусматривает применение прессованных муфт или отрезков трубы. Для фиксации стыка методом обжима применяется гидравлический пресс. Для ускорения процесса изготавливают муфты с перегородкой, ее просто надевают на пруток, в другой конец вставляют следующий. Вес конструкции, металлоемкость железобетона при таком методе крепления арматурных прутков возрастает. Муфты необходимо выбирать по типоразмеру арматурного стержня, для пресса под каждый размер делается сменный штамп.

Стальные прутки классов А400 и АIII крепят между собой внахлест с помощью специальных лапок, используют вязальную проволоку, стандартные крючки. Механический метод стыковки применяют только потому, что прутки этих марок нельзя сваривать.

Среди высокотемпературных методов получения неразъемных стыков самым надежным считается сварка арматуры ванным способом. В процессе формирования соединения не образуется продольных трещин, характерных для многошовной сварки. Технология горячей стыковки с использованием накладки для сварки арматуры металлозатратная, расходы на материалы увеличиваются на 5-7 %. При сваривании стержней встык образуется слишком хрупкое соединение, которое не обладает нужной прочностью.

Ванная сварка

Краткая характеристика

Ванная сварка — это способ сваривания металлических изделий, во время которого применяется приспособление с U-образной формой. У него имеется несколько наименований — ванночки или скоба накладка для сварки арматуры. Это и легло в основу названия данного способа сваривания. Части арматуры погружаются в скобу-ванночку, расплавленная сталь заполняет ее до краев. После этого металл застывает, образует шов с высокой прочностью.

Чтобы расплавленная сталь не вытекала с торцов ванночки, помещаются ограничительные элементы. А в конце сварочного процесса ванночки соединяются с арматурой и расплавленной сталью. Встречаются накладки съемного типа, которые выполняются из меди, ее сплавов, керамики, графита. Данные варианты предназначены для многократного применения.

Ванная сварка арматуры может проводиться при помощи одного или нескольких электродов. Этот способ сваривания позволяет сваривать металлические элементы в любом положении в пространстве, кроме потолочного. Размер накладки должен быть больше, чем параметры диаметра арматуры. От краев ванночки до свариваемого элемента должно быть не меньше 15 мм.

Если изделия находятся в горизонтальном расположении, то для создания ванны стальная накладка приваривается к соединяемым арматурным стержням в зоне их стыка. Во время сваривания стержней, которые находятся в вертикальном положении, применяются штампованные стальные формы. Они привариваются к торцевой области изделия, которая имеется снизу.

Принцип сварки ванным способом

Метод сварки ванным способом применяют для металлических полос с сечением до 50 мм, крепления толстостенных фланцев, стыковки прутков. Диапазон диаметра арматуры – от 20 мм до 10 см.

Классификация ванной сварки:

• дуговая ручная с размещением выпусков в стальной скобе;
• полуавтоматическая, сварочная ванна формируется в керамической форме, в этом случае исключаются затраты на накладки, экономятся электроды, формируется аккуратный стык;
• ванно-шлаковая, для нее используется формочка из медесодержащих сплавов.

При возведении металлических каркасов железобетонных фундаментов, несущих стен, туннелей, опор стыковку арматуры чаще производят ручным методом. Что это такое с точки зрения технологии: принудительное формирование плотного шва в месте стыка двух стержней.

Преимущества

• Ванный способ сварки арматуры обеспечивает рациональный расход наплавочных материалов с минимальными лишними растратами;
• Здесь получается высокий уровень качества, чего трудно достичь другими методами в таких условиях;
• Устоявшийся метод, технология которого проверена множеством мастеров, обладающий отточенной технологией;
• Широкое разнообразие самих ванночек, которые можно без труда подобрать для каждого диаметра арматуры.

Недостатки

• Стальные ванночки, как правило, используются всего один раз, так как они привариваются к конструкции;
• Медные ванночки обладают достаточно высокой стоимостью;
• Процесс сварки требует более тщательного подхода и занимает больше времени на подготовку.

Принцип ванной сварки

Сварка арматуры ванным способом подходит лучше всего для стержней с большим диаметром. В большинстве случаев это арматура диаметром от 20 до 100 мм. Ванная помогает охватить весь стык арматуры с небольшим зазором для заполнения расплавленным металлом. Данный способ обеспечивает сохранение жесткости и прочности на всей длине конструкции. Сварка выполняется как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Смещение стержней здесь практически отсутствует, так как перед свариванием все надежно закрепляется.

Арматура диаметром 20

Концы стержней ставятся в непосредственной близости один к другому, чтобы они находились по одной оси. Под ними находится ванночка для сварки арматуры. Между прутьями должен находиться небольшой зазор, между которым и заливается расплавленный металл наплавочного материала. За счет бортов ванны он не растекается вниз, а обволакивает концы изделия, создавая надежное крепление. По такому же принципу производится ванная сварка арматуры колонн и прочих изделий.

Технология ванной сварки арматуры

Ванная сварка арматуры обладает относительно простой технологией, которая требует тщательной подготовки. Для этого не нужны сложные материалы и нестандартные инструменты, так как все основная сложность заключается в том, чтобы выставить правильную соосность деталей. Затем происходит предварительное закрепление и можно приступать к самому процессу.

Материалы и инструмент

Основным расходным материалом здесь выступают электроды. Для данного дела подходят стандартные модели, такие как УОНИ 13/55, которые предназначены для создания крепких соединений. Они могут работать с упрочненным металлом, так как стержни арматуры нередко упрочняются механическим путем.

Электроды УОНИ 13/55

Также необходимо использовать сами ванночки, которые представляют собой относительно небольшое изделие с профилем в виде подковы. Закрытая ее часть ставится снизу, чтобы наполняться расплавленным металлом и не давать ему стекать вниз.

Ванночки для сварки арматуры

В качестве источника энергии подойдет обыкновенный сварочный трансформатор. Но он должен быть достаточно мощный, так как данный процесс проводится при повышенных токах. Помимо этого необходимо использовать измерительные инструменту для контроля размеров и их расположения. При подготовке металла понадобится щетка по металлу и возможно резак.

Этапы

На первом этапе подготавливается поверхность изделий. Концы арматуры зачищают от ржавчины. Для этого потребуется щетка по металлу. Их обрабатывают до появления блестящей металлической поверхности. Стоит отметить, что концы должны быть ровными. Если они имеют какие-либо скосы и прочие дефекты, то следует обрезать дефектную часть при помощи резака. Уже после этого поверхность обрабатывается до нужного вида перед использованием.

Далее следует этап размещения. Здесь изделия выставляются соосно друг другу. Минимальное отклонение допускается. Но оно не должно превышать 0,05 части диаметра. Между концами стержня должен находиться небольшой зазор, около полутора сантиметров. Это необходимо для того, чтобы образовался достаточно большой слой связывающего материала, который сможет выдержать предстоящие нагрузки. Формирующей шов деталью выступает ванночка, располагаемая снизу арматуры. Она представляет собой штампованную форму заданного диаметра. Ванночку прихватывают к одному из стержней.

Ванная сварка арматуры

Далее идет непосредственное сваривание. Для этого берется электрод, присоединенный к сварочному аппарату. После зажигания дуги совершаются колебательные движения перпендикулярно осям стержня. Наплавочный материал должен покрыть все сечение стыка. Если произошло прерывание наплавки, то прежде чем продолжить, необходимо удалить образовавшийся сверху шлак. Это же требуется сделать и после окончания операции. Вся штампованная форма должна заполниться расплавленным металлом. Для выпуска шлака иногда приходится прожигать отверстие в форме, но после выхода его необходимо заварить.

Режимы

Величина диаметра арматуры, мм	Величина диаметра электрода, мм	Сварочный ток, А	Катет накладки фланговых швов, мм
20	5	230
25		243
22		260
36	6	300	14
45		330	18,
60	7	420	24
70	8	500	26

Формы для сварки

Длина формочек, как правило, больше длины стыка арматуры. Их выпускают стальными и медными. Стальные носят одноразовый характер, а медные могут применяться более сотни раз. Производятся ванны при помощи штамповки или литья. При необходимости сузить диаметр, используются разнообразные подкладки

Техника безопасности

Основные правила при сварке арматуры касаются электробезопасности. С учетом того, что здесь ведется работа с повышенными токами, то всегда требуется точная проверка оборудования, его заземления, расходных материалов и других компонентов. Работники должны быть снабжены индивидуальными средствами защиты, такими как одежда из огнеупорных материалов, защитный щиток, маска или очки, диэлектрические рукавицы. На территории проведения работ должны быть соблюдены все правила пожарной безопасности.

Как выполнять ванную сварку

Соединяемые заготовки очищают от грязи и ржавчины. В противном случае шов будет иметь много дефектов.

Необходимое оборудование

Используют следующее:

1. Сварочный аппарат переменного или постоянного тока.
2. Кондуктор, струбцины или иные приспособления для неподвижной фиксации заготовок.
3. Ванночки из стали, меди, керамики или графита. Первая разновидность является одноразовой. Существуют формы 2 типов – для вертикальных и горизонтальных соединений.
4. Плавящиеся электроды. Наилучшее качество обеспечивают расходники с покрытием основного типа (фтористо-кальциевым), например УОНИ-13/45. В такой обмазке нет органических веществ, поэтому расплав не насыщается водородом. Начинающим будет сложно работать с этими расходниками. Им лучше воспользоваться рутиловыми МР-3, АНО или аналогичными.
5. Баллон с инертным газом. Защищает металл шва от окисления в случае применения тугоплавкого электрода (сварка полуавтоматом и автоматом).

При ванной сварке используют сварочный аппарат постоянного или переменного тока.

В качестве аппарата можно применять самый простой сварочный трансформатор. Более удобен в работе инвертор. Он обладает следующими преимуществами:

1. Малыми размерами и весом. Масса устройства составляет всего 3 кг. Уменьшение габаритов трансформатора обусловлено применением специальной схемы, увеличивающей частоту переменного тока до 40-60 кГц.
2. Высоким значением напряжения холостого хода. Это облегчает розжиг дуги, что особенно необходимо при использовании электродов с основной обмазкой. Из-за присутствия фтора она затрудняет горение.
3. Наличием дополнительных функций, облегчающих розжиг и поддержание дуги («горячий старт», «форсаж разряда», «антизалипание»).
4. Высоким КПД.

Используют ванночки:

1. Одноразовые стальные марок С14-Мн, С16-Мо, С15-Рс.
2. Керамические.
3. Из графита марок ЭЭГ, ЭГО, ГМЗ, ППГ, ЭГ1.
4. Из меди М1 или М2.

Применение многоразовых накладок дает двойной эффект:

• снижается расход стали на каждый стык;
• обеспечивается большая толщина защитного слоя бетона, в то время как при наличии стальной формы она сильно сокращается.

Выбор режима

Основными параметрами режима сварки являются:

• диаметр расходника;
• сила тока.

Первую величину подбирают по размеру заготовок. Данные для ванного способа отражены в таблице:

Диаметр свариваемых стержней, мм	Диаметр электрода, мм	Сварочный ток, А при положительной/отрицательной температуре воздуха
20	5	(225-235)/(250-260)
22		(235-250)/(260-280)
25		(250-270)/(280-300)

Параметры для ванно-шовной сварки – рекомендуемые и допустимые:

Диаметр свариваемых стержней, мм	Диаметр электрода, мм	Сварочный ток, А при положительной/отрицательной температуре воздуха
36-40	6(5)	300(275)/330(300)
50-55	6(5)	330(300)/360(330)
60	7(6)	420(400)/450(430)
70	8(6)	500(450)/540(470)
80	8(6)	500(450)/550(480)

Примечание: в скобках указаны допустимые значения.

Особенности для арматуры

Арматурные стержни соединяют по следующим правилам:

1. Подрезку производят перпендикулярно оси изделия.
2. Концы зачищают на длину в 3 см металлической щеткой с оцинкованным ворсом.
3. Используя кондуктор или струбцины, фиксируют прутки соосно. Максимально допустимое отклонение составляет 5% диаметра изделия. Оси стержней лежат на одной линии, установка их с изломом в точке стыка не разрешается.
4. Пруты диаметром более 36 мм соединяют ванно-шовным методом.
5. Середина ванночки совпадает с поперечной осью зазора. Допускается отклонение не более 0,1 диаметра стержней.

Ширина зазора между прутками составляет для изделий диаметром:

1. До 32 мм включительно – (1,5-2)D. Здесь D – диаметр электрода с покрытием.
2. Свыше 32 мм – 15-20 (мм), но не более 0,8 диаметра прутков.

Ширина зазора для ванно-шовной сварки:

• для стержней диаметром до 50 мм – 1,5-2 см;
• для более толстых – 18-35 (мм).

Последовательность действий:

1. Стержни выставляют по правилам и прихватывают к ним ванночку, не допуская подрезов. Максимальный диаметр электрода для данной операции – 4 мм, ток – 175 А. Дугу направляют в сторону формы. Размер прихватки должен быть таким, чтобы при наложении основного шва она была переплавлена.
2. Сварщик опускает электрод в зазор и поочередно плавит нижние кромки торцов соединяемых деталей. Если доступ к ним затруднен, дугу разжигают на стенке накладки, защищенной стальными опилками.
3. Продолжают плавить электрод и торцы, пока зазор не заполнится жидким металлом наполовину. Если просвет имеет увеличенную ширину, расходником совершают вдоль него зигзагообразные движения. Поддерживают короткую дугу.
4. Во второй половине процесса двигают инструмент вдоль середины зазора.
5. После заполнения зазора в накладке прожигают отверстие на 4-6 мм выше поверхности металла, предназначенное для выхода шлаков. Затем его заваривают.
6. Поверх стержней наплавляют усиление высотой 3-4 мм.
7. Удаляют шлак из пространства между арматурой и накладкой, затем приваривают ее фланговыми швами (если применяется ванно-шовный способ).
8. Во избежание резкого охлаждения основного стыка в него 7-8 раз опускают на несколько секунд электрод.
9. Если диаметр стержней равен 60 мм или более, в конце фланговых швов наваривают точечные наплавки.

Все имеющиеся кратеры необходимо заварить.

Режим сварки

Ванная технология соединения арматуры чаще всего используется для стыковки прутьев большого диаметра. Поэтому режим сваривания – один из важных критериев добиться высокого качества стыка. В состав режима входят: диаметр электрода, сила тока, и все это зависит от диаметра свариваемых арматурных стержней. Зависимость здесь такая:

Диаметр арматуры, мм	Диаметр электрода, мм	Сила тока, А
20-25	5	230-260
36, 45	6	300-330
60	7	420
70	8	500

Так как сварка этого типа связана с использованием токов большой величины, то важная составляющая проводимого процесса – техника безопасности. Важно перед началом соединения арматуры с помощью ванной сварки удостовериться, что используемое оборудование, инструменты и приспособления находятся в технически исправном состоянии. Большое внимание надо уделить заземлению, спецодежде и сварочной маске. Обязательно места проведения сварки оборудуются первичными средствами пожаротушения.

Технология сварочной ванны

Соединение арматурных стержней и других элементов сплошного сечения осуществляют следующим образом:

1. Их устанавливают в кондукторе с некоторым зазором.
2. Ограничивают пространство между заготовками с 3 сторон специальными накладками или U-образной скобой.
3. Плавящимся электродом нагревают торцы до разжижения. Их необходимо постоянно поддерживать в таком состоянии, перемещая инструмент от одного изделия к другому. Постепенно зазор между ними заполнится расплавленным металлом.

Различают ванную и ванно-шовную технологии. Во втором случае накладку приваривают к заготовкам фланговыми швами. В результате она усиливает стык, воспринимая часть нагрузки.

С использованием одного электрода

Для заполнения сварочной ванны 1 расходника не хватает. Так, для соединения арматуры диаметром 28 мм требуется 3 электрода толщиной 4 (мм).

Поскольку работу прерывать нежелательно, расходники приходится быстро менять (допустимая пауза составляет 3-5 секунд).

Начинающие сварщики могут с такой задачей не справиться.

Одноэлектродная сварка.

Многоэлектродная сварка

Проще формировать шов одновременно несколькими расходниками — т.н. гребенкой электродов. До начала работ их прихватками крепят к стальной пластине так, чтобы часть ее оставалась свободной. Этот хвостовик помещают в электрододержатель.

После выполнения сварного шва огарки отбивают и используют пластину повторно.

Техника исполнения не отличается от 1-электродного способа.

Трехэлектродная ванная сварка.

Ванночки для сварки

Они бывают литые и штампованные, их делают из стали или медных сплавов. По стоимости они несопоставимы, медные намного дороже. Принцип их использования одинаковый: они должны удерживать расплав, образуемый в зоне стыка, от растекания. По форме это сегмент цилиндра, охватывающий до ¾ поверхности прутка. Используются многоразовые и одноразовые ванночки для сварки арматуры. При соединении арматуры чаще применяются металлические формы. Они создают дополнительный резерв прочности металлоконструкций по всей длине, считаются расходным материалом. Медные сплавы долговечные. Допускается использование ванной из цветных металлов до 150 сварок.

Ванны для сварки арматуры

Формочки

Чтобы соединить две плети арматуры, применяют скобу-накладку, предназначенную специально для ванной сварки.

Медные ванночки или детали с содержанием этого металла считаются наиболее прочными накладками. Разборная накладка производится из разных марок меди с помощью литья, штампов и с помощью механических операций по обработке болванок.

Применять для изготовления ванн бронзу, латунь не рекомендуется. Для обеспечения сварки с малыми зазорами рекомендуется использовать неразборный способ производства медных желобков. Такие изделия можно применять для сварки более 100 стыков.

Ванная сварка арматурных прутьев

Как известно, наиболее прочный каркас получается при применении сварного способа соединения деталей. Для фиксации стержней арматуры встык используется так называемая ванная сварка.

Коротко о главном

Арматурный прокат представляет собой металлические прутья круглого сечения диаметром 4-80 мм. Из него формируется несущий каркас железобетонной конструкции, благодаря которому архитектурные элементы (фундамент, стены, перекрытия, колонны, дорожное полотно и т.д) выдерживают значительные нагрузки и служат не менее 20 лет.

По физико-механическим свойствам выделяют два основных типа арматуры:

1. Монтажные стержни с гладкой поверхностью класса А1 или А240. Применяются для создания пространственной части каркаса.

2. Рабочие пруты с рифленым или периодическим профилем классов А2-А6 (А300-А600, А800, А1000). Используются в качестве несущих элементов «скелета».

Арматура выпускается нескольких разновидностей. В соответствии с общепринятой маркировкой для стандартных стержней указывается только класс или индекс текучести стали (А240, А300). Прокат из термически упрочненной стали обозначается литерой «Т» (А600Т). Стальные пруты, покрытые защитной антикоррозионной оболочкой (оцинкованные, окрашенные), маркируются буквой «К» (А300К).

В отдельную категорию выделяется арматура, к которой можно применять сварку. К основным обозначениям добавляется литера «С» (А400С, А500С). Но и здесь есть некоторые особенности. В соответствии с ГОСТ 14098-2014 (ГОСТ 14098-91) для стержней диаметром 4-40 мм используются следующие виды сварочных работ:

• электрошлаковая полуавтоматическая;
• электродуговая ручная обработка;
• контактная;
• ванно-шовная и ванная сварка;

Остановимся подробнее на последнем способе соединения прутов в единый каркас, так как именно она обеспечивает наиболее прочный и надежно защищенный от разрушающих факторов сварной шов.

Способы соединения

Сварка стержней арматурного проката производится 2 методами:

1. Сваривание встык. Для этого используются так называемые инвентарные формы или ванночки, а также специальные подкладки (при этом применяется порошковая проволока), флюс и т.п.

2. Обработка вручную электродуговым аппаратом при помощи накладок.

Ванночки для сварки арматуры – это стальные скобы-накладки U-образного вида, именуемые инвентарными формами. Изготавливаются в соответствии с ГОСТ 14098-91 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций». Длина варьируется от 5 до 20 см, толщина стенок стандартная – 6 и 8 мм, однако крупные заводы предлагают оптовым клиентам купить ванночки нестандартных размеров.

Такие параметры как глубина и ширина скоб зависят от диаметра используемой арматуры. Примеры габаритов изделий и их стоимость представлены в таблице ниже.

Диаметр арматуры, мм	Показатели, мм					Цена, рубли
	Высота	Длина	Толщина стенок	Вес, кг	Внутренний диаметр
16	25	75	6	0,21	19	25
18	27	80	6	0,24	21	28
20	30	95	6	0,32	23	40
22	33	100	6	0,36	25	43
25	37	115	6	0,48	28	45
28	42	130	8	0,81	31	63
32	42	150	8	0,96	35	75
36	52	160	8	1,23	40	105
40	56	180	8	1,50	44	115

Ванночки для сварки арматуры позволяют сформировать стержни любой длины. Наиболее долговечные и удобные в работе накладки изготавливают из меди любых марок методом литья либо штампования, но они используются только в том случае, когда производится так называемая вертикальная сварка. Для создания горизонтальных швов рациональнее выбрать стальные скобы. Сложные сплавы (латунь, бронза) для ванночек не применяются.

Инвентарные формы из стали считаются одноразовыми, то есть навсегда остаются на сварном соединении, существенно увеличивая запас прочности стыка. Медные же, как показывает практика, можно использовать как многоразовые, на 80-150 швов. Стоимость их на порядок выше, поэтому об экономии речь здесь не идет.

Ванночки для сварки вертикально расположенных стержней комплектуются ограничителями, которые не дают расплавленному металлу и шлаку стекать вниз.

Если требуется сварка арматуры разного диаметра, то для этих целей производители предлагают специальные переходные скобы-накладки, иначе именуемые вкладышами. Они обеспечивают правильную установку осей и центровку прутьев арматуры при соединении. Размер требуемых инвентарных форм рассчитывается по таблицам и формулам, приведенным в ГОСТ 14098-91.

Механизм проведения сварки

Инвентарные формы используются чаще всего при строительстве тяжелых сооружений, многоэтажных зданий, так как с их помощью можно получить единый несущий каркас по всему периметру конструкции (фундамента, колонн, монолитных стен или перекрытий и так далее) без потери жесткости и прочности.

Сварка производится при больших токах одно- или трехфазной дугой. При этом используется от 1 до 4 электродов, которые можно купить одновременно с инвентарными формами. Инженеры заводов, как правило, могут порекомендовать комплекты, наиболее оптимальные по соотношению «цена-качество». К примеру, при температуре ниже 0 рекомендуется проводить сварочные работы током, сила (А) которого должна быть больше установленного минимум на 10%.

Перед началом концы стержней следует очистить стальной щеткой от наслоений ржавчины, окалины и грязи. Пруты должны быть установлены соосно, зазор между соседними – не более 1,5 диаметра электрода.

Сварка горизонтально расположенной арматуры производится следующим образом: в области стыка приваривается стальная ванночка, в которой формируется некоторая масса расплавленного металла. Торцы арматурного проката плавятся под воздействием температуры внутри скобы и образуется единый шов. При вертикальной обработке дополнительно используется флюс или специальная порошковая проволока, излишки шлака удаляются.

Сварка гребенкой и несколькими электродами

Этот способ называется многоэлектродной сваркой, где используется специальный держак, называемый гребенкой. В него вставляется сразу несколько электродов (3-5 шт.). Принцип расплавления арматуры здесь точно такой же, как и в случае с одним расходником. Но есть и свои особенности.

1. Зажигают дугу электродов не об арматуру, а об металлическую ванночку, чаще о ее днище. Просто об один торец одновременно сразу несколько электродов не разжечь.
2. Для упрочнения стыка электроды периодически опускают в расплавленный металл, чтобы прогреть его.
3. Можно зазор между прутками арматуры не оставлять, прижимая их плотно друг к другу.
4. При вертикальном расположении арматуры не стоит сильно отклонять электроды от перпендикулярности к оси соединения.

Этот способ при соединения арматуры внутри бетонных конструкций используется редко. Он непростой, не все сварщики им владеют. Лучше для этого использовать разъемные формы из меди или графита, что увеличивает себестоимость процесса.

Одно- и многоэлектродная сварка ванным способом

Интересное видео