CN102328148A - 一种中碳钢、低合金钢的钢丝格栅焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中碳钢、低合金钢的钢丝格栅焊接方法，该方法将母材为中碳钢、低合金钢的钢丝按照格间距相互垂直交叉排列成格栅结构；用电阻焊焊机的电极压住钢丝交叉点施加压力，进行电阻焊，然后第一次自然冷却，再进行加热，之后进行第二次自然冷却，最后进行回火处理，撤掉压力完成焊接。本发明解决了焊接钢丝焊点脆断现象，提高钢丝格栅单筋抗拉强度、增强格栅每延米抗拉屈服力，节约钢材；具有适合工厂化生产、保证制作质量，施工现场铺设方便、节省劳力、提高工效、缩短工期净化施工环境，促进文明施工，降低工程造价成本等优点。

Description

一种中碳钢、低合金钢的钢丝格栅焊接方法
技术领域
本发明涉及在道桥工程、建筑工程的水泥混凝土、沥青混凝土中作铺装层的金属加强件，或水利堤坝、隧道、路基、地面等软基础中作防沉降的双向加强筋的焊接方法，具体的说，是涉及加筋用的钢丝或钢筋格栅网的焊接工艺。
背景技术
传统钢丝格栅的固定方法是在纵、横钢筋上各自按网孔距轧出凹坑，横钢筋跳穿在纵钢筋奇偶数间凹坑处编织就位，俗称拨花网。由于纵、横钢筋十字交叉处只靠钢筋上很浅的凹坑相互拨靠，网面松散，所以拨花网只能用于网孔距小的网片。
对于编制方法的改进是人工掷扎，将纵、横钢筋按网孔距尺寸要求于平面上排列摆放，然后在交叉点处使用细软钢丝，由人工掷扎的方法固定。但是其缺陷在于，人工掷扎钢筋网的网孔不均匀，网面松散，时有漏掷错掷现象，费工费料，现场混乱，质量不能够保证，特别是纵、横筋间的剥离力很小，单筋抗拉强度只有320Mpa，纵、横筋间剥离力为200N。
之后低碳钢丝焊接格栅改善了混凝土结构性能，提高了工程质量。低碳钢丝焊接格栅是通过专用焊机对纵钢丝、横钢丝十字交叉处进行电阻焊接，格间距准确、结构牢固、工厂化生产、无人工漏绑错绑现象、整体性强，不产生大的变形，混凝土保护层厚度均匀易于控制，明显提高工程质量。低碳焊接钢丝格栅单丝抗拉强度为550Mpa，每延米抗拉屈服力为50～150KN。
但是随着工程质量指标提升，尤其在特殊工程，如作为大型桥梁、高速路面混凝土铺装层、公路基础防沉降垫层加筋时，低碳钢丝焊接格栅的强度已不适应。因此对钢丝材质和格栅的制作工艺提出新的要求。
应用中碳钢、低合金钢为母材的钢丝格栅作混凝土夹筋可提高混凝土构件强度和使用寿命、节约大量钢材，加快工程进度、降低工程造价。但是应用中碳钢、低合金钢为母材其含碳量增高、使用工频电阻焊一般工艺，由于冷速快致使焊接区奥氏体成分不均匀、在向低温转变时热影响区产生脆硬的马氏体组织冷裂纹，又由于硬度提高、塑性比降低、使焊接接点上疲劳强度降低而出现脆断现象。
发明内容
本发明要解决的是应用中碳钢、低合金钢为母材制作钢丝格栅时，焊接点焊后脆断的技术问题，提供一种中碳钢、低合金钢的钢丝格栅焊接方法，利用本方法焊接而成的钢丝格栅每延米抗拉屈服强度提高、焊点抗剥离力增强，能够有效避免焊接点焊后脆断。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种中碳钢、低合金钢的钢丝格栅焊接方法，该方法按照以下步骤进行：
a.将母材为中碳钢、低合金钢，单丝抗拉强度为1200～1550Mpa的钢丝按照格间距相互垂直交叉排列成格栅结构；
b.用电阻焊焊机的电极压住钢丝交叉点，并施加压力24.5～49.5Mpa；
c.钢丝交叉点处进行电阻焊，焊接时间为0.02～0.12s，焊接电流为1.0～9.6KA，交流电压为6.0～8.5V，以使钢丝交叉点形成焊点溶核，其温度达到1550～1600℃；
c.自然冷却0.02～0.2s；
d.继续用所述步骤(b)的电阻焊焊机进行加热，加热时间为0.1～1.5s，加热电流为2.2～8.6KA，交流电压为6.0～8.5V，使焊点温度达到550～600℃；
e.自然冷却0.3～0.5s，使焊点温度降至低于马氏体转变温度；
f.用所述步骤(b)的电阻焊焊机进行回火处理，回火时间为0.5～1.5s，回火电流为1.0～2.5KA，交流电压为6.0～8.5V，以使焊点温度达到550～560℃；
g.自然冷却0.3s；
h.将所述步骤(b)的电阻焊焊机的电极提起，撤掉施加压力，焊接完成。
所述步骤(a)中的钢丝直径在2.5-10.5mm范围内。
所述步骤(a)中的格间距在50-200mm之间。
所述步骤(b)中电阻焊焊机为多点焊机。
本发明的有益效果是：
(1)利用本方法焊接而成的钢丝格栅结构牢固，纵钢丝和横钢丝十字交叉垂直处焊后整体性强，单丝抗拉强度1000Mpa～1550Mpa，格栅每延米抗拉屈服力和焊点抗剪切力均有显著提高。
(2)本发明主要适用中碳钢、低合金钢为母材，表面状态可以是光圆、带肋或螺旋状等，使用材料范围广；与低碳钢比较其强度提高，节材降耗，降低工程造价成本。
钢丝格栅技术参数的比较表
Figure BDA0000087124570000031
(3)本焊接方法采用纵横钢丝十字交叉点焊成格栅状结构达到共同均匀受力，起粘结锚固的目的，增强与混凝土的握裹力，使所形成混凝土结构受弯构件的结构性能得到改善，有效防止混凝裂缝的产生，提高混凝土的内在质量；在混凝土路面或桥面内配置焊接中碳钢丝格栅作铺装层，可有效减少由于荷载或温度变化引起的混凝土表面龟裂，对于受弯板类混凝土构件使用焊接中碳钢丝格栅可以提高板构件的钢度和抗裂性能，有效减少裂缝的产生。
(4)利用本方法焊接而成的钢丝格栅由于抗拉强度大，蠕变小及对土体有较强地嵌锁、咬合作用，能有效地对软土地基础进行处理，约束土地侧向位移，克服土地的不均匀沉降，极大程度地增强地基的承载能力，提高基础的整体性能。
(5)利用本方法焊接而成的钢丝格栅整体性强、刚度大、弹性好，浇注混凝土时钢丝格栅不易局部弯折或变形，混凝土保护层厚度均匀，易于控制，提高工程质量。
(6)本方法便于工厂化生产，保证制作质量，同时使施工现场工程进度加快，提高工作效率，减少用工量，工程期缩短，节约施工排水费用，净化施工环境，促进文明施工，进一步加强了质量管理。
(7)本发明可焊接成面积为200～800m2的钢丝格栅，卷绕包装，便于吊装储运，施工铺设方便，省工省力，现场清洁，利于文明施工。
(8)本发明焊接的钢丝格栅长度片状可达6-12m，卷状可达200～400m，减少了焊接搭接量，不仅节材，并且尺寸准确，误差小。
附图说明
附图是本发明中碳钢、低合金钢的钢丝格栅焊接、加热和回火温度变化曲线示意图。
具体实施方式
本发明披露了一种中碳钢、低合金钢的钢丝格栅焊接方法，应用中碳钢、低合金钢为母材的钢丝格栅，对其格栅交叉点进行焊接，焊接之后分别进行加热处理和回火处理。加热处理是为了补充热量，延缓熔核结晶和延缓焊接热影响区的冷却速度；回火处理能够消除焊点内应力，解决焊接钢丝焊点脆断问题，以得到有一定强度和硬度，同时具有较高韧性的焊接点。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。以下实施例均采用多点电阻焊焊机同时对格栅结构同一排的多个钢丝交叉点进行操作：
实施例1
将母材为30#钢，钢丝直径为2.5mm，单丝抗拉强度为1200Mpa的光圆中碳钢丝按照100×100mm的格间距相互垂直交叉排列成格栅结构。用电阻焊焊机的上下电极压住钢丝交叉点，并施加压力24.5Mpa；然后在钢丝交叉点处进行电阻焊，焊接时间为0.02s，焊接电流为1.0～1.1KA，交流电压为6.0V，以使钢丝交叉点形成焊点溶核，其温度达到1550℃。停止加热，第一次自然冷却0.02s。继续利用上述电阻焊焊机对焊点进行加热，加热时间为0.1s，加热电流为8.6～9.0KA，交流电压为6.0V，使焊点温度达到550℃。之后再停止加热，第二次自然冷却0.3s，使焊点温度降至低于马氏体转变温度Ms(230℃)。再继续利用上述电阻焊焊机进行回火处理，回火时间为0.5s，回火电流为1.0～1.2KA，交流电压为6.0V，以使焊点温度达到550℃。最后自然冷却0.3s，将电阻焊焊机的电极提起，撤掉施加压力，焊接完成。
经试验，焊接后的钢丝格栅焊点抗剪切力为1.29KN，格栅每延米抗拉屈服力达到66.2KN。
实施例2
将母材为50#钢，钢丝直径为3.0mm，单丝抗拉强度为1350Mpa的光圆中碳钢丝按照100×100mm的格间距相互垂直交叉排列成格栅结构。用电阻焊焊机的上下电极压住钢丝交叉点，并施加压力27.5Mpa；然后在钢丝交叉点处进行电阻焊，焊接时间为0.02s，焊接电流为1.25～1.32KA，交流电压为6.0V，以使钢丝交叉点形成焊点溶核，其温度达到1550℃。停止加热，第一次自然冷却0.02s。继续利用上述电阻焊焊机对焊点进行加热，加热时间为0.7s，加热电流为1.1～1.3KA，交流电压为6.0V，使焊点温度达到550℃。之后再停止加热，第二次自然冷却0.4s，使焊点温度降至低于马氏体转变温度Ms(230℃)。再继续利用上述电阻焊焊机进行回火处理，回火时间为0.7s，回火电流为1.3～1.4KA，交流电压为6.0V，以使焊点温度达到550℃。最后自然冷却0.3s，将电阻焊焊机的电极提起，撤掉施加压力，焊接完成。
经试验，焊接后的钢丝格栅焊点抗剪切力为2.10KN，格栅每延米抗拉屈服力达到95.4KN。
实施例3
将母材为45#钢，钢丝直径为4.0mm，单丝抗拉强度为1450Mpa的光圆中碳钢丝按照100×100mm的格间距相互垂直交叉排列成格栅结构。用电阻焊焊机的上下电极压住钢丝交叉点，并施加压力31.3Mpa；然后在钢丝交叉点处进行电阻焊，焊接时间为0.04s，焊接电流为4.1～4.42KA，交流电压为6.0～6.5V，以使钢丝交叉点形成焊点溶核，其温度达到1550℃。停止加热，第一次自然冷却0.08s。继续利用上述电阻焊焊机对焊点进行加热，加热时间为0.8s，加热电流为1.4～1.5KA，交流电压为6.0～6.5V，使焊点温度达到570℃。之后再停止加热，第二次自然冷却0.4s，使焊点温度降至低于马氏体转变温度Ms(230℃)。再继续利用上述电阻焊焊机进行回火处理，回火时间为0.8s，回火电流为1.45～1.55KA，交流电压为6.0～6.5V，以使焊点温度达到550℃。最后自然冷却0.3s，将电阻焊焊机的电极提起，撤掉施加压力，焊接完成。
经试验，焊接后的钢丝格栅焊点抗剪切力为3.35KN，格栅每延米抗拉屈服力达到182.1KN。
实施例4
将母材为55#钢，钢丝直径为5.0mm，单丝抗拉强度为1550Mpa的螺旋肋中碳钢丝按照100×100mm的格间距相互垂直交叉排列成格栅结构。用电阻焊焊机的上下电极压住钢丝交叉点，并施加压力34.2Mpa；然后在钢丝交叉点处进行电阻焊，焊接时间为0.06s，焊接电流为6.1～6.5KA，交流电压为6.0～6.5V，以使钢丝交叉点形成焊点溶核，其温度达到1550℃。停止加热，第一次自然冷却0.1s。继续利用上述电阻焊焊机对焊点进行加热，加热时间为1.0s，加热电流为1.6～1.7KA，交流电压为6.0～6.5V，使焊点温度达到580℃。之后再停止加热，第二次自然冷却0.4s，使焊点温度降至低于马氏体转变温度Ms(230℃)。再继续利用上述电阻焊焊机进行回火处理，回火时间为1.4s，回火电流为1.65～1.85KA，交流电压为6.0～6.5V，以使焊点温度达到580℃。最后自然冷却0.3s，将电阻焊焊机的电极提起，撤掉施加压力，焊接完成。
经试验，焊接后的钢丝格栅焊点抗剪切力为4.52KN，格栅每延米抗拉屈服力达到304.5KN。
实施例5
将母材为30MnSi，钢丝直径为7.1mm，单丝抗拉强度为1420Mpa的螺旋肋低合金钢丝按照100×100mm的格间距相互垂直交叉排列成格栅结构。用电阻焊焊机的上下电极压住钢丝交叉点，并施加压力37.2Mpa；然后在钢丝交叉点处进行电阻焊，焊接时间为0.08s，焊接电流为7.2～7.8KA，交流电压为7.0～7.5V，以使钢丝交叉点形成焊点溶核，其温度达到1600℃。停止加热，第一次自然冷却0.15s。继续利用上述电阻焊焊机对焊点进行加热，加热时间为1.2s，加热电流为1.8～1.95KA，交流电压为7.0～7.5V，使焊点温度达到570℃。之后再停止加热，第二次自然冷却0.5s，使焊点温度降至低于马氏体转变温度Ms(230℃)。再继续利用上述电阻焊焊机进行回火处理，回火时间为1.5s，回火电流为1.9～2.0KA，交流电压为7.0～7.5V，以使焊点温度达到580℃。最后自然冷却0.3s，将电阻焊焊机的电极提起，撤掉施加压力，焊接完成。
经试验，焊接后的钢丝格栅焊点抗剪切力为7.25KN，格栅每延米抗拉屈服力达到561.6KN。
实施例6
将母材为30MnSi，钢丝直径为10.5mm，单丝抗拉强度为1420Mpa的螺旋肋低合金钢丝按照100×100mm的格间距相互垂直交叉排列成格栅结构。用电阻焊焊机的上下电极压住钢丝交叉点，并施加压力49.5Mpa；然后在钢丝交叉点处进行电阻焊，焊接时间为0.12s，焊接电流为8.0～9.6KA，交流电压为8.0～8.5V，以使钢丝交叉点形成焊点溶核，其温度达到1600℃。停止加热，第一次自然冷却0.20s。继续利用上述电阻焊焊机对焊点进行加热，加热时间为1.5s，加热电流为2.0～2.5KA，交流电压为8.0～8.5V，使焊点温度达到600℃。之后再停止加热，第二次自然冷却0.5s，使焊点温度降至低于马氏体转变温度Ms(230℃)。再继续利用上述电阻焊焊机进行回火处理，回火时间为1.5s，回火电流为2.0～2.5KA，交流电压为8.0～8.5V，以使焊点温度达到600℃。最后自然冷却0.3s，将电阻焊焊机的电极提起，撤掉施加压力，焊接完成。
经试验，焊接后的钢丝格栅焊点抗剪切力为15.28KN，格栅每延米抗拉屈服力达到1229KN。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种中碳钢、低合金钢的钢丝格栅焊接方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：
a.将母材为中碳钢、低合金钢，单丝抗拉强度为1200～1550Mpa的钢丝按照格间距相互垂直交叉排列成格栅结构；
b.用电阻焊焊机的电极压住钢丝交叉点，并施加压力24.5～49.5Mpa；
c.钢丝交叉点处进行电阻焊，焊接时间为0.02～0.12s，焊接电流为1.0～9.6KA，交流电压为6.0～8.5V，以使钢丝交叉点形成焊点溶核，其温度达到1550～1600℃；
c.自然冷却0.02～0.2s；
d.继续用所述步骤(b)的电阻焊焊机进行加热，加热时间为0.1～1.5s，加热电流为2.2～8.6KA，交流电压为6.0～8.5V，使焊点温度达到550～600℃；
e.自然冷却0.3～0.5s，使焊点温度降至低于马氏体转变温度；
f.用所述步骤(b)的电阻焊焊机进行回火处理，回火时间为0.5～1.5s，回火电流为1.0～2.5KA，交流电压为6.0～8.5V，以使焊点温度达到550～560℃；
g.自然冷却0.3s；
h.将所述步骤(b)的电阻焊焊机的电极提起，撤掉施加压力，焊接完成。
2.根据权利要求1所述的一种中碳钢、低合金钢的钢丝格栅焊接方法，其特征在于，所述步骤(a)中的钢丝直径在2.5-10.5mm范围内。
3.根据权利要求1所述的一种中碳钢、低合金钢的钢丝格栅焊接方法，其特征在于，所述步骤(a)中的格间距在50-200mm之间。
4.根据权利要求1所述的一种中碳钢、低合金钢的钢丝格栅焊接方法，其特征在于，所述步骤(b)中电阻焊焊机为多点焊机。
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