ГЛАВА III. СУЩНОСТЬ, ТЕХНИКА РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ  СВАРКИ И ОБОРУДОВАНИЕ

 

Назад: 6.6. Автоматы и тракторы для сварки под флюсом

 

7. Электрошлаковая сварка

 

7.1. Сущность процесса, области применения и преимущества

 

Известно, что расплавленные флюсы образуют шлаки, которые являются проводниками электрического тока (ионная проводимость). Этот принцип лежит в основе электрошлаковой сварки, разработанной в нашей стране с 1949 г. Выделяющаяся в объеме рас­плавленного шлака теплота (по закону Джоуля - Ленца) расплавляет электродный 1 и основной 8 металлы, рис.22.

Шлаковая ванна 6, находясь над поверхностью расплавленного металла 7, препятствует его взаимодействию с воздухом. При правильно подобранной скорости подачи электрода зазор между торцом электро­да и поверхностью металлической ванны остается постоянным.

Шлаковая и металлическая ванны удерживают­ся от вытекания обычно специальными формирующими устройствами - подвижными или неподвижными медными ползунами 5, охлаждаемыми во­дой, или остающимися пластинами. Верхняя кромка ползуна распола­гается несколько выше зеркала шлаковой ванны. Кристаллизующийся в нижней части металлической ванны расплавленный металл образует шов.

 

См. слайд 33, См. слайд 34.

 

Рис.22. Схемы электрошлаковой сварки:

а - электродной проволокой, б – пластиной, в – плавящимся мундштуком:

1 – проволока, 2 – пластина, 3 – плавящийся мундштук,

4 – механизм подачи проволоки, 5 – формирующий ползун,

6 – шлаковая ванна, 7 – сварочная ванна, 8 – свариваемый металл

 

Шлаковая ванна, находясь над поверхностью металлической ванны, соприкасаясь с охлаждаемыми ползунами, образует тон­кую шлаковую корку, исключая тем самым непосредственный контакт расплавленного металла с поверхностью охлаждаемого ползуна, и пре­дупреждает образование в шве кристаллизационных трещин.

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

Вертикальное положение металлической ванны, повы­шенная температура ее верхней части и значительное время пребыва­ния металла в расплавленном состоянии способствуют лучшему удалению газов и неметаллических включений из металла шва. Отклонение положения оси свариваемого шва от вертикали возможно не более чем на 15° в плоскости листов и на 30 ¸ 45° от горизонтали.

Так как выделение теплоты в шлаковой ванне происходит глав­ным образом в области проволоки, максимальная толщина основного металла, свариваемого с использованием одной проволо­ки, обычно ограничена 60 мм. При сварке металла большей толщины проволоке в зазоре между кромками сообщают возвратно-поступатель­ное движение (до 150 мм) или используют несколько неподвижных или перемещающихся проволок. В этом случае появляется возможность сварки металла практически любой толщины.

Особенностями электрошлаковой сварки является следующее:

1. Шлаковая ванна - менее концентрированный источник нагрева по сравнению с дугой, поэтому скорости нагрева и охлаждения метал­ла имеют малые значения.

2. За счет отвода тепла в металл увеличивается время пребывания металла выше точки АСз, что приводит к росту зерна.

3. Для предотвращения кристаллизационных трещин скорость сварки не должна превышать 5 м/ч (для толщин до 50 мм) и 0,5 м/ч (для толщин более 100 мм).

Этот способ широко используют в промышленности для соединения металлов повышенной толщины: стали и чугуна различного состава, меди, алюминия, титана и их сплавов.

К преимуществам способа от­носится возможность сварки за один проход металла практически лю­бой толщины, что не требует удаления шлака и соответствующей наст­ройки сварочной установки перед сваркой последующего прохода, как при других способах сварки. При этом сварку выполняют без снятия фасок на кромках.

К недостаткам способа следует отнести то, что электрошлаковая сварка за редким исключением экономически выгодна при сварке металла тол­щиной более 40 мм. Способ позволяет сваривать только вертикальные швы. При сварке некоторых металлов образование в металле шва и околошовной зоны неблагоприятных структур требует последующей термообработки для получения необходимых свойств сварного соединения.

 

Далее: 7.2. Разновидности электрошлаковой сварки