钢筋冷加工机械

第8章　钢筋加工机械

在现代建筑工程中，广泛采用钢筋混凝土结构及预应力钢筋混凝土结构，而钢筋的原材料多为盘圆或直条，根据工艺要求需经过冷拉调直、冷拔、除锈、下料、配料（包括焊接）、弯曲成形等加工工艺过程。钢筋加工机械就是完成和实现这一系列加工工艺过程的机械设备。本章将着重介绍几种典型的钢筋加工机械。

8.1　钢筋冷加工机械

钢筋冷加工机械主要包括钢筋冷拉机和钢筋冷拔机等，分别用于冷拉和冷拔钢筋。虽说处理方式不同，但其作用与目的都是使钢筋在常温下“变形硬化”，以达到提高强度、节约钢材等目的。

8.1.1　钢筋冷拉机

钢筋冷拉机主要用于冷拉Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级热轧钢筋。所谓冷拉，就是在常温下对钢筋施加拉力，使其产生一定的塑性变形，从而提高钢筋的屈服强度、降低塑性，并将钢筋拉直、拉长、除锈。目前，常用的有卷扬机式、液压式和阻力轮式冷拉机。前两种属周期式冷拉，可用于冷拉各种直径和级别的热轧钢筋；后者为连续式冷拉，主要适用于冷拉直径为6～8mm的盘圆钢筋，其冷拉率为6%～8%。下面着重介绍卷扬机式钢筋冷拉机的构造及工作原理。

如图8.1所示为卷扬机式钢筋冷拉机的一种形式。其工作原理是利用卷扬机和增力滑轮组拉伸钢筋，两套滑轮组的引出钢丝绳以相反的绕向绕入卷筒，其中两组动滑轮组靠绕过导向轮的定长钢丝绳联接，当卷筒正、反向转动时，两组动滑轮组便做相反的往复运动而交替冷拉钢筋。冷拉力靠测力器测出，拉伸长度靠行程开关控制或用标尺测量，以便控制冷拉应力和冷拉率。

卷扬机式钢筋冷拉机一般采用电动慢速卷扬机驱动。牵引力30～50kN，卷筒直径350～450mm，卷筒转速6～8r/min。

周期性工作的冷拉机都是由拉力设备、承力结构、回程装置、测控装置及钢筋夹具组成的。只要了解卷扬机式钢筋冷拉机的构造及工作原理，即可触类旁通，其他形式的冷拉机可查有关手册。

图8.1　卷扬机式冷拉机构造
1—地锚；2—卷扬机；3—定滑轮组；4—动滑轮组；5—导向定滑轮；6—钢丝绳；7—活动横梁；8—固定横梁；9—传力杆；10—测力器；11—放盘架；12—前夹具；13—后夹具

卷扬机式钢筋冷拉机的使用注意事项如下：

①钢筋需冷拉的吨位值应与冷拉设备能力相符，不允许超越冷拉，特别是用旧设备拉粗钢筋时更要注意。

②冷拉工艺的各项设备和机具在每班使用前后，都必须进行检查，如卷扬机、地锚、钢丝绳的各接点、滑轮组、拉杆及信号装置均须接合牢固、灵敏可靠，润滑部位应加注润滑脂或机油。不准存在有任何不安全因素。

③冷拉线两端必须设有防护装置，除设拉力槽外，还要防止钢筋被拉断或滑离夹具而飞出伤人。禁止站在冷拉线两端或跨越、触动正在进行冷拉的钢筋。

④必须统一指挥，操作人员思想要集中，相互配合，工作完毕后要先切断电源，再对机具进行清洁、保养。

⑤冷拉钢筋时，如遇焊接接头拉断，可重焊再拉，但一般不准超过两次。

⑥低于室温对钢筋冷拉时，要适当提高冷拉力。

图8.2　立式单卷筒拔丝机工作示意图
1—盘料架；2—钢筋；3—阻力轮；4—拔丝模；5—卷筒；6—支架；7—电动机

8.1.2　钢筋冷拔机

钢筋冷拔是将处于常温的Ⅰ级钢筋（φ6～φ8）以强力拉拔的方式，通过一个比被拉钢筋直径小0.5～1mm的特制模孔，使钢筋在拉应力和压应力的作用下被强行拔细的过程。完成这一过程所用的机械，称为钢筋冷拔机，实际上就是拔丝机。

拔丝机有立式和卧式两种类型，每种又有单卷筒和双卷筒之分。若拔丝的生产量较大时（如构件厂的加工车间），还可将几台拔丝机组合起来，变成三联、四联、五联的拔丝机，冷拔速度为0.2～0.3m/s，拔丝筒以铸钢或耐磨铸铁制成，直径一般为0.5m左右。

如图8.2所示为蜗杆蜗轮传动的立式单卷筒拔丝机的构造及工作原理示意图。它是由电动机通过蜗杆蜗轮传动机构，带动立轴转动，使安装在立轴上的拔丝卷筒一起旋转，卷绕着强行通过拔丝模的钢筋，成为冷拔钢丝。当卷筒上的冷拔钢丝达到一定的圈数时，可由拔丝机上的辅助小吊车将其取下，然后再继续拔丝。

拔丝模是拔丝机上的主要工作机构，其构造如图8.3所示。拔丝模按其拔丝过程的作用不同大致可分为4个工作区域。

①进口区。进口区呈喇叭形，便于被拔钢筋引入。

②锥形挤压工作区。拔丝模的主要工作区域，被拔的粗钢筋在此区域内被强力拉拔和挤压而由粗变细，挤压区的角度为14°～18°；拔制φ4的钢丝为14°；φ5的钢丝为16°；大于φ5的钢丝为18°。

③定径区。使被拔钢筋保持一定截面，又称为圆柱形挤压区，其轴向长度约为所拔钢丝直径的一半。

④出口区。拔制成一定直径的钢丝从该区域引出，卷绕在卷筒上。

模孔的直径有数种规格，根据所拔钢丝每道压缩后的直径选用。冷拔最后一道的模孔直径，最好选用比成品钢丝直径小0.1mm，以利于保证钢丝规格。

冷拔后的钢筋长度可计算为

冷拔总压缩率，即由盘条拔至成品后钢丝的横截面总缩减率，可计算为

冷拔总压缩率β越大，钢丝的抗拉强度就越高，但塑性也越差。为了保证冷拔钢丝的强度和塑性的稳定值，必须控制总压缩率。在一般情况下，φ5钢丝宜用φ8盘圆拔制，φ4和φ3钢丝宜用φ6～φ5盘圆拔制。

冷拔钢丝时，须在拔丝模的进口区前面加润滑剂，以减少钢筋与模孔的摩擦，防止金属黏附在模孔上，保证冷拔钢丝的表面质量。

钢筋冷拔机的使用注意事项如下：

①拔丝机的电气设备接地装置应安全可靠，电动机的动力线不准走明线。

②拔丝机应设两人操作，密切配合。作业前，应对机械各部位进行详细检查，所有运转部分必须正常，离合器的离合应灵敏可靠。

③作业中不准检修机械各部位，更不准将手伸入卷筒内清理，操作者要戴防护镜，不准穿长身工作服，袖口应扎紧。

④拔丝温度有时可达100～200℃，因此，在机器运转时要特别注意防止烫伤，长期连续工作的拔丝机、拔丝模可加设循环水冷却装置，冬季作业时，下班应将水放掉。

8.2　钢筋调直机

8.2.1　概述

钢筋调直机适用于调直和切断直径不大于14mm的钢筋，并可清除钢筋表面的氧化层和污迹。目前，常用的机型主要有GT3-8型、GT6-12型和数控钢筋调直切断机。

GT3-8型钢筋调直机适用于直径3～8mm盘圆钢筋的调直和切断。它的最小切断长度为0.2m，最大切断长度为6m。GT6-12型钢筋调直机适用于直径6～12mm盘圆钢筋的调直和切断。其最小切断长度和最大切断长度分别为0.3m和12m。数控钢筋调直切断机适用于直径4～8mm盘圆钢筋的调直和切断，自动切断长度小于10m。

8.2.2　钢筋调直机的型号及主要技术性能

钢筋调直机的型号表示方法如下：

常用钢筋调直机的型号及主要技术性能如表8.1所示。

表8.1　常用钢筋调直机的型号及主要技术性能

8.2.3　GT3-8型钢筋调直机构造及工作原理

如图8.4所示的GT3-8型钢筋调直机主要由放盘架、调直筒、传动箱、切断机构、承受架及机座等组成。

图8.4　GT3-8型钢筋调直切断机构造示意图
1—放盘架；2—调直筒；3—传动箱；4—机座；5—承受架；6—定尺板

钢筋调直机的工作原理如图8.5所示。电动机的主轴端有两个V形皮带轮。大带轮带动调直滚筒15旋转，转速为2800r/min，对弯曲钢筋进行调直；小带轮带动锥形齿轮11和圆柱齿轮12，13，14，使一对同速反向回转齿轮回转，从而使一对传送压辊3以142r/min的速度转动，以40m/min的传动速度牵引调直出来的钢筋向前运动。

图8.5　钢筋调直剪切机的传动系统
1—电动机；2—皮带轮；3—传送压辊；4—滑动刀台；5—调直钢筋；6—定长器；7—定尺拉杆；8—压缩弹簧；9—锤头；10—曲柄轮；11—锥形齿轮；12，13，14—减速齿轮；15—调直筒

在大锥形齿轮轴的端部带动曲柄轮10，通过连杆使锤头不停地上下运动，在锤头的前面有一个滑动刀台4，刀台上有切断钢筋用的切刀，当钢筋调到要求的长度后钢筋端头碰到滑动刀台相联接的定长器6，定长器拖动定尺拉杆7将滑动刀台拉到锤头正下方，锤头垂直刀台的上刀架便将钢筋切断，切断的钢筋落入受料架内，同时，由于压缩弹簧的作用，又将滑动刀台顶回到原来的位置。

8.2.4　钢筋调直机的使用注意事项

①在调直钢筋的过程中，当发现钢筋跳出托板导料槽，顶不到定长器及乱丝或脱架时，应及时按动限位开关切断钢筋或停机调整好后，方准继续使用。

②操作人员不准离机过远，在上盘、穿丝、引头、切断时都应停机。

③已调直切断的钢筋，应按根数、规格分成小捆堆放整齐，不得乱堆放。

④每盘钢筋末尾或调直短盘钢筋时，应手持套管护送钢筋到导料器，以免自由甩动时发生伤人事故。

8.3　钢筋切断机

8.3.1　概述

钢筋切断机是用于对钢筋原材和矫直的钢筋按工程施工所需要的尺寸进行切断的专用机械。按其传动方式可分为机械传动和液压传动两类。

目前，普遍使用的GQL40A型立式切断机是机械传动的，其切断钢筋直径为6～40mm。它具有体积小、质量轻、能耗少、操作灵活、使用安全可靠、生产效率高等特点。

SYJ-16型手提式液压切断机，可切断直径16mm的Ⅰ级钢筋、2.5mm直径的钢绞线、直径小于25mm的钢丝绳。它具有体积小、质量轻、操作简单、携带方便等优点，特别适用于建筑施工现场。

8.3.2　机械传动式钢筋切断机的型号及主要技术性能

机械传动式钢筋切断机的型号及主要技术性能如表8.2所示。

表8.2　机械传动式钢筋切断机的型号及主要技术性能

8.3.3　GQ40型钢筋切断机的构造及工作原理

如图8.6所示为GQ40型电动钢筋切断机的构造，主要由电动机、传动系统、切断机构及切刀等组成。

如图8.7所示为GQ40型钢筋切断机的传统系统。工作时，利用电动机驱动V形皮带传动机构，经过两对开式齿轮减速使曲柄连杆机构带动移动切刀与机体一端固定切刀相配合来切断钢筋，完成下料工作。

图8.6　GQ40钢筋切断机构造图
1—电动机；2，3—V形皮带轮；4，5，9，10—减速齿轮；6—固定刀片；7—连杆；8—曲柄轴；11—滑块；12—活动刀片

图8.7　GQ40钢筋切断机传动系统
1—电动机；2—V形带轮；3，4—减速齿轮；5—曲柄轴；6—移动刀片；7—固定刀片；8—连杆；9—滑块

8.3.4　钢筋切断机使用注意事项

①使用切断机前，要先检查一下刀片的安装是否牢固，间隙是否合适；再检查一下各传统系统、各相对运动部分润滑情况是否良好，最后空车试运转，确认无误后方准正式开机作业。

②固定刀片与活动刀片的间隙应保持0.5～1mm，水平间隙过大，切断的钢筋端部容易产生马蹄形。两个刀片的重叠量可根据所切钢筋的直径确定。一般切断直径小于20mm时，刀口垂直间隙为1～2mm；切断直径大于或等于20mm时为5mm左右。间隙的调整通过增减固定刀片后面垫块来实现。

③切断钢筋时，操作者要用手将钢筋握紧，并等移动刀片退回时送入钢筋，以防钢筋末端摆动或钢筋蹦出伤人。

④被切钢筋要与切刀垂直并放平，长度在300mm以下的短钢筋切断时要用钳子夹料送入刀口，不准用手直接送料。

⑤超过切断机性能规定的直径钢筋或中碳钢以上化学成分的钢筋、灼红钢筋等不准上机切断。

⑥切断机在运转过程中，严禁用手清扫刀片上面的积屑、杂污，发现工作声音不正常、刀片密合不好等情况时，要立即停机检查、修理，待试运转正常后，方准继续使用。

8.4　钢筋弯曲机

8.4.1　概述

钢筋弯曲机是用来将切断配料的钢筋，按配筋图要求弯曲成所需要的形状和尺寸的专用设备。目前，工程上使用较为广泛的是国产GW40型电动钢筋弯曲机。其特点是构造简单、适用性强，能将直径在40mm以下的钢筋弯制成各种角度。近几年又发展改进了新机型，如在原6～40mm钢筋弯曲机的基础上改进提高的GJB7-40型钢筋弯曲机，增加了自动控制功能，并具有能耗制动装置，可根据需要将直径6～40mm的钢筋弯曲成各种形状。

8.4.2　钢筋弯曲机的型号及主要技术性能

钢筋弯曲机的型号表示方法如下：

常用钢筋弯曲机的型号及主要技术性能如表8.3所示。

表8.3中工作盘的转速应根据弯曲钢筋直径越粗速度越低的原则进行选用，即工作盘的转速越低，适合弯曲的钢筋直径越大；转速越高，适合弯曲的钢筋直径越小。

表8.3　常用钢筋弯曲机的型号及主要技术性能

8.4.3　钢筋弯曲机的工作原理

如图8.8所示为GW40A型钢筋弯曲机的传动系统。工作时，电动机带动V形皮带传动机构驱动两对开式齿轮减速机构，使蜗杆3带动蜗轮4旋转，同时蜗轮固定装配的立轴（主轴）旋转带动工作盘转动，实现对钢筋的弯曲加工。

如图8.9所示为钢筋弯曲机弯曲180°角时的工作过程。

①将被弯钢筋平放在工作盘的心轴1和成形轴2之间及挡铁轴3的内侧（见图8.9（a））。

②扭动开关，工作盘被蜗轮轴带动而旋转，心轴和成形轴随工作盘一起转动，由于心轴与工作盘同心，而成形轴与工作盘心轴不同心，因此工作盘转动时成形轴围绕心轴做弧线运动，钢筋被带动，同时受到挡铁轴的阻止，钢筋被成形轴推弯，绕着心轴弯曲（见图8.9（b）、（c））。

图8.8　GW40A型钢筋弯曲机传动系统
1—电动机；2—V形皮带；3—蜗杆；4—蜗轮；5—工作盘；6，7—齿轮；8，9—配换齿轮

图8.9　钢筋弯曲原理图
（a）装料　（b）弯90°　（c）弯180°　（d）回位
1—心轴；2—成形轴；3—挡铁轴；4—工作盘；5—钢筋

③钢筋被弯达到要求形状后，及时将倒顺开关手柄扭到停的位置。

④将手柄扭到反转位置，工作盘反转到原来位置时，再将手柄扭到停的位置，即可取出已弯好的钢筋。

8.4.4　钢筋弯曲机的使用注意事项

①操作前，要对机械的传动部分、工作部分、电动机接地以及各润滑部位进行全面检查，符合要求后再进行运转。

②钢筋弯曲机要有专人负责，其他人员不得乱动；严禁在机械运转过程中更换心轴、成形轴、挡铁轴、放入钢筋或做检查修理、加注润滑油及清洁保养工作。

③挡铁轴的直径和强度不能小于被弯曲钢筋的直径和强度；弯曲不直的钢筋禁止在弯曲机上弯曲，并应注意钢筋放入位置、长度和回转方向，以免发生事故。

④倒顺开关应该接线正确、使用合理，一定要按照指示牌上“正转—停—反转”扳动，不可直接由“正转—反转”或“反转—正转”，而不在“停”位停留，更不允许频繁交换工作盘的旋转方向。

⑤工作完毕，要先将开关扳到“停”位，切断电源，然后整理机具，钢筋堆放到指定地点，清扫铁锈污物。

8.5　钢筋焊接机

钢筋网及骨架采用焊接代替人工绑扎，既可节约材料，提高混凝土构件质量，又能加速工程建设，而且连接起来的钢筋网架刚度好，尺寸精度及生产率高。

钢筋焊接机械有对焊机、点焊机、电弧焊机等类型。本节主要介绍最常用的钢筋对焊机和钢筋点焊机。

8.5.1　钢筋对焊机

对焊机是将两个被焊工件相对的置于对焊机夹具内并保持端部接触，当焊接电流使接触端头加热熔化时，对两端头持续或断续地施加挤压力，将焊件焊牢。对焊机是对焊的专用设备。

建筑工程的钢筋焊接，通常使用UN1系列的对焊机。该机适用于截面为300～1000mm2的低碳钢及截面为200mm2以下的铜和铝的焊接。

钢筋对焊与钢筋搭接焊、帮条焊相比，能充分利用短料钢筋，节约材料，确保焊接质量和提高工作效率。

对焊机的电路及工作原理如图8.10所示。钢筋被夹持在电极4，5上，压力机构6能够驱动装有活动电极5的滑动平板7沿机身1上的导轨左右移动。合上开关9后，向左移动滑动平板，使两根钢筋的端面接触。由于接触处凸凹不平，接触面积小，电流密度及电阻很大，通过的电流很强，因而产生高温、高热，使接触点迅速熔化而出现火花闪光现象。当钢筋的接头端面被加热熔化后随即断电，利用压力机顶锻而形成良好的对焊接头，其强度可达到钢筋的本体强度。

对焊机的冷却系统能对变压器的次级线圈、夹具上的钳口等进行内部循环冷却。

图8.10　对焊机工作原理

图8.11　杠杆弹簧式点焊机工作原理图

8.5.2　钢筋点焊机

钢筋点焊机是用来点焊钢筋网片和骨架的专用设备。点焊是采用电阻焊的方法，使两根交叉放置的钢筋在其接触处形成一个牢固的焊接点。

点焊机的分类方法很多；按结构形式，可分为固定式和悬挂式两种：按点焊压力的传动方式，可分为杠杆弹簧式、电动凸轮式、气压式与液压式3种。按点焊机的电极头数，可分为单头、双头和多头。此外，还有一种手持式点焊机，用以焊接比较笨重，不便移动或形状特殊的钢筋骨架。虽然点焊机的类型很多，但其工作原理基本相同。现以杠杆弹簧式点焊机为例，介绍其工作原理。

如图8.11所示为杠杆弹簧式点焊机的工作原理图。焊接时，先合上电源开关4，然后将两根钢筋的交叉点2置于活动电极1与固定电极3之间。踩下脚踏板6，使钢筋交叉点在杠杆机构的作用下被顶压夹紧；同时，接通变压器初级线圈5上的接电开关8。次级线圈10通过活动电极臂11、固定电极臂12、电极对、钢筋交叉点等形成低电压强电流回路。在极短时间内，电流在钢筋交叉点产生大量的电阻热，将该点钢筋加热至熔化状态。继续加压使焊点形成。最后松开脚踏板，活动电极在弹簧9的回弹力作用下抬高复位，接电开关同时断开。变压器调级开关7可调节点焊电流以焊接不同规格的钢筋。

为了保证焊机正常工作，点焊机内部设有专门的冷却系统。工作时，必须对该机的电极、电极臂及变压器次级线圈进行循环水冷却。

复习题

1.卷扬式冷拉机的结构主要由哪几部分组成？

2.立式拔丝机的结构主要由哪几部分组成？钢筋冷拔后的长度和总压缩率如何计算？

3.拔丝模的结构由哪几个区域组成？各区域的作用是什么？

4.钢筋调直机的结构主要由哪几部分组成？试述钢筋调直机的工作原理。

5.试述钢筋切断机的工作原理及使用注意事项。

6.GW40A型钢筋弯曲机的结构主要由哪几部分组成？其工作原理是怎样的？

7.试述钢筋对焊机、点焊机的工作原理。