Thiết bị hàn đối đầu cốt thép bê tông cho nhà cao tầng

Các phương pháp nối cốt thép hiện nay được sử dụng tại các công trường xây dựng rất đa dạng và phong phú. Tuy nhiên, ngoài các ưu điểm như không quá phức tạp, không yêu cầu cao về công nghệ và thiết bị , dễ áp dụng,v v..., các phương pháp này còn nhiều hạn chế cần giải quyết như năng suất thấp, khó kiểm soát chất lượng, khả năng chịu tải thấp,v.v ....

Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về năng suất, chất lượng của các công trình xây dựng lớn trong nước cũng như quốc tế, Viện Nghiên cứu Cơ khí đã thực hiện thành công đề tài cấp thành phố: "nghiên cứu ứng dụng công nghệ và thiết kế chế tạo thiết bị hàn điện hàn đối đầu cốt thép trong bê tông nhà cao tầng”.

Công nghệ hàn điện xỉ là công nghệ tiên tiến, quá trình hàn được thực hiện trong môi trường được bảo vệ rất tốt nên có thể tạo mối hàn chất lượng và năng suất cao, hoàn toàn có thể ứng dụng cho hàn mối đối đầu cốt thép xây dựng.

Qua nghiên cứu đặc điểm và các bước công nghệ của phương pháp hàn điện xỉ, kết hợp với lực ép bên ngoài.

Mô hình chính để hàn đối đầu hai cây thép được mô tả như hình 1: Hai đoạn cốt thép cần nối được định vị thẳng tâm và đối đầu nhau thông qua má kẹp trên và dưới của một bộ đồ gá hàn. Đồ gá hàn được thiết kế đặc biệt để có thể điều chỉnh được khoảng cách giữa 2 cây thép đồng thời tạo ra lực ép khi kết thúc quá trình hàn. Cây thép phía dưới được nối với cực (-) của máy hàn thông qua 01 kìm hàn, cây thép phía trên cũng được nối với các cực (+) của máy hàn thông qua 01 kìm hàn khác. Xung quanh mối nối được bao bọc bằng thuốc hàn nhờ một phễu thuốc.

Với mô hình như vậy, cây thép phía dưới sẽ là vật hàn, cây thép phía trên là điện cực hàn điện xỉ. Thuốc hàn lúc này có hai vai trò chính, dưới tác dụng của hồ quang thuốc hàn sẽ bị nóng chảy và tạo thành xỉ lỏng, đồng thời lượng thuốc hàn xung quanh không bị nóng chảy sẽ đóng vai trò như các má trượt bao bọc xung quanh để tạo bể xỉ.

Ở vị trí ban đầu, hai đầu cây thép tiếp xúc với nhau, sau đó nhờ tay quay điều chỉnh vị trí của đồ gá hàn, hai đầu cây thép tách nhau ra. Lúc này dưới tác dụng của điện áp hàn (40-42V), giữa hai đầu cây thép xẩy ra hiện tượng phóng hồ quang ở nhiệt độ rất cao, sẽ làm nóng chảy toàn bộ bề mặt tiết diện ngang của hai đầu cây thép đồng thời cũng làm nóng chảy thuốc hàn xung quanh. Khi lượng thuốc hàn nóng chảy đủ lớn để tạo thành bể xỉ, đồ gá hàn sẽ đẩy cây thép phía trên về phía bể xỉ. Lúc này hồ quang sẽ tắt, điện áp máy hàn giảm xuống 22 - 25V, dòng điện sẽ truyền từ cây thép phía trên xuống cây thép phía dưới thông qua bể xỉ, dòng điện này sẽ đốt nóng bể xỉ, duy trì nó ở nhiệt độ cao và có tính dẫn điện cao. Nhiệt độ bể xỉ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của cây thép. Do vậy, các cây thép sẽ tiếp tục bị nung chảy ở nhiệt độ cao của bể xỉ.

Khi lượng kim loại nóng chảy đủ để liên kết tạo thành mối hàn, ngay lập tức, đồ gá hàn sẽ thực hiện chu trình ép hai đầu cây thép đã nóng chảy với nhau để tạo thành mối hàn có tiết diện ngang lớn hơn tiết diện của cây thép.

Tuy nhiên mối hàn lúc này được bao bọc bởi bể xỉ có nhiệt độ cao, lại không có quá trình làm mát của các má trượt, do vậy sau khi hàn cần giữ mối hàn nguyên trạng trong một thời gian nhất định để làm nguội và đóng cứng bể xỉ nhằm làm đông đặc và bảo vệ kim loại hàn.

Toàn bộ quá trình hàn điện xỉ áp lực có thể chia thành 5 bước công nghệ chính được thể hiện qua các hình vẽ sau:

Đề tài cũng đã thiết kế, chế tạo cụm máy hàn và đồ gá hàn điện xỉ áp lực (hình 7)

Sản phẩm công nghệ và thiết bị hàn điện xỉ áp lực của đề tài đã được ứng dụng hiệu quả vào thực tế sản xuất, thi công tại một số công trình xây dựng

Kết quả nghiên cứu của đề tài gồm: quy trình công nghệ, chế tạo, thiết bị và đồ gá hàn điện xỉ áp lực hàn đối đầu cốt thép là các kết quả nghiên cứu hoàn toàn mới, lần đầu tiên được nghiên cứu và triển khai ứng dụng ở nước ta. Các kết quả kiểm tra cơ, lý tính mối hàn cho thấy chất lượng thực tế đảm bảo độ tin cậy cao, quy trình công nghệ và thiết bị phù hợp với điều kiện thi công tại các công trình xây dựng. Những kết quả khả quan như vậy hoàn toàn có thể đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng cũng như năng suất, giá thành khi áp dụng vào các công trình xây dựng lớn ở Việt nam.