Описание процесса - Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка - процесс образования неразъемного соединения, при котором расплавление основного и присадочного металла осуществляется за счет теплоты, выделяемой при прохождении электрического тока через расплавленный флюс. При этом слой расплавленного флюса служит защитой металла сварочной ванны от взаимодействия с кислородом и азотом воздуха. Схемы процесса и установка ЭШС приведены на рис.

Трехэлектродная установка VUZ-ETZ-450 (а) и основные схемы процессов электрошлаковой сварки (б-ж): б - сварка одним электродом металла толщиной до 60 мм; в - трехфазная сварка металла толщиной 450 мм тремя электродами с возвратно-поступательным движением; г - многоэлектродная сварка металла практически неограниченной толщины; д - сварка пластинчатыми электродами; е - сварка плавящимся мундштуком, ж - Контактно-шлаковая сварка стержней

Шлаковая ванна образуется (наводится) путем расплавления флюса, заполняющего пространство между кромками основного металла и специальными охлаждаемыми водой приспособлениями -- ползунами, плотно прижатыми к поверхности свариваемых деталей.

Флюс плавится дугой, возникающей в начальный период сварки между основным металлом и электродной проволокой. После расплавления определенного количества флюса дуга шунтируется расплавленным шлаком и гаснет. Длина шлаковой ванны практически равна толщине основного металла, а ширина определяется зазором между свариваемыми кромками. Глубину шлаковой ванны выбирают в зависимости от технологических условий (состава основного металла, режима сварки и др.).

Необходимая для осуществления шлакового процесса энергия, получается, от источника питания с жесткой характеристикой переменного или постоянного тока, подсоединяемого к основному металлу и плавящемуся электроду (электродам), вводимому в зазор между свариваемыми кромками и погруженному в шлаковую ванну. Электрод располагают посередине шлаковой ванны или перемещают в зазоре от одной поверхности свариваемых деталей к другой. Ток к электроду подводится при помощи мундштука.

Проходя через шлаковую ванну, ток нагревает ее до температуры ~2000 °С, которая выше температуры плавления основного и электродного металлов.

Шлак расплавляет кромки основного металла и электрод, который подается в шлаковую ванну со скоростью, равной скорости его плавления. Расплавленные электродный и основной металлы стекают на дно шлаковой ванны, образуя сварочную (металлическую) ванну. По мере удаления источника нагрева происходит кристаллизация металла сварочной ванны. Расплавленный шлак, находящийся над металлической ванной, достаточно надежно защищает металл от воздействия воздуха. По мере заполнения зазора между свариваемыми кромками мундштук при помощи специального привода передвигается вдоль свариваемого изделия.

Шлаковая ванна, наведенная в начале сварки, по мере формирования шва перемещается от его начала по детали к концу; при этом, соприкасаясь с охлажденными ползунами, образует на них тонкую шлаковую корку, исключая непосредственный контакт расплавленного металла с поверхностью ползуна.

Расход флюса при этом способе сварки невелик и не превышает 5 % массы наплавленного металла. Ввиду малого количества шлака легирование наплавленного металла происходит в основном за счет электродной проволоки. При этом доля основного металла в сварном шве может быть снижена до 10-20 %.

По сравнению со сварочной дугой шлаковая ванна является менее концентрированным источником теплоты, поэтому ЭШС характеризуется более медленным нагревом и охлаждением. Значительное время пребывания металла в расплавленном состоянии способствует улучшению условий удаления газов и неметаллических включений из металла шва.

Электрошлаковый процесс протекает устойчиво даже при плотностях тока j ~ 0,1 А/мм2 (при ручной дуговой сварке покрытыми электродами j = 10-30 А/мм2; при автоматической под слоем флюса j = 200 А/мм2; при сварке плавящимся электродом в защитных газах j = 400 А/мм2), поэтому возможно использование электродов достаточно большого сечения.

Электрошлаковую сварку, как правило, ведут при вертикальном положении изделий. Зеркало сварочной ванны, как и при сварке в нижнем положении, расположено горизонтальной плоскости, а перемещение расплавленного электродного и основного металлов происходит в направлении сил тяжести.

Обычно сварка начинается в прикрепленном к нижней части стыка металлическом кокиле длиной 50-100 мм, где побуждается дуговой процесс. Для того чтобы вывести шлаковую ванну и предотвратить образование усадочных трещин и рыхлоты в конце шва, на изделии устанавливают выходные планки длиной около 100 мм.

Основные виды соединений, выполняемых электрошлаковой сваркой, приведены на рис.

Начальные (1) и выходные (2) планки, применяемые при электрошлаковой сварке

Виды соединений, выполняемых электрошлаковой сваркой: а - стыковые; б - тавровые; в - угловые; д - толщина металла; b - ширина зазора; bШ - Ширина шва

Схема электрошлаковой сварки кольцевого шва: а - сварка средней части шва; б - замыкание шва; 1 - выходной кокиль; 2 - разделка начала шва для его замыкания; 3 - заходная планка; б - угол перемещения ползуна к началу замыкания; h - высота подъема аппарата к началу замыкания шва

Электрошлаковая сварка позволяет выполнять не только прямолинейные, но и кольцевые швы. Вращение изделия осуществляется на роликовой опоре или другим способом.

Похожие статьи




Описание процесса - Электрошлаковая сварка

Предыдущая | Следующая