钢筋对接等强度焊接接头

摘要

本发明公开一种钢筋对接等强度焊接接头，包括两根平行设置的、直径D相等的钢筋条，或者一根直径D的钢筋条弯曲后的两端头，其特征在于：两根钢筋条相对应的两端头，或者一根钢筋条弯曲后的两端头，采用电阻压接焊焊接，两根钢筋条相互压入的深度大于直径D的80%，两个端头的搭接长度L为（0.5-1.5）D；焊接接头抗拉试验拉断力达到钢筋条母材极限拉力。本发明的焊接接头：相比于电弧焊接头，本发明两根钢筋条搭接长度很短，最小仅需0.5倍钢筋直径长度，就能形成牢固的连接结构；焊接接头平均拉断力达到母材极限拉力，甚至超过母材极限拉力，在母材断裂时，焊接接头仍然完整；具有优异的力学性能，能作为箍筋应用在混凝土梁、柱上，满足建筑物的需要。

说明书

技术领域

本发明涉及一种平行排列的两根钢筋之间通过焊接进行连接的焊接接头，尤其是钢筋对接等强度焊接接头。

 

背景技术

目前在建筑工程领域，两根钢筋对接焊，常用焊接工艺包括：闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊、电阻对焊等。行业标准《钢筋焊接及验收规程》均有较成熟的工艺要求。

电弧焊接头为人工采用焊条在钢筋搭接段两侧采用电弧焊的形式形成的焊接接头。缺点：质量不稳定、搭接长度较长、两根钢筋不在同一直线上，接头受力不利，容易撕裂。

闪光对焊接头系采用闪光对焊工艺实现的对接接头。缺点：钢筋对中偏差和闪光烧蚀程度不易控制，对接头抗拉强度影响较大，特别是小直径钢筋，不容易实现钢筋接头强度与母材等强。

在名称为“组合焊接复合箍筋”、申请号为ZL201220183296.1的实用新型专利申请文件中，公开了外围箍筋的接头采用对焊焊接、内部箍筋的连接点采用电焊焊接、外围箍筋与内部箍筋之间采用电焊焊接构成的复合箍筋结构，而且对焊采用对焊机、点焊采用悬挂式电阻电焊机完成；该种复合箍筋结构，能节省传统箍筋需要的90度或135度弯钩的钢筋，最高能节省25%左右的钢筋，而且能在工厂机械化生产，具有强度高、制作准确、施工方便等优点；但，该焊接钢筋网片（箍筋）采用的对焊以及点焊，焊点的压入深度过小，不能保证焊点的抗剪力，其焊接接头相关力学性能指标，远远低于钢筋母材。该种焊接网片钢筋应用于楼板时，由于压入深度较小，因此影响受压区高度，对钢筋混凝土构件不利；而且，该种焊接网片钢筋一般仅应用于建筑物的墙、板，不能作为箍筋应用在混凝土梁、柱上，因为其焊接接头力学性能要求不高。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种抗拉试验拉断力达到钢筋条母材极限拉力的钢筋对接等强度焊接接头。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种钢筋对接等强度焊接接头，包括两根平行设置的、直径D相等的钢筋条，或者一根直径D的钢筋条弯曲后的两端头，其特征在于：两根钢筋条相对应的两端头，或者一根钢筋条弯曲后的两端头，采用电阻压接焊焊接，两根钢筋条相互压入的深度大于直径D的80%，两个端头的搭接长度L为（0.5—1.5）D；焊接接头抗拉试验拉断力达到钢筋条母材极限拉力。

进一步的特征是：相对应的两端头，相互压入的深度为直径D，焊接接头高度H=D，两个端头的搭接长度L=D。

相比现有技术，本发明的钢筋对接等强度焊接接头具有如下优点：

1、相比于电弧焊接头，本发明两根钢筋条搭接长度很短，最小仅需0.5倍钢筋直径长度，就能形成牢固的连接结构。

2、相比于闪光对焊接头，不受对中影响和闪光烧蚀程度影响，质量稳

定，并且焊接功率小，电网要求低，更节能环保且易于推广。

3、经多次拉伸试验，焊接接头平均拉断力达到母材极限拉力，甚至超过母材极限拉力，在母材断裂时，焊接接头仍然完整；

4、本发明的电阻压接焊，焊接的时间很短，通常不超过两秒钟，大幅度提高了功效。

焊接接头与母材的强度相等（或基本相等），具有优异的力学性能，不但应用于建筑物的墙、板，更能作为箍筋应用在混凝土梁、柱上，满足建筑物的需要。

 

附图说明

图1—1、1-2是本发明钢筋对接等强度焊接接头结构示意图；

图2是本发明电阻对接焊操作示意图；

图3本发明电阻对接焊操作示意图；

图4-1、4-2、4-3、4-4是本发明对接焊接接头的几种常见形式；

图5是本发明焊接接头的弯曲试验所得结果图；

图6、7是本发明焊接接头的性能试验结构图。

 

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1-1、1-2所示，本发明的钢筋对接等强度焊接接头，包括两根平行设置的、直径D相等的钢筋条1、2，或者一根直径D的钢筋条弯曲后的两端头，其特征在于：两根钢筋条相对应的两端头，或者一根钢筋条弯曲后的两端头，采用电阻压接焊焊接，两根钢筋条相互压入的深度大于直径D的80%，两根钢筋条焊接后焊接接头的高度H为 （1.0-1.2）D，两个端头的搭接长度L为（0.5—1.5）D；焊接接头抗拉试验拉断力达到钢筋条母材极限拉力。搭接长度L具体可以为0.5 D、0.6D、0.8 D、0.9D、1.0 D、1.2 D、1.4 D、1.5 D等，都能瞒着本发明需要。

图1-2中，一根钢筋条弯曲后的两端头，压入深度与直径D相等，焊接接头的高度H与直径D相等，钢筋条1、2相互全部压入，两个端头的搭接长度L=D，焊接接头的焊缝3是一个斜面（是相贯线，在平面上一条直线）。

本发明的电阻压接对接焊技术，工艺过程分为三段：预热、焊接和回火，相应的焊接电流、焊接时间、预锻压力根据钢筋直径和材质不同，而相应变化。本发明采用的电阻压接对接焊，不是本发明的技术要点，本领域的技术人员能够选择相关参数以实现该工艺，在此不做详细的描述。

如图2、3中，本发明电阻压接对接焊操作工艺示意图，将两根平行设置的、直径D相等的钢筋条1、2，或者一根直径D的钢筋条弯曲后的两端头，设置在两个电极之间，根据钢筋直径、材质以及压入的深度等参数，选取合适的通电电流（电压）、通电时间、预锻压力等电阻对接焊工艺参数，电极压力要在1.0—3.5MPa之间，先预热，再通电使两根钢筋条1、2在很短的时间内融化（软化），较高预锻压力作用在两个电极上，两个电极再作用在两根钢筋条1、2的端头上，推动两根钢筋条1、2的端头相互靠拢并压入，两根钢筋条端头（或者一根直径钢筋条弯曲后的两端头）相互压入的深度大于直径D的80%并符合工艺要求后停止加压；然后回火调质，改善焊接接头的力学性能。本发明的电阻压接焊，焊接的时间很短，通常不超过两秒钟，大幅度提高了功效；而且熔融状态的两端头能快速融合，充分融合。本发明采用的电阻压接焊焊接，不是本发明的技术要点，在此不做详细的描述。

如图4-1、4-2、4-3、4-4所示，在两个电极上设置不同结构的模具，就可以相应形成不同的对接焊焊接接头结构，满足不同工艺要求的强度等性能指标；图4-1是平行搭接形成的圆柱形焊接头，在电极上设有圆柱成型槽，在压接焊时多余的金属流入该圆柱成型槽（模具）内，形成圆柱形焊接接头，可增加焊头强度；图4-2是平行搭接焊形成的椭圆形焊接头，在电极上设有椭圆成型槽，在压接焊时多余的金属流入该椭圆成型槽（模具）内，形成椭圆形焊接接头，可增加焊头强度，适应椭圆形接头应用部位的需要；图4-3是平行搭接焊形成的矩形焊接头，在电极上设有矩形成型槽，在压接焊时多余的金属流入该矩形成型槽（模具）内，形成矩形焊接接头，可增加焊头强度，适应矩形接头应用部位的需要；图4-4是在压接焊（搭接焊）后，用专门装置（如切削刀具、剪切、冲切等装置），去除焊接接头外侧流出的多余金属料（在焊接接头外侧形成的“耳朵”），形成光滑焊头，与母材的直径相等的光滑焊接接头，形成直管，外观较好，看不到明显的焊缝，适应直条焊接接头应用部位的需要。

如图5中，对本发明的焊接接头进行弯曲试验，对焊接接头弯曲90°，结果在焊接区域（稍大于焊接接头搭接长度的区域）无断裂、开裂，试验结果非常满意，表明本发明的焊接接头强度等力学性能指标达到、甚至超过母材的相关指标，实现了等强度焊接，形成了等强度焊接接头。

如图6、7所示，对本发明的对接焊接接头进行抗弯、抗拉等性能试验；

本发明的焊接接头，申请人做了上千次对比试验，获得了大量的实验数据，试验结论为：通过调节电阻压接焊接工艺参数，使得钢筋压入深度在30%左右时，试验最大拉断力都能达到母材极限拉力（即母材被拉断时的拉力值）的70%，平均拉断力仅能达到母材极限拉力的50%；钢筋压入深度在50%左右时，试验最大拉断力最多能达到母材极限拉力的90%，平均拉断力仅能达到母材极限拉力的70%；钢筋压入深度在80%左右时，试验最大拉断力能达到母材极限拉力、甚至超过母材极限拉力，即两根母材的钢筋条被拉断（断裂部位出现在两根母材的钢筋条上），而焊接接头没有被拉断。焊接接头抗拉试验拉断力达到钢筋条母材极限拉力。

本发明的钢筋对接等强度焊接接头，焊接接头与母材的强度相等，某些指标甚至超过母材，具有优异的力学性能，不但应用于建筑物的墙、板，更能作为箍筋应用在混凝土梁、柱上，满足建筑物的需要。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。