ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАРКИ АРМАТУРНЫХ СТЕРЖНЕЙ

ГЛАВА 18

§ 18.1. Машиныдля стыковой сварки стержней

При изготовлении арматуры возникает необходимость соеди­нять пересекающиеся арматурные стержни или наращивать их длину. Длительное время эти операции выполняли вручную с по­мощью вязальной проволоки. Качество соединений было невысо­ким, а производительность труда низкой. Замена вязки дуговой сваркой устранила эти недостатки. Дуговую сварку применяют для соединения арматурных стержней встык и крестом.

При массовом производстве однотипной арматуры вместо ду­говой сварки применяют более эффективные специальные машины |ля стыковой и точечной сварки, обеспечивающие по сравнению с дуговой сваркой в десятки раз большую производительность и вы­сокое качество сварки без пережогов, ослабляющих сечение свариваемых стержней. Стыковое соединение арматурных стержней электродуговой сваркой осуществляют серийными сварочными трансформаторами номинальной мощностью 20, 30, 32 и 75 кВ*А и пределом регулирования сварочного тока соответственно 11О. ..385, 150.. .700, 150.. .700 и 400. . .1200 А. При диаметрах стержней более 25 мм для стыкового соединения арматурных стержней применяют ванно-дуговую и электрошлаковую сварку, когда в зазор между горцами стержней вводят круглые или пластинчатые электроды, ко­торые плавятся под действием дуги, оплавляют концы стержней и соединяют их. Применяют также полуавтоматическую сварку под флюсом, открытой дугой в среде защитного газа, дугоконтактную сварку и сварку трением. Для безотходного использования прутковой арматурной стали прутки соединяют сваркой встык, а затем режут на заготовки нужной длины. Широко применяют высокопро­изводительные машины контактно-стыковой сварки.

Стыковые сварочные машиныс ручным и автоматическим управлением имеют общий принцип действия. Электрический ток большой силы подают к свариваемым стержням, концы которых при соприкосновении замыкают электрическую цепь, разогреваются до пластически жидкого состояния и при осевом сжатии сварива­ются.

Стыковая сварочная машина МСР-100 (рис. 18.1, а) с рычажно-ручным осевым сжатием свариваемых стержней приме­няется при небольших объемах работ. Она состоит из станины /, неподвижной чугунной плиты 2, изолированной подвижной плиты 3, сварочного трансформатора 4, зажимов 5 и 6 для свариваемых стержней, направляющих 7 для подвижной плиты, автоматическо­го выключателя 8 и осадочного рычага 9. Кнопка 10 служит для включения трансформатора. На схеме (рис. 18.1, б) показаны свариваемые стержни /, кон­тактные зажимы 2, токоподводящие плиты 3, станина 4, рычаги 5, изолированная подвижная каретка 6, трансформатор 7, первичная обмотка трансформатора 8, устройство 9 для регулирования силы электрического тока переключением витков обмотки, вторичная об­мотка 10 трансформатора и токоподводящие медные шины И.

Машина МРС-100 имеет номинальную мощность до 100 кВ-А, восемь ступеней регулирования силы тока, рассчитана на сварку стержней диаметром до 55 мм при максимальном усилии осадки 30 кН и производит до 30 сварок в час. Более мощны контактно-стыковые электросварочные машины МСМУ-150, МСГА-300 и МСГА-500 с электромеханическим и электрогидравлическим при­водом подачи. Он» рассчитаны на сварку стержней диаметром со­ответственно 50, 70 и 90 мм.

Машина МСМУ-150 номинальной мощностью 150 кВ-А с рычажно-пневматическим сжатием и электромеханической осевойподачей свариваемых стержней обеспечивает стыковую сварку стержней с площадью их поперечного сечения до 1800 мм². При сварке стержней с площадью диаметром до 30 мм машина работа­ет в полуавтоматическом режиме с непрерывным оплавлением, а при диаметре 30.. .50 мм — при оплавлении с предварительным по­догревом, для осуществления которого контакт стержней обеспе­чивается перемещением подвижного зажима рукояткой вручную. В обоих случаях осевое сжатие при оплавлении и сварке проводит кулачковый механизм, работающий от электромеханического при­вода.

Машина МСМУ-150 (рис. 18.2) состоит из сварного обшитого .чистовой сталью корпуса 1, в котором размещены трансформаторы и другое электрооборудование, а также шины и кабели, питаю­щие механизмы электротоком, шланги и трубопроводы для подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндры и охлаждающей воды к элек­тродам-контактам. На передней стенке корпуса имеются патрубок 2 подвода воды для охлаждения и воронка 3 для ее слива, штур­вал 4 механизма регулирования положения неподвижного контака и зажима, а также кнопка 5 управления электрооборудованием.

Рис. 18.2. Машина МСМУ-150 для стыковой сварки стержней

Верхняя крышка корпуса представляет собой стол, на котором укреплена плита 6 с неподвижным нижним контактом 7 и пневмоцилиндром с рычагами 8 верхнего зажима для одного стержня, а также подвижная плита 10, ограниченная направляющими, с ниж­ним контактом ипневмоцилиндром, обеспечивающим рычагами 9 и верхним зажимом радиальное сжатие второго стержня. На правой боковой стенке корпуса укреплен механизм // привода подвижной плиты, обеспечивающий контакт стержней, их оплавление и осевую осадку с заданным усилием для сварки. Механизм состоит из ры­чага 12 для ручной подачи плиты при необходимости предвари­тельного разогрева концов арматурных стержней, кулака 13, за­крепленного на вертикальном валу 14, который получает вращение через червячную передачу 15, цару сменных зубчатых колес 16, клиноременный дисковый вариатор 17 от электродвигателя 18. Профиль кулака и скорость его вращения обеспечивают требуемый режим разогрева стержней и их осадку при сварке. Скорость вра­щения кулака регулируют сменными шестернями и вариатором. Усилие осадки достигает 65 кН при радиальном сжатии стержней с усилием до 100 кН. На станке можно сделать до 80 сварок в час.

Стыковые сварочные машины, предназначенные для сварки стержней диаметром до 90 мм, имеют более мощные трансформа­торы, а для радиального сжатия и осевой подачи стержней маши­ны оборудованы гидроцилиндрами. В этих машинах регулятором тока изменяют число рабочих витков первичной обмотки транс­форматора, что позволяет в широких пределах менять силу тока, проходящего через токоподводящие шины, плиты, контакты и стер­жни. Тепло, выделяемое при прохождении тока по стержню, зави­сит от квадрата силы тока, поэтому силу тока увеличивают пропор­ционально диаметру свариваемых стержней.

Машина МТС-35 для сварки трением. Перспективен способ стыковой сварки стержней трением. Способ заключается в том, что свариваемые стержни закрепляют в держателях, прижи­мают их торцы друг к другу пневматическим механизмом осевого сжатия с усилием осадки 10. ..100 кН и один из стержней приво­дят во вращение. Тепло, выделяющееся в результате трения, разо­гревает концы стержней до оплавления и через 5. ..12 с после включения привода стержни прочно свариваются. Машина МСТ-35 производит до 120 сварок в час при мощности двигателя 20 кВт, частоте вращения шпинделей 16,7 с^-1, диаметре свариваемых стер­жней 16. ..32 мм идлине вращающегося стержня до 1500 мм.

Сварка трением экономична, так как тепло выделяется лишь в месте соединения стержней, обеспечивает хорошее качество сое­динения благодаря механическому разрушению окисных пленок. К основным параметрам сварки трением относятся: осевое сжатие и продолжительность трения, которые регулируют в зависимости от диаметра и материала свариваемых стержней, а также относи­тельная скорость точек трущихся поверхностей.

Способ электронагрева концов стержней и образование на них утолщений осевой осадкой (для последующего натяжения стерж­ней) используют в специальных машинах, по принципу действия и электрооборудованию подобных стыковым сварочным машинам.

Установка СМЖ-128Б служит для одновременной высадки двух анкерных головок на концах арматурных стержней периодического профиля диаметром до 25 мм. Концы стержней ижимают в зажимах установки, нагревают электротоком и оса­живают упорами подвижных траверс, соединенных со штоками пневмоцилиндров. Установка состоит из опорной рамы, двух высадочно-зажимных устройств, механизма загрузки и сброса стерж­ней и электрооборудования.

На швеллерной фундаментной раме / (рис. 18.3) закреплено неподвижное высадочно-зажимное устройство 2, представляющее собой обшитую листовой сталью сварную раму, в которой смон­тированы электрооборудование, токоведущие шины, пневмоци-линдр зажима губок, трубопроводы сжатого воздуха и воды для охлаждения, а также аппаратура 3 для управления механизмами. На столе

Рис. 18.3. Машина СМЖ-128А для высадки анкерных головок на концах стержней с их предварительным электронагревом

высадочно-зажимного устройства укреплена опорная траверса 6, с которой шарниром 5 соединен пневмоцилиндр 4. Шток пневмоцилиндра соединен с подвижной траверсой 7, которая мо­жет перемещаться по штангам, соединяющим опорную и неподвиж­ную траверсу 9. На этой траверсе расположены неподвижная и подвижная контактные зажимные губки, на которых укреплены съемные бронзовые вкладыши, соединенные между собой и с трансформатором гибкой медной шиной. Вторая токоподводящая шина соединена с высадочным пуансоном подвижной траверсы. Подвиж­ная контактная губка при зажиме конца стержня и его освобож­дении передвигается в поперечном направлении в направляющих неподвижной траверсы пневморычажным приводом. Аналогично устроено и подвижное высадочно-зажимное устройство 15.

Загрузочное устройство установки состоит из вала, рычажной системы, рамы и пневмопривода. На высадочно-зажимных устрой­ствах имеются направляющие пластины 8, фиксирующие положе­ние стержней по их длине. Пластины прикреплены к кронштейнам 10, которые имеют горизонтальные и наклонные участки и вместе с такими же кронштейнами 14 рамы загрузочного устройства обра-зуют загрузочный стеллаж для стержней заготовок, плотно укла­дываемых в один слой. С противоположной по отношению к за­грузочным кронштейнам стороны рамы приварены наклонно на­правленные вверх уголки, образующие приемный стеллаж, в ко­торый сбрасываются готовые стержни. В подшипниках рамы загрузочного устройства укреплен вал 13 с рычагами И и пневмо­приводом 12.

Для точной наладки установки по расчетному расстоянию меж­ду опорными поверхностями анкерных головок, которое может на­ходиться в пределах 5590.. .6500 мм (первая сборка) или 6500... .. .7500 мм (вторая сборка) пЪдвижное высадочно-зажимное уст­ройство перемещают на колесах 16 по рельсам 17 и жестко фик­сируют в новом положении винтовым устройством 18. В процессе нагрева стержня и высадки головки образуется окалина, для сбо­ра которой под подвижной траверсой устанавливают лоток.

Стержни-заготовки перед началом работы установки укладыва­ют на загрузочный стеллаж, затем один стержень вручную укла­дывают в губки установки и включают привод. В течение цикла автоматические устройства включают электровоздушные клапаны подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндры подвижных губок, за­жимающих концы стержня, и подачи воздуха пониженного дав­ления в пневмоцилиндры высадки для замыкания цепи тока, вклю­чают трансформаторы нагрева концов стержней, определяют фото-электропирометрами момент достижения заданной температуры и отключают подачу тока одновременно с повышением давления воз­духа в пневмоцилиндрах до расчетных значений, обеспечивающих высадку анкеров. После этого пневмоцилиндры включаются на от­вод подвижных траверс с пуансонами, отвод подвижных губок и освобождение стержня, а также на поворот вала с рычагами, сбра­сывающими готовый стержень в приемный стеллаж и захватываю­щими следующую заготовку с наклонной поверхности (склиза) за­грузочного стеллажа. При повороте вала с рычагами в обратном направлении концы стержня-заготовки укладываются в губки за­жимов установки и цикл повторяется. Производительность уста­новки зависит от диаметра арматурных стержней и для диаметров 10, 18 и 25 мм составляет соответственно 130, 120 и 80 стержней в час.

Для высадки анкерных утолщений на отрезках высокопрочной проволоки применяют механические и гидравлические станки пла­стической деформации металла без предварительного нагрева.

Передвижной механический станок для холод­ной высадки концов проволочной арматуры (рис. 18.4, а) со­стоит из передвижной рамы, станины, высадочно-зажимного меха­низма и его привода. Рама 1 сварная, опирается на колеса 5 и соединена болтами со станиной 7, на которой расположен кривошипно-шатунный механизм 8 с зажимными губками и пуансоном. Привод механизма обеспечивает электродвигатель 3 через клино-ременную передачу 2 и цепную передачу 4, управляется механизм

рукояткой 9. Поводок 6 соединен с осью поворотного колеса и слу­жит для перемещения станка. При работе станок закрепляют клиньями.

На кинематической схеме (рис. 18.4, б) условно показаны дета­ли и механизмы станка: конец проволоки /, поданной на высадку, неподвижная губка 2, пуансон 3, электродвигатель 4, клиноременная передача 5, шкив-маховик 6, цепная передача 7, однооборотная

муфта 8, рукоятка 9 включения муфты, коленчатый вал 10, шатун //, наносящий удар по пуансону при повороте коленчатого вала, пружина 12, возвращающая пуансон в исходное положение после сплющивания конца проволоки, кулачок 13 зажимного механизма, ролик 14, ползун 15 оси ролика, направляющие 16 ползуна, рыча­ги 17 зажимного механизма, упор 18, пружина 19, подвижная губка 20. Угол между рычагами зажимного механизма для каж­дого диаметра проволоки постоянный.

Чтобы высадить анкерную головку, проволоку заводят концом между зажимными губками до упора в пуансон и рукояткой включают однооборотную муфту привода кривошипно-шатунного механизма. Конец проволоки за один оборот кривошипа зажимается губками и сплющивается ударом пуансона, после чего губки и пуансон пружинами возвращаются в исходное положение, а муфта отключается. Диаметр обрабатываемой проволоки 4.. .6 мм, предел прочности арматурной проволоки 1800 МПа, рабочий ход пуансона 6 мм, а число его ходов до 20 в минуту.

Стыковую сварку применяют также, чтобы получить стержни большой длины (плети) из поставляемых заводу 12-метровых (по длине железнодорожных вагонов) стержней на установках СМЖ-32.