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气压焊的应用、设备和工艺

  气压焊最早用于钢轨焊接,后来大部分被闪光对焊所代替。但日本和我国仍在应用并且有所发展;其次是用于钢筋焊接。

  1、钢轨的焊接

  (1)设备。钢轨气压焊机分为风压和液压、固定式和移动式等。目前多用移动式钢轨气焊机,也称小型气压焊机,如图所示。其特点是体积小,移动方便。

  将待焊钢轨分别固定于焊机上的固定扣件座上,通过液压缸活塞头推动活动扣件座,使两缸轨端部相互挤压,用装于焊机上的加热器沿钢轨轴线进行往复摆动加热接缝及其周围。这种焊机焊接50 kg/m钢轨的顶锻力约为170-190kN。液压缸是焊机的主要部件,他的设计顶锻里可为300kN,也可用于焊接60kg/m钢轨。焊接钢轨的加热器有多种形式,图2示为焊接60kg/m的钢轨的射吸式(也称低压式)加热器示意图。加热器分为上下两部分,可以活节4为周和对张开。当钢轨焊接结束时,将加热器的上半部分抬起,即可移动钢轨。

  

  移动式钢轨气压焊机示意图

  

  钢轨的射吸式加热器示意图

  这种加热器在工作时,气体由入口6和7进入喷枪8后,氧气和燃烧气体在混合室内混合,然后经3将气体分为两路分别进入加热器的上半部1和下半部2,最终在喷条9的喷火孔喷出,点燃后形成火焰10。调解气体分配阀3,可调解加热器上下两部分的气体流量,即火焰的大小。这种加热器结构简单,操作方便,使用安全可靠,加热效率高。

  (2)焊接工艺。焊前必须对钢轨的端面进行修磨加工,并清除表面污物,露出金属光泽。钢轨气压的主要工艺参数有顶锻力、顶锻量、焊接温度和焊接时间等。

  过去固定式气压机多采用定压顶锻法,而目前的移动式气压焊机则多采用二段或三段顶锻法。表1所列工艺参数可供焊接钢轨时参考

1 两种钢轨气焊工艺参数

项目

轨型

50kg/m

60kg/m

氧气压力/MPa

0.49

0.69

氧气流量/L/min

170

180

液化石油气压力/MPa

0.03

0.04

液化石油气流量/L/min

150

170

加热器摆动量/mm

28-30

28-30

加热器摆动频率/(次/min

35-44

35-44

顶锻压力/MPa

10.6

20.6

顶锻量/mm

30

30

焊接时间/min

4-5

5-6

  2、钢筋的焊接

  由于钢筋气压焊具有节省材料、设备轻巧和操作灵活方便等优点,30多年来日本一直在应用,并开发了自动气压焊设备和工艺,以减少人和环境等因素对焊接质量的影响。与此同时我国钢筋气压焊的发展也较为迅速,在钢筋混凝土建筑结构中,应用气压焊焊接钢筋街头已达数十万个,并于1990年实施了国家标准《钢筋气压焊》(GB12219-89)。

  (1)设备。钢筋气压焊设备如图2-13(a)所示。它由气压焊机、环形加热器、油泵(手动或脚踏式)、气源设备等组成。图2-13(b)所示为钢筋加热加压示意图,其中加热器为我国研制的环形多焰加热器。由于焊接钢筋是不需大面积加热,且氧-乙炔焰热量集中,加热快,故用乙炔作为可燃气体。

  (2)焊接工艺。钢筋气压焊的工艺过程为:先将钢筋放入企业焊机的专用夹具中,然后用多嘴环管加热器对钢筋的接缝处及其两侧进行往复摆动加热(每侧加热宽度等于钢筋的直径),当钢筋端部呈塑性状态时,即由油缸活塞杆推动钢筋夹具的活动夹头,使两钢筋的端面相互挤压和镦粗,完成焊接。

  影响钢筋气压焊至来年给的主要因素有钢筋端面的平整度和垂直度、火焰类型、焊接温度和顶锻方式。

  关于钢筋气压焊的应用范围、工艺、焊工资格及焊接质量等,国家标准GB12219中均有明确规定。

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