闪光对焊工艺

钢筋闪光对焊工艺试验

1. 工程概况

本标为焦作1段第三施工标，位于河南省焦作市区的西半部，合同范围桩号：Ⅳ38+000～Ⅳ41+400，标段总长3400m，沿线布置各类建筑物4座，分别为：翁涧河渠倒虹吸（为河渠、铁路交叉建筑物），李河渠倒虹吸（河渠交叉建筑物），东环路公路桥（公路交叉建筑物），墙南村生产桥（跨渠桥梁）。

根据现场施工情况，倒虹吸顶板、底板、墙身的水平筋Φ16、Φ18、Φ20及Φ22采用闪光对焊（采用的是闪光—预热闪光焊）。为确保钢筋焊接质量，在正式进行焊接施工前，先进行焊接工艺试验。2. 试验目的

确定最佳焊接参数（调伸长度、烧化留量、顶锻留量、一次烧化留量、预热留量、二次烧化留量、变压器级次等）、了解钢筋闪光-预热闪光焊性能以及掌握担负生产的焊术水平，确保现场钢筋闪光-预热闪光焊质量。

3. 试验依据

（1）招、投标文件及招标图纸；

（2）南水北调相关技术要求及其他规定；

（3）《水工混凝土钢筋施工规范》（DL/T5169-2002）；

（4）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18—2003）。

4. 试验准备

4.1 材料要求

本次试验材料主要是Φ16、Φ18、Φ20及Φ22钢筋，钢筋力学性能和直径均达到规范和设计要求，有出厂合格证和材质证明书，钢

筋无锈蚀和油污。

4.2主要机具设备

（1）主要设备：对焊机UN1-150型具及配套的对焊平台；

（2）辅助设备：深色防护眼镜，电焊手套、绝缘鞋、钢筋截断机、除锈机或钢丝刷防护深色眼镜、电焊手套、绝缘鞋。

4.3作业条件

（1）对焊机检修完好，对焊机容量、电压，符合要求并符合安全规定；

（2）操作人员必须要持证上岗，上岗证必须在有效期内；

（3）钢筋焊口要平口、清洁、无油污杂质等；

（4）对焊机容量、电压要符合要求。

5.试验场地

本次试验在1#生产营地钢筋加工厂进行。

6.试验试件

本次试验取4组（Φ16、Φ18、Φ20及Φ22各1组），每组6个试件（其中3个用于拉伸试验，3个用于弯曲试验）。试件长度45cm。

7.试验工艺和方法

闪光对焊是利用对焊机使两段钢筋接触，通以低电压的强电流，把电能转化为热能，当钢筋加热到一定程度后，立即施加轴向压力挤压(称为顶锻)，使形成对焊接头。

7.1试验工艺

根据现场钢筋安装情况，钢筋安装采用的是闪光—预热—闪光焊，其试验工艺如下：

闭合电路→一次闪光闪平端面（两钢筋端面轻微徐徐接触）→断续闪光预热（两钢筋端面交替接触和分开）→二次连续闪光加热到将

近熔点（两钢筋端面徐徐移动接触→带电顶锻→无电顶锻）。

7.2 试验参数选择

（1）调伸长度

它影响加热条件和塑性变形，选择原则是从减少向电极的散热、确保顶锻时焊件加热部分的刚度、以及焊口加工的可能性等方面考虑。当长度过小，随向电极散热的增加易使加热区变窄，不利于塑性变形，顶锻时所需压力较大；当长度过大时，则使加热区变宽，电能消耗大；当焊件较细时容易产生弯曲。调伸长度取值为：Ⅱ级钢筋为1.0～1.5d,直径较小的钢筋宜取较大的值。

（2）闪光留量

即烧化留量，为了满足焊件均匀加热的要求。若焊件直径较粗，则闪光留量要增大。钢筋采用闪光—预热—闪光焊时，一次烧化留量等于两钢筋切断时的严重压伤部分之和，二次烧伤留量不宜大于8毫米，钢筋越粗，所需的闪光留量越大。

（3）闪光速度

闪光速度应随着钢筋直径的增大而降低，在闪光过程中闪光速度由慢到快，一般是从0～1毫米/秒、1.5～2.0毫米/秒，闪光时要求稳定张裂，以防止焊缝金属氧化。

（4）顶锻速度

顶锻开始的0.1秒内应将钢筋压缩2～3毫米，以使焊口闭合，保护焊缝金属免受氧化。在火口紧密封闭之后，应在每秒压缩量不小于6毫米的速度下完成整个顶锻过程，顶锻速度应愈快愈好。

（5）顶锻压力

顶锻力的大小应是保证液体金属全部挤出、并使焊件对口产生适当的变形的关键。顶锻压力应随钢筋直径的增大而增加，顶锻应在足

够大的压力下快速完成。

（6）顶锻留量

顶锻留量是指在闪光过程结束，将钢筋顶锻压紧后接头处挤出金属而缩短的钢筋长度。顶锻留量随着钢筋直径增加而增加，闪光—预热—闪光焊为5～8毫米。其中有电顶锻留量约占2/3。

（7）焊接变压器级数选择

焊接变压器级数可用调节通过钢筋端部的焊接电流来控制。焊接的钢筋直径大，选择的变压器级数要求就高。

（8）焊接预热时间选择

根据钢筋级别及其直径大小来决定，预热接触时间宜介于0.5-2秒/次内选择。预热间隙时间应大于每次预热的接触时间。

7.3 试验方法

本次试验采用的是闪光—预热—闪光焊，方法如下：

将焊接件紧夹在钳口上，接通电源后，使钢筋逐渐移近，端面局部接触，工作端面的接触点在高电流密度作用下迅速熔化、蒸发、爆破，呈高温粒状金属，从焊口内高速飞溅出来。预加闪光阶段，把钢筋端部压伤部分烧去，使其端面达到平整。同时，使焊接件接触，然后又离开，反复多次的断开和接触，接头温度逐渐升高形成预热阶段，焊接达到预热温度后进行连续闪光阶段，工作端面的旧爆破点爆破后又形成新的接触点，这就形成了连续不断爆破过程。为了保证连续不断闪光，随着金属的烧损，焊接件需要连续不断的送进，以送进速度适应焊接过程的烧化速度。钢筋经过一定时间的烧化，使其焊口达到所需的温度，并使热量扩散到焊口两边，形成一定宽度的温度区，在撞击式的顶锻压力作用下液态金属排挤在焊口之外，使连接件焊合，并在焊口周围形成毛刺，在结合面周围形成较小的凸起。

试验注意事项：

①焊接前检查焊机各部件和接地情况，调整变压器级次，开放冷却水，合上电闸，始可工作。

②钢筋端头顺直，150mm范围内的铁锈、污物等清除干净，两钢筋轴线偏差不得超过0.5mm。

③对II~III级钢筋采用预热闪光对焊时，做到一次闪光，闪平为准；预热充分，频率要高；二次闪光、短稳、强烈；顶锻过程快而有力。对IV级钢筋，焊接时要做到一次闪光，闪平为准；预热适中，频率中低；二次闪光，短、稳、强烈；顶锻过程，快而用力得当。

④不同直径的钢筋焊接时，其直径差不大于2~3mm。焊接时，按大直径钢筋选择焊接参数。

⑤负温（不低于-20℃）下闪光对焊，采用弱参数，焊接场地应有防风、防雨措施，使室内保持0°以上。

⑥焊接完毕，待接头处由白红色变为黑色，才能松开夹具，平稳取出钢筋，以免产生弯曲。

⑦当调换焊工或更换钢筋级别和直径时，按规定制作对焊试样（不少于2个）作冷弯试验，合格后才能成批焊接。

8.试验过程记录

我部于2011年10月26日上午9:00在1#生产营地钢筋加工厂进行进行了闪光—预热闪光焊试验，试验取4组（Φ16、Φ18、Φ20及Φ22各1组），每组3个试件。试验记录结果见下表：