CN1081134A - 一种型钢对头焊接的方法及装置 - Google Patents

Abstract

在以一定角度放置的如钢筋一样的型钢的端部 形成具有预定角度的斜面。型钢端部固定在导向元 件内，该元件有一向前延伸的接头及导向边部分，该 部分从接头底部相对的侧边开始并自距被型钢焊接 的表面一定距离处向后延伸，但突出物比斜面更向 外，导向边部分端部的轴向形成一缝。根据与型钢焊 的表面，修剪接头的端部成适宜的形状并顶着该表 面。焊珠被有顺序地从接头的内表面开始堆集并在 被型钢焊接的表面和型钢的端部斜面之间进行，以形 成整体焊接。

Description

本发明涉及一种将一根型钢的端表面（如钢筋）与一扁平表面（如圆柱钢的表面）形成T型连接的电弧焊对头焊接的方法，以及利用该方法的装置。

近来，钢筋混凝土建筑及其类似建筑物变得更高更大，在这些建筑中钢筋的使用数量也相应地大量增加，使用大直径超长度的型钢也变得很普及了。

当钢筋被焊到如圆钢柱的表面上时，钢筋的端表面被对头焊接到圆钢柱的侧表面（可以是平的也可以是曲面）。在采用传统方法完成这种焊接时，如附图14所示，一平面钢片2被暂时地焊在垂直竖立的圆钢柱1的侧表面上，钢筋3的斜面4的端部借助钢片2的保持而固定，焊珠W在斜面4和圆柱1之间由电弧焊产生，从而将钢筋3与圆钢柱1焊接到一起。在这种情况下，钢筋3的侧表面也与钢片2焊接到一起了。

使用这种焊接方法的结果，钢柱1和型钢3之间的角度θ为90°，并且如果型钢3的上端是楼层面，型钢3作为楼面的支撑者，应能抵抗由于楼面承载引起的弯曲和剪切应力。值得注意的是角度θ可能在45°至90°的范围内变化。

在混凝土建筑现场的改建或扩建过程中，也需要将钢筋与现存的钢柱焊接，可以在钢柱的规定位置钻个洞（如其侧表面上），将钢筋的端部插入洞中并保持住，然后在洞的位置进行焊接，以将钢筋和钢柱焊接成一体结构。

也可以换一种方法，在圆钢柱的侧表面钻个螺纹孔，将钢筋的端部制出阳螺纹并拧入与螺纹孔啮合，无需焊接也可以将钢筋固定到钢柱上。

可是，如上面提到的第一种方法所述，钢片2先暂时地焊到钢圆柱的侧面上，然后再用电弧焊将型钢3固定在那，现场工作需要这种钢片2的暂时性焊接大量增加，而建筑物通常很高和很大，需要焊接钢筋的地方的数量也大量增加，所以这种工作就不那么简单了。还存在着另外的问题是，在将钢筋3的斜面4焊接到圆钢柱1上时，钢筋3的端部熔化并开始流动，这样钢筋端部的厚度减少了，这样保证其原有的强度就很困难。

对于第二种方法，先在圆钢柱上开一个洞，然后将钢筋插入其中并固定焊接，也会产生问题，随着建筑物变大，钢柱的厚度增加，不仅在现场钻这些洞变得十分困难，而且圆柱的横截面被破坏，也会产生强度上的问题。

现有技术中存在上述这些问题，正是本发明所要解决的，本发明的目的在于提供一种用于对头电弧焊接型钢的方法和装置，它们既可以用于在如钢筋一样的型钢和如圆钢柱一样的被焊接表面之间的T型连接的对头焊接，也可用于钢筋之间彼此相对的电弧焊接。

作为解决现有技术中上述问题的措施，本发明提供了一种借助对头电弧焊接形成钢筋T型连接的方法，其中如钢筋一样的型钢的端部被削成一定角度，以形成斜面。一导向元件具有向前延伸的接头，导向边部分从接头底部完全相对的侧边开始并自距被型钢焊接的表面一定距离的位置向后延伸，但突出物比斜面更向外，而且在导向边部分的端部的轴线方向上构成一缝隙，该导向边部分适合于围着钢筋端部的外侧。接头的端部的形状随着被焊接的表面而改变，如果是钢圆柱的表面，那么接头就正顶着这表面。在被焊接的表面和钢筋端部的斜面之间的间隙中借助产生的焊珠，使焊接从接头的内表面上开始。

本发明还涉及一种借助对头电弧焊接形成T型连接的装置，它提供一种套筒状的有预定长度的导向元件，它适于围绕着钢筋端部的外侧。这种导向元件具有一个舌形的接头，它从其外端向前延伸，导向边部分从接头底部相对的侧边开始，并且自距被型钢焊接的表面（如钢圆柱表面）一定距离的位置逐渐向后延伸，但突出物比钢筋端部的斜面更向外，并且在导向边部分的端部的轴线方向上构成一缝隙。

根据本发明，如钢筋一样的型钢的端部被削成一定角度，以形成斜面，包括斜面的钢筋的端部被装入导向元件中，接头的前端正顶着被型钢焊接的表面（如钢柱的表面），焊条通过导向元件中的缝插入，焊珠的堆集从接头处开始，然后完成电焊。在钢筋端部形成的熔化的金属被防止从导向元件的导向边部分流出来，产生的焊缝超出钢筋直径对应的位置，最终形成增强角焊缝。这样，钢筋的端部与被钢筋焊接的表面之间，包括导向元件都被焊在了一起，这就形成了T型连接的对头电弧焊接。钢筋不必一定要垂直于表面。它可以以任何选定的角度焊接，在这种情况下，导向元件的接头的前端被裁成相应的角度，剩下要完成的对头电弧焊的工艺如前所述。如果钢圆柱是环形表面或是曲面，则导向元件的接头前端要修剪成适宜被型钢焊接的曲面的曲线，剩下要完成的对头电弧焊工艺如前所述。

本发明如前所述，导向元件是围绕着如钢筋一样的型钢的端部，舌形接头从导向元件向前突出，并正顶着被型钢焊接的表面（如圆柱的表面），焊条通过导向元件上的缝插入到斜面和被型钢焊接的表面之间的间隙中（这个斜面被导向元件的导向边部分所防护，接头的前端的位置与被型钢焊接的表面相接触），并且由电弧焊所生成的焊珠按顺序排列。在焊接时所产生的熔化金属不会从导向元件中流出，不会有被浪费的焊条，型钢端部的尺寸也没有减少，由焊接所产生的不被接受的削弱也被防止了。由于焊接点是被上述导向元件封闭的，因此取得既减少焊接量又得到了可靠的对头焊接的效果。

本发明的实现，省去了现场必须做的准备工作，如预先焊接用于支撑型钢的钢片或钻孔，这些在现有技术中是必须的，焊接操作的效率得到了极大的提高。特别是，在大型钢筋混凝土建筑的施工和改建时，对于钢筋和钢柱之间T型连接的对头焊接，本发明具有极强的优点。

图1为用于本发明的型钢对头电弧焊接的导向元件的透视图;

图2为力1中导向元件的侧视图;

图3为图1中导向元件的正视图;

图4为用于本发明的导向元件的半成品的平面展开视图;

图5为在导向元件上开有缝的一个实施例的示意图;

图6为在导向元件上开有缝的另一个实施例的示意图;

图7为导向元件、钢筋的一端和要焊接上钢筋的表面（钢柱）之间的相互关系的侧视图;

图8为导向元件中的焊接状态的示意图;

图9为用于图解导向元件和焊条的运行方向的示意图;

图10为一型钢相对于要焊接型钢的表面成一规定角度并形成对头焊接情况下的示意图;

图11为焊接型钢表面为曲面时的焊接状态示意图;

图12为两型钢被水平头对头焊接情况下的侧视图;

图13为两型钢被垂直地头对头焊接情况下的侧视图;

图14为型钢对头电弧焊接的传统方法的示意图。

下面将参照附图对本发明的实施例进行描述。

用于本发明T型连接的对头电弧焊接的导向元件5的透视图如附图1所示，其侧视图为图2，正视图为图3。如这些附图所示，导向元件5由钢制成并具有套筒的形状，如钢筋一样的型钢3（圆钢或异形棒钢，如符合JIS    SR235标准的）的一端可以尽可能紧地固定在其中。导向元件5是以这样的方式构成的;其具有从一端向前延伸的接头6，两个导向边部分9从接头底部完成相对的侧边开始（其间有部分垂直表面7）并从距一表面一定距离的位置逐渐向后延伸，该表面为焊接型钢的表面8（见图7），带表面8的构件为一由高强度钢制成的钢柱，缝10在导向边部分9的端部轴线方向上形成。导向边部分9所成的角度β（约30°）小于角度α（通常为35°），该角度α为与型钢焊接到一起的构件8的表面与自型钢3的顶端倾斜形成的斜面4之间的角度，还可以以这样方式保持型钢3;即使斜面4从与型钢焊接到一起的构件的表面8稍微离开一点，如图7中所示。

用于导向元件5的半成品的平面展开图如图4所示。这种导向元件5的半成品是由低碳钢板冲压而成（如符合JIS    G3101，SS400，F3106，SM400，SM490或其它等同物）并形成了接头6的突出长度L和宽度B，然后它在压力下被弯曲，缝10也受压而成，从而形成了导向元件5的规定形状。在这种情况下，缝10是以这种方式形成的，即沿着导向元件5的整个长度上延伸，如图1所示。在这个实施例中，缝10开口的宽度的尺寸要稍小于型钢3的直径，而且，当型钢3的前端固定在导向元件5中时，应当保持其稳固的插入状态。缝10不必在导向元件5的整个长度上沿伸;它可以只在靠近导向边部分9的上端部附近构成，如图5所示的矩形切口，或如图6所示的V形槽。

当型钢3的直径在25mm的范围内时，接头6（见图4）的突出物L的长度在6mm至9mm之间，宽度B大约为15mm。在制造导向元件5时，突出物L的长度可做得稍长些（大约15mm），以使操作者在现场裁去接头6的前端，以适应所需焊接的型钢3和被型钢焊上的构件的表面8之间的角度，型钢3可不与被型钢焊上的构件的表面8接触。如果型钢与之焊接的构件的表面8是圆柱形或曲面，接头6的顶端可在现场被切成适当曲线，以使顶端紧密地靠在被型钢焊上的构件的表面8。

现在阐述使用本发明的导向元件5的T型连接的对头焊接方法。

在型钢3的端部形成斜面4，（型钢的直径为25mm至32mm并且在其外表面上具有棱或条纹），其与焊接面的夹角为α（35°）。然后将导向元件环绕固定型钢3的端部，即包括斜面4的部分，在这种方式中，接头6从端部伸出，如附图7所示。导向元件5的接头6的前端稳固地顶在与型钢焊在一起的钢柱的表面8上，焊条（如包剂焊条）通过缝10来插入，然后通过交流焊机或直流焊机将接头6的前端焊接。实际上，焊缝是由斜面4和与型钢焊接的构件的表面8之间覆盖的焊珠来完成的，具体排列顺序如图8所示，图9示出了焊条运行方向。在这期间，型钢3的端部熔化的金属被防止通过导向边部分9从导向元件中溢出，而是覆盖在其端部，这样也就防止了型钢3的前部变得薄弱。

焊珠在与型钢3的直径等效的位置布满后，一个增强的角焊缝11（最大值为10mm）就在表面的侧边形成了7mm至10mm的宽度，该表面为与型钢焊接的构件的表面8，这样就完成了T型连接的电弧焊。值得注意的是，在这个实施例中采用的增强角焊缝11，在使用圆柱型轧制钢（Z方向）时，具有防止在厚度方向上降低强度和韧性的目的，并且可以防止材料的低强度劈裂。这种焊缝加厚和形成焊缝的方式不同于其它的方式。

如果型钢3不是垂直地焊接到要焊的表面上，而是成一预定的角度焊接，那么要先将导向元件5的接头6的前端在现场裁成相应的角度，如图10所示，剩下的对头电弧焊接的工艺可采用上述的方法完成。

如果与型钢焊接的构件的表面8是圆柱表面或曲面，那么导向元件5的接头6的前端被修剪成的曲线应与型钢焊接的构件的曲面8吻合，如图11所示，剩下的对头电弧焊接方法可采用上述的方法。

如对于圆钢表面的焊接遇有障碍，不可能象前面所述的那样将焊条插入导向元件5的缝10中，例如焊接点在一梁下方，可将导向元件5翻转，直至焊条能正常地插入缝中，调整型钢3的端部的斜面4，使其与焊接表面适配，然后完成电弧焊接。在这种情况下，焊接仍然是从导向元件5的接头6的端部开始，以最后形成增强角焊缝11结束。

应注意的是，焊接材料的选择应选择接近母体材料强度的质量的材料。如与母体材料的高强度一致时，对于平焊来说，焊条的直径为4mm是符合标准的，对垂直姿势的焊接来说，应该为3.2mm。焊条为有包剂的电弧焊接焊条。

如果这种方法用于两根型钢的焊接，如钢筋的水平连接，两个导向元件5的必须面对面地设置，如附图12所示。在这种情况下，一个导向元件5的接头6（图12中的右边的那个）必须裁剪，以调整两导向元件5的垂直表面7之间的间隙G。两个导向元件5先暂时性焊在一起，然后将具有斜面的型钢3插入导向元件5中并对头焊接在一起。

如果这种方法用于型钢3的垂直连接，那么两个导向元件要在同一方向上对准，如图13所示。一个导向元件5的接头6要被部分地截掉，以调整两个导向元件5之间的间隙G，然后将型钢3插入导向元件5中并完成对头焊接。

Claims (11)

1、一种型钢对头焊接的方法，包括下述步骤：

在如钢筋一样的型钢的端部形成一个具有预定角度的斜面；

将所述型钢的端部固定在导向元件内，该元件包括一向前延伸的接头及导向边部分，该部分从接头底部相对的侧边开始并自距被型钢焊接的表面一定距离的位置向后延伸，还包括比所述的斜面还向外的突出物，及在导向边部分的端部的轴线方向上形成的缝；

根据被型钢焊接的表面，修剪所述接头的端部成适宜的端部形状关顶着所述的表面；和

将焊珠顺序地从所述接头的内表面开始堆集并在被型钢焊接的表面和所述型钢端部斜面之间进行以形成整体焊接。

2、如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：所述导向元件的接头的端部是垂直地顶在要焊接型钢的表面上的。

3、如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：所述导向元件接头的端部是成一定角度地顶在要焊接型钢的表面上的。

4、如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：所述要焊接型钢的表面具有弯曲的横截面，所述的导向元件接头的端部修剪成与所述的曲面一致并顶着表面，以完成所述的焊接。

5、如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：所述的焊接方法为人工电弧焊接。

6、一种型钢对头焊接的方法，包括下述步骤：

在如钢筋一样的两个型钢的端部形成一具有预定角度的斜面;

将每一个所述型钢的端部固定在导向元件内，该导向元件包括一向前延伸的接头及导向边部分，该部分从接头底部相对的侧边开始并自距被型钢焊接表面一定距离的位置向后延伸，还包括比所述的斜面更向外的突出物，以及在导向边部分的端部的轴线方向上形成的缝;

修剪所述导向元件突出接头的其中一个;

使所述接头的端部在水平连接状态下彼此顶着;和

将焊珠顺序地从所述接头的内表面开始堆集并在所述的两个型钢的端部的斜面之间进行，以形成整体焊接。

7、一种型钢对头焊接的方法，包括下述步骤：

在分别以一定角度放置的如钢筋一样的两个型钢的端部形成一具有预定角度的斜面;

将每一个所述型钢的端部固定在导向元件内，该导向元件包括一向前延伸的接头及导向边部分，该部分从接头底部相对的侧边开始并自距被型钢焊接表面一定距离的位置向后延伸，还包括比所述的斜面更向外的突出物，及在导向边部分的端部轴线上形成的缝;

将所述的导向元件在同一方向上对准;

将所述接头的端部在垂直连接状态下彼此顶着;和

将焊珠顺序地从所述接头的内表面开始堆集并在所述的两个型钢部端部的斜面之间进行以形成整体焊接。

8、一种用于型钢对头焊接的装置，包括一具有预定长度的套筒状导向元件，它适于围绕型钢的端部，所述的导向元件包括：

一从其一侧外端向前延伸的接头;

导向边部分，该部分从接头的底部相对的侧边开始并自距被型钢焊接的表面一定距离的位置向后延伸，突出物比所述型钢的端部的斜面更向外;和

用于焊条插入的缝，它在导向边部分的端部轴线方向上构成。

9、如权利要求8所述的用于型钢对头焊接的装置，其特征在于：所述的缝是在所述导向元件的整个轴向长度上形成。

10、如权利要求8所述的用于型钢对头焊接的装置，其特征在于：所述的缝为矩形形状。

11、如权利要求8所述的用于型钢对头焊接的装置，其特征在于：所述的缝为V形状。

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