装配式建筑施工机械-钢筋焊接机械

为保证钢筋接头质量，充分利用钢材以及提高钢筋成型加工生产率和机械化水平。对钢筋、钢筋网和骨架等的加工，已广泛采用焊接方法来完成。常用的焊接机械，属于加压焊类的有点焊机、对焊机，属于熔化焊类的有交流弧焊机、直流弧焊机、硅整流弧焊机；同时，摩擦焊和电渣焊设备也得到一定程度的应用。

1）钢筋点焊机

点焊是采用接触焊接的方法，使互相交叉的钢筋，在其接触处形成牢固的焊点。点焊机的种类很多，按结构形式可分为固定式和悬挂式两种，按压力传递方式可分为杠杆式、气压式和液压式3种，按电极类型可分为单头、双头和多头等形式。其中，DN系列短臂固定式、DN3系列长臂固定式以及DN7系列多头点焊机等，都适合于钢筋预制加工中点焊各种形式的钢筋网。

图3.15所示为DN-25型点焊机的外形和工作原理。该机为杠杆弹簧式短臂点焊机，主要由焊接变压器、电极、分级开关、压簧、脚踏开关等组成。其电源是一个降压变压器，它把380 V或220 V的交流电变成几伏至十几伏的分档可调低压电。如图3.15（b）所示，弯压器由次级线圈、初级线圈和变压器调节级数开关等组成，时间调节器是控制通电时间长短的电气装置，可由人工或自动控制。

压紧机构是使两电极压紧钢筋的装置，可利用脚踏板及杠杆推力压紧弹簧来实现。当踩下脚踏板时，带动压紧机构使上电极压紧钢筋，同时时间调节器也接通电路，低电压电流经变压器次级线圈引到电极，钢筋交叉点在极短时间内产生大量的电阻热，使交叉点的材料达到熔融状态，在电极压力作用下形成焊接点；当松开脚踏板时，电极松开，时间调节器断开电源，点焊结束。

DN-25型点焊机工作稳定，变压器的次级线圈、电极臂、电极等均有循环水进行冷却，以保证焊机正常工作。

2）钢筋对焊机

直径14 mm以上的粗钢筋，常以8～9 m长的节段出厂，在使用时需要切断或接长；切断下来的短段作为废料抛弃，浪费很大，用对焊的方法把钢筋段连接起来既可满足钢筋骨架的需要，又减少了浪费。

图3.15　DN-25型点焊机外形及其工作原理（单位：mm）

1—电极；2—电极卡头；3—变压器次级线圈；4—压紧机构；5—变压器初级线圈；6—时间调节器；7—变压器调节级数开关；8—脚踏板

所谓对焊，是将两段被焊接件放置在焊机具内，并使两待焊接端相对放置且保持接触，通以焊接电流使其加热到足够的温度，同时施加挤压力，从而使焊件焊牢。对焊机有UN、UN1、UN5、UN8等系列，在建筑施工中常用的是UN1系列对焊机。

图3.16所示为UN1-75型对焊机的外形和工作原理。该机为手动对焊机，采用边界闪光焊时，可焊最大直径为32 mm的钢筋。它主要由焊接变压器、固定电极、移动电极、加压机构及控制元件等组成。其工作原理如图3.16（b）所示。固定电极装在固定平板上，活动电极则装在滑动平板上，滑动平板与压力机构相连，并可沿机身上的导轨移动。电流从变压器次级线圈引到接触板，再从接触板到电极。当移动活动电极使两待焊端部接触时，由于接触处凹凸不平，接触面积小，电流密度和接触电阻很大，焊件端部温度升高而熔化，同时利用加压机构压紧，使两焊件部紧紧地融为一体，随即切断电流，便完成焊接。

图3.16　UN1-75型对焊机的外形及其工作原理

1—机身；2—固定平板；3—滑动平板；4—固定电极；5—活动电极；6—变压器；7—钢筋；8—开关；9—压力机构；10—变压器次级线圈

与点焊机一样，对焊机的变压器次级线圈、悬臂、电板等也都必须用水冷却，因此工作前应打开冷却水阀。

3）钢筋弧焊机

电弧焊是利用电弧的热量熔化母材和填充金属而形成焊点或焊缝的一种焊接方法。而弧焊机实质上是用来进行电弧放电的电源，其作用是维持不同功率的电弧稳定地燃烧。

弧焊机可分为交流和直流两种。交流弧焊机又称为焊接变压器，其基本原理与一般电力变压器相同，它是将220 V或380 V的电压降到弧焊需要的电压，同时将电流增加到弧焊需要的电流。建筑工程中常用的型号有BX1、BX3、BX6、BX7等。

各种弧焊机的结构差异较大，在制造和使用方面也各有优缺点。其中，弧焊变压器是弧焊电源中最简单而又普遍采用的一种弧焊机，它具有结构简单、体积小、质量轻和携带方便等特点，适合于焊接各种低碳钢、低合金钢焊件以及作为电动切割用。(www.xing528.com)

图3.17所示为BX3-300型动绕组式弧焊变压器的外形和工作原理。

图3.17　BX3-300型弧焊变压器外形及工作原理

1—初级线圈；2—次级线圈；3—电源转换开关；4—初级接线板；5—次级接线板

4）电渣压力焊机

电渣压力焊属于焊接中的压力焊。电渣压力焊利用电流通过渣池所产生的热量来熔化母材，待到一定程度后施加压力，完成钢筋连接。这种钢筋接头的焊接方法与电弧焊相比，焊接效率高5～6倍，且接头成本较低，质量易保证。它适用于直径12～22 mm的HPB300级、直径12～32 mm的HRB400级和直径12～25 mm的HRB500级竖向或斜向钢筋的连接。

电渣压力焊的主要设备包括三相整流或单相交流电的焊接电源，夹具、操作杆及监控仪的专用机头，可供电渣焊和电弧焊两用的专用控制箱等（图3.18）。电渣压力焊耗用的材料主要有焊剂及铁丝。因焊剂要求既能形成高温渣池和支托熔化金属，又能改善焊缝的化学成分，提高焊缝质量，所以常选用含锰、硅量较高的埋弧焊的焊剂，并避免焊剂受潮，以免在高温作用下产生蒸汽，使焊缝有气孔。

图3.18　钢筋电渣压力焊示意图

1—混凝土；2—下钢筋；3—焊接电源；4—上钢筋；5—焊接夹具；6—焊剂盒；7—铁丝球；8—焊剂

铁丝常采用直径为0.5～1 mm的退火铁丝，制成球径不小于10 mm的铁丝球，用来引燃电弧（也可直接引弧）。

电渣压力焊的工艺过程如图3.19所示。引弧过程：焊接夹具夹紧上下钢筋，钢筋端面处安放引弧铁丝球，焊剂灌入焊剂盒，接通电源，引燃电弧，如图3.19（a）所示；造渣过程：靠电弧的高温，将钢筋端面周围的焊剂熔化，形成渣池，如图3.19（b）所示；电渣过程：当钢筋端面处形成一定深度的渣池后，将钢筋缓慢插入渣池中，此时电弧熄灭，渣池电流加大，渣池因电阻较大，温度迅速升至2 000 ℃以上，将钢筋端头熔化，如图3.19（c）所示；挤压过程：当钢筋端头熔化达一定量时，加力挤压，将熔化金属和熔渣挤出，同时切断电源，如图3.19（d）所示。

电渣压力焊工艺参数主要有焊接电流和电压、通电时间、钢筋熔化量以及压力大小等。

图3.19　钢筋电渣压力焊工艺过程