Сварка арматуры

 Арматура, как стройматериал, в основном используется в различных строительных конструкциях, которым необходимо придать определенную прочность и возможность сопротивляться внешним факторам и нагрузкам. Для этого создаются специальные объемные конструкции, которые устанавливаются в формы и заливаются бетонным раствором. Чтобы создать объемность, необходимо арматурные стержни каким-то образом закрепить. Существует два вида скрепления: связка и сварка. Что касается последнего, то можно отметить электросварку плавящимися электродами и такой необычный процесс, как контактная сварка арматуры.

Но чтобы понять, как сваривать арматуру, необходимо в первую очередь понять, что собой представляет этот металлический материал. По сути, это прутки разного диаметра, изготовленные из стали, которые имеют гладкий или ребристый профиль. Арматура обязательно закаливается, что придает ей необходимую прочность и жесткость. Необходимо отметить, что на рынке с недавних пор стали появляться арматурные стержни, изготовленные из стеклопластика. Основное их достоинство – это то, что такая арматура не ржавеет, отсюда и бесконечный срок ее эксплуатации.

Диаметр стальной арматуры варьируется в пределах 5-80 мм, и ее выбор зависит от нагрузок, которым подвергается бетонный блок, узел или деталь. При этом ребристые прутки используются в качестве основного элемента армирующей конструкции, а гладкие для скрепления между собой ребристых стержней и их ориентации внутри армирующего каркаса. Но в любом случае сам каркас без сварки арматуры собран быть не может.

Правда, необходимо отметить, что сварка негативно влияет на структуру материала. Высокие температуры сварочного процесса изменяют структуру арматуры, и не в лучшую сторону. Закаленный металл подвергается воздействию тепла, при котором происходит его отпуск. То есть, снижение прочности. Наверное, каждый мог провести эксперимент, ударив молотком по месту соединения арматуры сваркой. От сильного удара появлялись трещины, а некоторые стыки просто лопались.

Виды сварки арматурных прутков

Сварка арматурных стержней может производиться тремя способами:

• Сварка плавящимся электродом внахлест двух прутков.
• Встык.
• Контактная сварка.

Сварка внахлест

Необходимо отметить, что данная технология обычно используется только в тех случаях, когда собирается арматурная конструкция, которая не будет подвергаться большим нагрузкам. Особенно это касается нагрузок на изгиб. Такое соединение не является прочным и надежным.

По сути, сварка внахлест – это стыковка стержней в продольной плоскости со смещением относительно их концов на расстояние 15-30 см. И чем больше нахлест, тем прочнее свариваемая конструкция. При этом необходимо учитывать, что сварка должна производится с двух противоположных сторон соединения. Это иногда создает неудобства проведения самого процесса, к примеру, один сварочный шов располагается сверху двух соединяемых прутков, второй снизу. Так вот до нижнего нередко добраться просто нет возможности, поэтому такой стык получается уж очень ненадежным.

Перед тем как варить арматуру внахлест, нужно подготовить стержни. А именно, зачистить стыкуемые концы железной щеткой. Некоторые сварщики, чтобы создать плотный прижим двух арматурных стержней, обрабатывают стыкуемые стороны абразивным инструментом, делая их плоскими.

Что касается режима сварки каркасов из арматуры, то многое будет зависеть от диаметра самих свариваемых арматурных прутков. К примеру, стержни диаметром 5-8 мм варятся электродом диаметром 3 мм, для 8-10 мм используется расходник 4-х миллиметровый, и выше 10 мм применяются электроды диаметром 5 мм.

А вот со значениями силы тока надо быть аккуратным, это более точная величина. В таблице указано соотношение толщины арматуры и тока, используемого для ее сварки.

Диаметр, мм	Ток, А
5	200
6	250
8	300
10	350
20	450

Кстати, для сварки внахлест можно использовать расходники марки АНО или МР. Хотя здесь строгих ограничений нет.

Сварка встык

Можно сваривать арматуру встык, просто обварив два конца, соединенных прямыми торцами? Можно, но это соединение не отвечает необходимым требованиям по прочности и надежности сваренных каркасов. Поэтому для сварки арматурных элементов встык используется ванная технология.

Суть ее заключается в том, что соединяемые концы арматуры погружаются в металлическую форму, которая сильно напоминает обычную ванну. После чего саму арматуру, а точнее ее соединяемые концы, плавят электродом при сильной величине тока (450-550 ампер). Расплавленный металл заполняет ванночку, тем самым скрепляя два прутка арматуры единым монолитным стержнем, толщина которого определяется размерами ванночки. Кстати, расстояние от стержней до стенок ванны – 1,5-2,0 см.

Такое соединение называется неразъемным, потому что сама металлическая форма становится единым целым со сваренными арматурными прутками. И это соединение впоследствии заливается бетонным раствором. Есть разъемные формы, которые изготавливаются из меди или графита. После заполнения ванны расплавленным металлом, и после его полного остывания, такие формочки просто снимаются. И их можно использовать еще несколько раз.

Существует определенная техника сварки каркасов ванным способом.

• Производится розжиг дуги об один из концов соединяемой арматуры.
• Этот конец плавится до тех пор, пока на дне ванночки не образуется небольшое количество расплавленного металла.
• Затем электрод перемещается на соседний конец, который точно также плавится.
• Попеременно расплавляя арматуру, заполняется ванночка.
• Как только арматурные прутки покроются расплавленным металлом, можно заканчивать сварку. Но перед этим расходником необходимо сделать несколько круговых движений между концами прутков. Таким образом, создается единый температурный режим металла внутри формы. То есть, сталь будет равномерно остывать, что не создаст в остывшем сварном шве трещин, пор и других дефектов.

Варить арматуру для фундамента или любого другого несущего строительного элемента можно одним электродом, несколькими. Можно использовать инверторы (220 вольт), трансформаторы (380 вольт), полуавтоматы и автоматы.

Есть еще один вариант, как правильно варить арматуру встык. Это, по сути, ванный способ, только вместо объемных форм используются стержни арматуры, которые подрезаются на определенную длину. Из них создается ванночка, то есть, прутки привариваются к основным соединяемым стержням полукругом. После чего сам процесс сварки проводится по точно такой же технологии, что и при использовании готовой объемной формы.

Сварка точеная контактная

Преимущество этого вида сварки арматуры – это отсутствие плавящихся электродов, возможность полностью автоматизировать и механизировать сам процесс, плюс высокая производительность проводимых работ. И два недостатка – проводить сварку можно лишь в цеховых условиях (не на объекте) из-за большой массы сварочного оборудования, и сами сварочные аппараты потребляют достаточно большой объем электроэнергии.

Процесс контактной сварки достаточно прост. В основе ее лежит способность электрического тока проходить через металлы, а в местах с большим сопротивлением выделять значительную тепловую энергию. Так вот такое место в соединение двух стержней арматуры и есть сам стык. Именно здесь и выделяется огромное количество тепла, которая доводит стержни до пластического состояния и частично до жидкого. Так и происходит сварка.

Сегодня используются два типа контактной сварки:

• С непрерывным оплавлением.
• С прерывистым с предварительным нагревом стержней.

Обычно первый способ используется для сварки арматуры первого класса (А-1), вторую для других классов. Перед сваркой каркасов из арматуры точеным соединением сами прутки обрабатываются железной щеткой. Если срез был сделан автогеном, то рекомендуется наплывы металла убрать зубилом.

Основные параметры каркасной сварки – это сила свариваемого тока, его плотность на зажимах, длительность процесса, давление зажимов и длина выступающих из зажимов электродов. К примеру, если арматура сваривается непрерывным способом оплавления, то плотность тока должна быть в пределах 10-50 А/мм², длительность сварки 1-20 секунд (все зависит от диаметра свариваемых стержней). Что касается удельного давления зажимов, то опять-таки используется зависимость от сечения прутков и марки стали, из которой арматура была сделана. К примеру:

• Арматура марки А-1 – давление 30-50 МПа.
• А-2(3) – 60-80 МПа.

Опытные сварщики знают, что чистота губок зажимов играет не последнюю роль в качестве проведенной контактной сварки. Поэтому их периодически зачищают или меняют на новые. А значит, определенный комплект губок – это необходимое условие качественного проведения сварочного процесса.

Сварочный шов контактным точечным соединением обязательно проверяется в лаборатории. Но можно провести и чисто визуальный контроль. Если стык после окончания работы похож на приплюснутую конструкцию с бортиками между сваренными концами арматуры, то это высокое качество. Если стык имеет бочкообразную форму, то неправильно был выбран один из параметров сварочного процесса. Такое соединение не является хорошим.

Несколько разновидностей сварки арматурных прутков дает возможность использовать одну из них, как эталон качества соединения. Каждая технология применима в определенных условиях для определенных строительных конструкций. Поэтому перед началом сварочных работ необходимо определиться с выбором.