热压焊最早应用于钢轨的焊接,钢筋热压焊在日本应用较广,由于钢筋热压焊的加热采用氧-乙炔火焰,对施工现场防火要求较高,在我国受到一定的限制。采用气压焊方法焊接钢筋具有电源及其设备轻巧、操作方便、节约钢材等优点,在钢筋混凝土建筑结构中得到了应用。

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钢筋气压焊的设备主要有:气压焊机、环形加热器、手动或脚动的控制的油泵、起源装置等组成。气压焊用的油缸、夹具、加热器等应根据建筑工程中钢筋粗细以及所需顶锻力来设计或选用。由于钢筋焊接是小范围加热,并且需要热量集中,加热快,因此可采用氧-乙炔加热装置。

钢筋气压焊属于固相焊接,其焊接工艺简单来说是这样的:先用气压焊机的辅助夹具将钢筋对准加紧,然后用环形加热器加热钢筋对接端部,但钢筋对接处险塑性状态时,就由油缸活塞杆推动钢筋夹具的活动夹头,使两钢筋的端部相互挤压和镦粗,形成对接接头,完成焊接。在焊接过程中要注意以下几点:

焊前准备

钢筋下料时端部要平整,端面与钢筋轴线成直角,以便钢筋对接装配后不留间隙。但实际施工中,由于端面加工角度误差等因素影响,两端面接触后,大多不会完全贴合,而形成一定的夹角,夹角两边的轴向最大距离称为间隙。夹角过大就会在顶锻时造成钢筋结合面滑移。另外待焊钢筋端面要清理干净,直到露出金属光泽位置,以免影响焊接质量。

火焰加热

低碳钢的气压焊一般采用氧-乙炔中性焰加热。但是对于钢筋的气压焊最好采用还原焰和中性焰。即当开始加压和加热时要使用还原焰。而当钢筋端面达到一定温度并发生塑性变形,顶消除了装配间隙使两钢筋端面完全接触贴合后,再将火焰调整为中性焰。应中性焰比还原焰温度高,可以加速镦粗,当然也可以在全过程中用还原焰一次焊接完成的。还原焰虽然比氧化焰温度低,但具有易使钢筋内外受热均匀的优势,对接头区有保护的作用。以防止气压焊端面氧化。

焊接温度

要达到良好的接头,除了选择合适的火焰外,必须将工件加热到足够高的温度,就是为了使金属在固态下笔但发生塑性变形,而且能发生界面原子相互扩散而结合在一起。加热温度太低达不到钢筋端面的牢固结合;加热温度过高将造成过烧,焊接温度一般要控制1200～1250℃。

工艺参数

氧气的焊接压力为:0.6MPa，乙炔的压力0.1MPa,使用瓶装的可将几瓶并联起来使用；结合面端面最大间隙应小于5mm，并且清洁，露出金属光泽；加热幅度是结合面两端各1倍的钢筋公称直径；平均加热时间和环形加热器的选用见图1。

顶锻方法

恒压顶锻法，从钢筋接头的断口分析，接头光斑较多，表明断口塑性区域不足。

两段顶锻法，这种顶锻法可使钢筋端面附近的温度逐渐上升，温度可达1300℃，从而增加塑性变形和有效消除光斑缺陷。

三段顶锻法，恒压和两段顶锻法主要适用于焊接高炉钢筋，至于电路钢筋因原料是废钢，以至于钢中合金元素很复杂，其中Si、Cr、Cu等元素超过一定量后，热压焊的焊接性变差，接头容易脆化，所以宜采用三段顶锻法。

对于直径小于25mm的钢筋，采用两段顶锻法既可以减少对夹头的损耗也能减轻焊工劳动强度；对于较粗的钢筋，以采用三段顶锻法。

影响因素

气压焊焊接接头质量的影响因素，除了焊接工艺参数外，还有能导致焊缝断口上出现光斑缺陷的因素。光斑实际上是Si、Mn的复合氧化物，在焊接时这些复合氧化物因为受挤压而被铺展开。光斑面积与整个断口面积之比成为光斑率。光斑率高，可使焊接接头抗拉强度数值的离散度加剧，塑性和韧性不足，使焊接质量大大下降。光斑率是由钢筋焊前的装配间隙和母材的化学成分决定的。装配间隙最理想为零；钢筋中的C、Cu、V、Cr、Al等元素能降低光斑率。我国建筑钢筋的合金系C-Mn-Si系，除了Ⅰ级钢筋外，Ⅱ～Ⅳ级钢筋光斑率较高，要根据技术要求合理选用钢筋。