一種型鋼對頭焊接的方法及裝置的製作方法
2023-06-01 22:37:56
專利名稱：一種型鋼對頭焊接的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種將一根型鋼的端表面(如鋼筋)與一扁平表面(如圓柱鋼的表面)形成T型連接的電弧焊對頭焊接的方法，以及利用該方法的裝置。
近來，鋼筋混凝土建築及其類似建築物變得更高更大，在這些建築中鋼筋的使用數量也相應地大量增加，使用大直徑超長度的型鋼也變得很普及了。
當鋼筋被焊到如圓鋼柱的表面上時，鋼筋的端表面被對頭焊接到圓鋼柱的側表面(可以是平的也可以是曲面)。在採用傳統方法完成這種焊接時，如附
圖14所示，一平面鋼片2被暫時地焊在垂直豎立的圓鋼柱1的側表面上，鋼筋3的斜面4的端部藉助鋼片2的保持而固定，焊珠W在斜面4和圓柱1之間由電弧焊產生，從而將鋼筋3與圓鋼柱1焊接到一起。在這種情況下，鋼筋3的側表面也與鋼片2焊接到一起了。
使用這種焊接方法的結果，鋼柱1和型鋼3之間的角度θ為90°，並且如果型鋼3的上端是樓層面，型鋼3作為樓面的支撐者，應能抵抗由於樓面承載引起的彎曲和剪切應力。值得注意的是角度θ可能在45°至90°的範圍內變化。
在混凝土建築現場的改建或擴建過程中，也需要將鋼筋與現存的鋼柱焊接，可以在鋼柱的規定位置鑽個洞(如其側表面上)，將鋼筋的端部插入洞中並保持住，然後在洞的位置進行焊接，以將鋼筋和鋼柱焊接成一體結構。
也可以換一種方法，在圓鋼柱的側表面鑽個螺紋孔，將鋼筋的端部制出陽螺紋並擰入與螺紋孔嚙合，無需焊接也可以將鋼筋固定到鋼柱上。
可是，如上面提到的第一種方法所述，鋼片2先暫時地焊到鋼圓柱的側面上，然後再用電弧焊將型鋼3固定在那，現場工作需要這種鋼片2的暫時性焊接大量增加，而建築物通常很高和很大，需要焊接鋼筋的地方的數量也大量增加，所以這種工作就不那麼簡單了。還存在著另外的問題是，在將鋼筋3的斜面4焊接到圓鋼柱1上時，鋼筋3的端部熔化並開始流動，這樣鋼筋端部的厚度減少了，這樣保證其原有的強度就很困難。
對於第二種方法，先在圓鋼柱上開一個洞，然後將鋼筋插入其中並固定焊接，也會產生問題，隨著建築物變大，鋼柱的厚度增加，不僅在現場鑽這些洞變得十分困難，而且圓柱的橫截面被破壞，也會產生強度上的問題。
現有技術中存在上述這些問題，正是本發明所要解決的，本發明的目的在於提供一種用於對頭電弧焊接型鋼的方法和裝置，它們既可以用於在如鋼筋一樣的型鋼和如圓鋼柱一樣的被焊接表面之間的T型連接的對頭焊接，也可用於鋼筋之間彼此相對的電弧焊接。
作為解決現有技術中上述問題的措施，本發明提供了一種藉助對頭電弧焊接形成鋼筋T型連接的方法，其中如鋼筋一樣的型鋼的端部被削成一定角度，以形成斜面。一導向元件具有向前延伸的接頭，導向邊部分從接頭底部完全相對的側邊開始並自距被型鋼焊接的表面一定距離的位置向後延伸，但突出物比斜面更向外，而且在導向邊部分的端部的軸線方向上構成一縫隙，該導向邊部分適合於圍著鋼筋端部的外側。接頭的端部的形狀隨著被焊接的表面而改變，如果是鋼圓柱的表面，那麼接頭就正頂著這表面。在被焊接的表面和鋼筋端部的斜面之間的間隙中藉助產生的焊珠，使焊接從接頭的內表面上開始。
本發明還涉及一種藉助對頭電弧焊接形成T型連接的裝置，它提供一種套筒狀的有預定長度的導向元件，它適於圍繞著鋼筋端部的外側。這種導向元件具有一個舌形的接頭，它從其外端向前延伸，導向邊部分從接頭底部相對的側邊開始，並且自距被型鋼焊接的表面(如鋼圓柱表面)一定距離的位置逐漸向後延伸，但突出物比鋼筋端部的斜面更向外，並且在導向邊部分的端部的軸線方向上構成一縫隙。
根據本發明，如鋼筋一樣的型鋼的端部被削成一定角度，以形成斜面，包括斜面的鋼筋的端部被裝入導向元件中，接頭的前端正頂著被型鋼焊接的表面(如鋼柱的表面)，焊條通過導向元件中的縫插入，焊珠的堆集從接頭處開始，然後完成電焊。在鋼筋端部形成的熔化的金屬被防止從導向元件的導向邊部分流出來，產生的焊縫超出鋼筋直徑對應的位置，最終形成增強角焊縫。這樣，鋼筋的端部與被鋼筋焊接的表面之間，包括導向元件都被焊在了一起，這就形成了T型連接的對頭電弧焊接。鋼筋不必一定要垂直於表面。它可以以任何選定的角度焊接，在這種情況下，導向元件的接頭的前端被裁成相應的角度，剩下要完成的對頭電弧焊的工藝如前所述。如果鋼圓柱是環形表面或是曲面，則導向元件的接頭前端要修剪成適宜被型鋼焊接的曲面的曲線，剩下要完成的對頭電弧焊工藝如前所述。
本發明如前所述，導向元件是圍繞著如鋼筋一樣的型鋼的端部，舌形接頭從導向元件向前突出，並正頂著被型鋼焊接的表面(如圓柱的表面)，焊條通過導向元件上的縫插入到斜面和被型鋼焊接的表面之間的間隙中(這個斜面被導向元件的導向邊部分所防護，接頭的前端的位置與被型鋼焊接的表面相接觸)，並且由電弧焊所生成的焊珠按順序排列。在焊接時所產生的熔化金屬不會從導向元件中流出，不會有被浪費的焊條，型鋼端部的尺寸也沒有減少，由焊接所產生的不被接受的削弱也被防止了。由於焊接點是被上述導向元件封閉的，因此取得既減少焊接量又得到了可靠的對頭焊接的效果。
本發明的實現，省去了現場必須做的準備工作，如預先焊接用於支撐型鋼的鋼片或鑽孔，這些在現有技術中是必須的，焊接操作的效率得到了極大的提高。特別是，在大型鋼筋混凝土建築的施工和改建時，對於鋼筋和鋼柱之間T型連接的對頭焊接，本發明具有極強的優點。
圖1為用於本發明的型鋼對頭電弧焊接的導向元件的透視圖;
圖2為力1中導向元件的側視圖;
圖3為圖1中導向元件的正視圖;
圖4為用於本發明的導向元件的半成品的平面展開視圖;
圖5為在導向元件上開有縫的一個實施例的示意圖;
圖6為在導向元件上開有縫的另一個實施例的示意圖;
圖7為導向元件、鋼筋的一端和要焊接上鋼筋的表面(鋼柱)之間的相互關係的側視圖;
圖8為導向元件中的焊接狀態的示意圖;
圖9為用於圖解導向元件和焊條的運行方向的示意圖;
圖10為一型鋼相對於要焊接型鋼的表面成一規定角度並形成對頭焊接情況下的示意圖;
圖11為焊接型鋼表面為曲面時的焊接狀態示意圖;
圖12為兩型鋼被水平頭對頭焊接情況下的側視圖;
圖13為兩型鋼被垂直地頭對頭焊接情況下的側視圖;
圖14為型鋼對頭電弧焊接的傳統方法的示意圖。
下面將參照附圖對本發明的實施例進行描述。
用於本發明T型連接的對頭電弧焊接的導向元件5的透視圖如附圖1所示，其側視圖為圖2，正視圖為圖3。如這些附圖所示，導向元件5由鋼製成並具有套筒的形狀，如鋼筋一樣的型鋼3(圓鋼或異形棒鋼，如符合JISSR235標準的)的一端可以儘可能緊地固定在其中。導向元件5是以這樣的方式構成的;其具有從一端向前延伸的接頭6，兩個導向邊部分9從接頭底部完成相對的側邊開始(其間有部分垂直表面7)並從距一表面一定距離的位置逐漸向後延伸，該表面為焊接型鋼的表面8(見圖7)，帶表面8的構件為一由高強度鋼製成的鋼柱，縫10在導向邊部分9的端部軸線方向上形成。導向邊部分9所成的角度β(約30°)小於角度α(通常為35°)，該角度α為與型鋼焊接到一起的構件8的表面與自型鋼3的頂端傾斜形成的斜面4之間的角度，還可以以這樣方式保持型鋼3;即使斜面4從與型鋼焊接到一起的構件的表面8稍微離開一點，如圖7中所示。
用於導向元件5的半成品的平面展開圖如圖4所示。這種導向元件5的半成品是由低碳鋼板衝壓而成(如符合JISG3101，SS400，F3106，SM400，SM490或其它等同物)並形成了接頭6的突出長度L和寬度B，然後它在壓力下被彎曲，縫10也受壓而成，從而形成了導向元件5的規定形狀。在這種情況下，縫10是以這種方式形成的，即沿著導向元件5的整個長度上延伸，如圖1所示。在這個實施例中，縫10開口的寬度的尺寸要稍小於型鋼3的直徑，而且，當型鋼3的前端固定在導向元件5中時，應當保持其穩固的插入狀態。縫10不必在導向元件5的整個長度上沿伸;它可以只在靠近導向邊部分9的上端部附近構成，如圖5所示的矩形切口，或如圖6所示的V形槽。
當型鋼3的直徑在25mm的範圍內時，接頭6(見圖4)的突出物L的長度在6mm至9mm之間，寬度B大約為15mm。在製造導向元件5時，突出物L的長度可做得稍長些(大約15mm)，以使操作者在現場裁去接頭6的前端，以適應所需焊接的型鋼3和被型鋼焊上的構件的表面8之間的角度，型鋼3可不與被型鋼焊上的構件的表面8接觸。如果型鋼與之焊接的構件的表面8是圓柱形或曲面，接頭6的頂端可在現場被切成適當曲線，以使頂端緊密地靠在被型鋼焊上的構件的表面8。
現在闡述使用本發明的導向元件5的T型連接的對頭焊接方法。
在型鋼3的端部形成斜面4，(型鋼的直徑為25mm至32mm並且在其外表面上具有稜或條紋)，其與焊接面的夾角為α(35°)。然後將導向元件環繞固定型鋼3的端部，即包括斜面4的部分，在這種方式中，接頭6從端部伸出，如附圖7所示。導向元件5的接頭6的前端穩固地頂在與型鋼焊在一起的鋼柱的表面8上，焊條(如包劑焊條)通過縫10來插入，然後通過交流焊機或直流焊機將接頭6的前端焊接。實際上，焊縫是由斜面4和與型鋼焊接的構件的表面8之間覆蓋的焊珠來完成的，具體排列順序如圖8所示，圖9示出了焊條運行方向。在這期間，型鋼3的端部熔化的金屬被防止通過導向邊部分9從導向元件中溢出，而是覆蓋在其端部，這樣也就防止了型鋼3的前部變得薄弱。
焊珠在與型鋼3的直徑等效的位置布滿後，一個增強的角焊縫11(最大值為10mm)就在表面的側邊形成了7mm至10mm的寬度，該表面為與型鋼焊接的構件的表面8，這樣就完成了T型連接的電弧焊。值得注意的是，在這個實施例中採用的增強角焊縫11，在使用圓柱型軋制鋼(Z方向)時，具有防止在厚度方向上降低強度和韌性的目的，並且可以防止材料的低強度劈裂。這種焊縫加厚和形成焊縫的方式不同於其它的方式。
如果型鋼3不是垂直地焊接到要焊的表面上，而是成一預定的角度焊接，那麼要先將導向元件5的接頭6的前端在現場裁成相應的角度，如圖10所示，剩下的對頭電弧焊接的工藝可採用上述的方法完成。
如果與型鋼焊接的構件的表面8是圓柱表面或曲面，那麼導向元件5的接頭6的前端被修剪成的曲線應與型鋼焊接的構件的曲面8吻合，如圖11所示，剩下的對頭電弧焊接方法可採用上述的方法。
如對於圓鋼表面的焊接遇有障礙，不可能象前面所述的那樣將焊條插入導向元件5的縫10中，例如焊接點在一梁下方，可將導向元件5翻轉，直至焊條能正常地插入縫中，調整型鋼3的端部的斜面4，使其與焊接表面適配，然後完成電弧焊接。在這種情況下，焊接仍然是從導向元件5的接頭6的端部開始，以最後形成增強角焊縫11結束。
應注意的是，焊接材料的選擇應選擇接近母體材料強度的質量的材料。如與母體材料的高強度一致時，對於平焊來說，焊條的直徑為4mm是符合標準的，對垂直姿勢的焊接來說，應該為3.2mm。焊條為有包劑的電弧焊接焊條。
如果這種方法用於兩根型鋼的焊接，如鋼筋的水平連接，兩個導向元件5的必須面對面地設置，如附圖12所示。在這種情況下，一個導向元件5的接頭6(圖12中的右邊的那個)必須裁剪，以調整兩導向元件5的垂直表面7之間的間隙G。兩個導向元件5先暫時性焊在一起，然後將具有斜面的型鋼3插入導向元件5中並對頭焊接在一起。
如果這種方法用於型鋼3的垂直連接，那麼兩個導向元件要在同一方向上對準，如圖13所示。一個導向元件5的接頭6要被部分地截掉，以調整兩個導向元件5之間的間隙G，然後將型鋼3插入導向元件5中並完成對頭焊接。
權利要求
1.一種型鋼對頭焊接的方法，包括下述步驟在如鋼筋一樣的型鋼的端部形成一個具有預定角度的斜面；將所述型鋼的端部固定在導向元件內，該元件包括一向前延伸的接頭及導向邊部分，該部分從接頭底部相對的側邊開始並自距被型鋼焊接的表面一定距離的位置向後延伸，還包括比所述的斜面還向外的突出物，及在導向邊部分的端部的軸線方向上形成的縫；根據被型鋼焊接的表面，修剪所述接頭的端部成適宜的端部形狀關頂著所述的表面；和將焊珠順序地從所述接頭的內表面開始堆集並在被型鋼焊接的表面和所述型鋼端部斜面之間進行以形成整體焊接。
2.如權利要求1所述的焊接方法，其特徵在於所述導向元件的接頭的端部是垂直地頂在要焊接型鋼的表面上的。
3.如權利要求1所述的焊接方法，其特徵在於所述導向元件接頭的端部是成一定角度地頂在要焊接型鋼的表面上的。
4.如權利要求1所述的焊接方法，其特徵在於所述要焊接型鋼的表面具有彎曲的橫截面，所述的導向元件接頭的端部修剪成與所述的曲面一致並頂著表面，以完成所述的焊接。
5.如權利要求1所述的焊接方法，其特徵在於所述的焊接方法為人工電弧焊接。
6.一種型鋼對頭焊接的方法，包括下述步驟在如鋼筋一樣的兩個型鋼的端部形成一具有預定角度的斜面;將每一個所述型鋼的端部固定在導向元件內，該導向元件包括一向前延伸的接頭及導向邊部分，該部分從接頭底部相對的側邊開始並自距被型鋼焊接表面一定距離的位置向後延伸，還包括比所述的斜面更向外的突出物，以及在導向邊部分的端部的軸線方向上形成的縫;修剪所述導向元件突出接頭的其中一個;使所述接頭的端部在水平連接狀態下彼此頂著;和將焊珠順序地從所述接頭的內表面開始堆集並在所述的兩個型鋼的端部的斜面之間進行，以形成整體焊接。
7.一種型鋼對頭焊接的方法，包括下述步驟在分別以一定角度放置的如鋼筋一樣的兩個型鋼的端部形成一具有預定角度的斜面;將每一個所述型鋼的端部固定在導向元件內，該導向元件包括一向前延伸的接頭及導向邊部分，該部分從接頭底部相對的側邊開始並自距被型鋼焊接表面一定距離的位置向後延伸，還包括比所述的斜面更向外的突出物，及在導向邊部分的端部軸線上形成的縫;將所述的導向元件在同一方向上對準;將所述接頭的端部在垂直連接狀態下彼此頂著;和將焊珠順序地從所述接頭的內表面開始堆集並在所述的兩個型鋼部端部的斜面之間進行以形成整體焊接。
8.一種用於型鋼對頭焊接的裝置，包括一具有預定長度的套筒狀導向元件，它適於圍繞型鋼的端部，所述的導向元件包括一從其一側外端向前延伸的接頭;導向邊部分，該部分從接頭的底部相對的側邊開始並自距被型鋼焊接的表面一定距離的位置向後延伸，突出物比所述型鋼的端部的斜面更向外;和用於焊條插入的縫，它在導向邊部分的端部軸線方向上構成。
9.如權利要求8所述的用於型鋼對頭焊接的裝置，其特徵在於所述的縫是在所述導向元件的整個軸向長度上形成。
10.如權利要求8所述的用於型鋼對頭焊接的裝置，其特徵在於所述的縫為矩形形狀。
11.如權利要求8所述的用於型鋼對頭焊接的裝置，其特徵在於所述的縫為V形狀。
全文摘要
在以一定角度放置的如鋼筋一樣的型鋼的端部形成具有預定角度的斜面。型鋼端部固定在導向元件內，該元件有一向前延伸的接頭及導向邊部分，該部分從接頭底部相對的側邊開始並自距被型鋼焊接的表面一定距離處向後延伸，但突出物比斜面更向外，導向邊部分端部的軸向形成一縫。根據與型鋼焊的表面，修剪接頭的端部成適宜的形狀並頂著該表面。焊珠被有順序地從接頭的內表面開始堆集並在被型鋼焊接的表面和型鋼的端部斜面之間進行，以形成整體焊接。
文檔編號B23K37/053GK1081134SQ93107660
公開日1994年1月26日 申請日期1993年6月30日 優先權日1992年6月30日
發明者有安久, 相川洋一 申請人:株式會社託阿茨, 有安久