Электрошлаковая сварка

Подробно рассказан процесс электрошлаоквой сварки, её сущность, показаны основные схемы
процесса. Также представлена технология сварки, преимущества и недостатки, область применения

Сущность процесса и область применения

Что же такое электрошлаковая сварка? Нагрев металла в шлаковой массе, разогреваемой электрической дугой переменного тока. Она возникает между электродом и деталью. Другого не дано. Шлаковая ванна выполняет роль защитной атмосферы. С обеих сторон от расползания он сдерживается двумя параллельно расположенными бегунами. Они ограничивают площадь разогрева деталей. Электрод или присадочную проволоку опускают во флюс. При прохождении тока он плавится, образуя с металлом ванну расплава.

В сущности, электрошлаковая сварка – это бездуговая вертикальная сварка, в процессе задействован температурный потенциал разогреваемого током шлака. Он остается в зоне шва благодаря ползунам. Фокус заключается в том, что вертикальным способом можно за один проход проварить толстый слой сплава.

В процессе разогрева жидкий металл за счет большой плотности оседает вниз, заполняя зазор, а легкие шлаковые образования всплывают, захватывая с собой пузырьки воздуха из расплава. Ванна расплава четко разграничена на две фракции: металл/неметалл благодаря высоте сварочной зоны.

Область использования метода ЭШС ограничена:

  • не применяется для тонкостенных элементов, они под шлаком расплавятся полностью;
  • не образует разнонаправленных швов;
  • размер деталей не должен выходить за рамки возможностей установки ползунов.

Метод удобен для сварки массивных элементов из различных стальных сплавов от чугуна до высоколегированных.

Полуавтоматы для дуговой сварки и их основные узлы

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ ШВОВ

Методы контроля качества сварных соединений могут быть разделены на две основные группы: методы контроля без разрушения образцов или изделий – неразрушающий контроль; методы контроля с разрушением образцов или производственных стыков …

Наиболее распространенные виды дефектов в сварных швах

Надежность эксплуатации сварных соединений зависит от их соответствия нормативно-технической документации, которая регламентирует конструктивные размеры и форму готовых сварных швов, прочность, пластичность, коррозионную стойкость и свойства сварных соединений. Сварные соединения, выполненные …

Противопожарные мероприятия

Для предупреждения пожаров необходимо соблюдать следующие противопожарные мероприятия. Постоянно следить за наличием и исправным состоянием противопожарных средств (огнетушителей, ящиков с сухим песком, лопат, пожарных рукавов, асбестовых покрывал и т. д.). …

Особенности электрошлаковой сварки

Отсутствие дуги – главный отличительный признак этого метода. Электроэнергия передается шлаку, считающемуся проводником. Это способствует выделению нужного для расплавления тепла. Перед началом работы специальный электрод помещают в емкость с побочными продуктами. Способ сварки имеет такие особенности:

  • большое расстояние между деталями, расположенными вертикально;
  • отсутствие контакта сварочной ванны с кислородом (вся площадь остается под шлаком);
  • небольшой расход флюса, легирование соединения плавящимся электродом;
  • длительное пребывание шва в жидком состоянии, способствующее испарению газов.

Элементы конструкции шва

Конструктивные элементы сварного шва определены ГОСТом 2601. Нормативные документы дают определение, что такое сварочный шов, его геометрические параметры, перечисляют имеющиеся типы сварочных швов.

Фото: конструктивные параметры сварного шва

К таким элементам относятся форма и размер кромок после их подготовки.

Классификация сварочных швов

Имеются многочисленные типы и виды сварных соединений и сварных швов. Это вызвало потребность в их четкой классификации. Она разработана в зависимости от многих факторов. Классификация учитывает технологические особенности швов, их пространственное положение, размеры. Достоинством такого дифференцирования является применение обозначений на каждый тип сварного шва.

Существует много различных позиций, по которым имеется классификация, включающая существующие виды сварки и типы сварных соединений.

Положение шва в пространстве

Немаловажную роль играет расположение шва в пространстве.

Фото: классификация сварных швов в пространстве

Нижнее положение является самым выигрышным. Шов при этом получается прочным и надежным. При верхнем, который иначе называют потолочном, положении, сварщику приходится принимать неестественную позу. Долго сохранять ее весьма трудно. А ведь одним из условий получения качественного шва является непрерывность процесса.

Для повышения точности следует использовать короткую дугу, а ширину шва делать не превышающей диаметр электрода. Для выполнения потолочного шва требуется не только получение профильного образования, но и приобретение практических навыков при более благоприятных условиях.

При выполнении швов во всех положениях существует проблема стекания вниз расплавленного металла. Нижнее положение при этом является самым выигрышном. Потолочное и нижнее положения относятся к горизонтальным. Стекание металла, являющееся чрезмерным, уменьшают, снизив температуру нагрева. Это можно сделать, увеличив скорость передвижения электрода, или регулярно прерывать дугу, давая возможность остыть металлу.

Вертикальный шов часто встречается в конструкциях, но самым простым вариантом не является. Если шов расположен вертикально, то вниз устремляться будет не сварочная ванна целиком, а только отдельные капельки. Если сварка осуществляется по направлению сверху вниз, то эти капельки начнут быстро застывать, образуя своеобразную преграду. Поэтому вести сварку при вертикальном способе следует снизу вверх. Свариваемые детали при вертикальном положении должны быть надежно зафиксированы.

Протяженность шва

Сварочные швы и соединения разделяются по их протяженности. По этому признаку шов бывает сплошным и прерывистым. При выполнении прерывистого шва в нем предусмотрены определенные интервалы, имеющие постоянный размер. Сварные швы прерывистого характера бывают различными. Они так же, как непрерывные, могут быть односторонними и двусторонними.

Фото: разновидность протяженности сварного шва

Такая градация отражается на обозначении шва в чертежах. При этом вводится такое понятие, как шаг шва.

Форма поверхности

Виды сварных швов разделяются по форме, которая имеет их наружная поверхность.

Фото: швы по форме наружной поверхности

Каждый вид имеет свои преимущества. Играет роль, какую нагрузку выдерживает сварной шов. Когда предстоят статические нагрузки, то целесообразно применять выпуклый шов. Он имеет несколько слоев, что ведет к дополнительному расходу электродов и удорожанию сварочного процесса.

Если предстоит сварка тонких металлических листов, то лучше применять вогнутую форму. Если сварное изделие при эксплуатации будет подвергаться динамическим нагрузкам, то следует выполнять плоские швы или вогнутой формы. Такой выбор объясняется тем, что не будет большого перепада между поверхностями шва и основного материала.

В зависимости от условий эксплуатации типы сварных швов разделяются на рабочие и нерабочие. Рабочим предстоит выдерживать значительные нагрузки, что заставляет предъявлять к ним повышенные требования. Нерабочие просто осуществляют функцию соединения. Однако, если предполагается их использование при не совсем благоприятных погодных условиях, то необходим тщательный контроль за отсутствием трещин и внутренних пустот.

Когда предстоит сварка тонких металлических листов, то лучше выполнять ее ниточным швом. При наплавочном способе больше подойдет уширенный вариант.

Количество слоев

Виды швов в сварке зависят от количества выполняемых слоев. Однослойные швы выполняются за один проход, а многослойные являются многопроходными. Многослойный вариант используют для соединений, имеющих определенную конфигурацию.

Выполнение многопроходного шва является более сложным. Каждый новый слой следует накладывать быстро, пока не остыл предыдущий. К тому же надо успеть убрать шлак, образовавшийся ранее. На механические характеристики многослойного шва оказывает положительное действие то, что при наложении последующего шва, в предыдущем происходит отжиг.

Виды электрошлаковой сварки

Разновидности ЭШС по виду присадки, способу ее подачи:

  1. С использованием проволоки. Она подается в ванну расплава постепенно, сверху вниз, вслед за перемещающимися в одной горизонтальной плоскости электродами.
  2. С использованием пластин и токоподающих электродов круглой или прямоугольной формы. Пластины опускаются к зазору по мере необходимости образования расплава. В отличие от проволоки одномоментно образуют большой объем расплава.
  3. С использованием мундштука. По сути, это унификация первых двух способов. Токоподающие пластины фиксируются в определённом положении, флюс быстро прогревается. А к зазору по направляющему мундштуку подается проволока. Этот метод разработан для криволинейных швов.
Способы электрошлаковой сварки

Способы электрошлаковой сварки: а) с использованием проволоки; б) с использованием пластин и токоподающих электродов; в) с использованием мундштука.

Разновидности

Существует несколько методов электрошлаковой сварки, их все вы можете видеть на картинке ниже. Метод «а» — ЭШС-сварка с применением одного неподвижного электрода или с небольшими колебаниями. Метод «б» — сварка с применением двух электродов, совершающих колебательные движения. Метод «в» — сварка с применением пластинчатых электродов. Метод «г» — сварка с применением плавящегося мундштука.

виды электрошлаковой сварки

Все эти методы имеет свои особенности, достоинства и недостатки, поэтому в рамках этой небольшой статьи мы не будет рассказывать обо всех видах ЭШС сварки. Скажем только, что самый популярный метод — с применением одного, реже двух электродов, которые могут быть неподвижны или совершать колебательные движения.

Сферы применения

Технология считается узкоспециализированной. Ее применяют в судо- и автомобилестроении, создании мостов и других массивных конструкций. С помощью ЭШС сваривают опорные элементы прокатных станков, вес которых достигает 100 т. Технология может применяться при электрошлаковом переплаве. Ток в этом случае поступает не к присадочной проволоке, а к расплавляемому материалу. ЭШС не используют для:

  • работы с тонкостенными элементами, которые под шлаком полностью расплавляются;
  • формирования разнонаправленных соединений;
  • сварки слишком массивных деталей, которые невозможно охватить ползунами.

Область применения ЭШС

В современном мире электрошлаковая сварка внедрена на многих предприятиях не только нашей страны, но и в мире. Этот способ сварки применяется в тяжёлом и энергетическом машиностроении, кораблестроении, химическом машиностроении, авиационной промышленности.

При помощи ЭШС можно сваривать стали разных марок и классов. Это и сварка жаропрочных сталей, и сварка никелевых сплавов, алюминия, меди и сплавов на медной основе, сварка титана и титановых сплавов.

Изобретение и внедрение ЭШС позволило получать изделия и заготовки любой формы и практически любых габаритов из отливок и поковок, а также из относительно небольших размеров проката простой формы. Разработанные способы устранения деформаций после сварки делают возможным изготовление крупногабаритных сварных конструкций с требуемыми размерами.

Диапазон свариваемого металла способом ЭШС составляет 20-3000 мм. Практические результаты показали, что целесообразнее всего применение ЭШС при толщине свариваемого металла не менее 40мм.

Оборудования и материалы для ЭШС

Технология предполагает использование ограничительных ползунов из чистых медных сплавов и шлакообразующих флюсов. Их химический состав зависит от марки стали. На флюсе типа АН-8, АН-22 или АН-47, содержащим до 40% кремния, 20% марганца и 15% алюминия, производится сварка низколегированных углеродистых сталей. Шлаковую ванну для высоколегированных сплавов, чугуна создают путем расплавления фторидных флюсов АНФ-1, АНФ-9 с оксидом титана. Для нержавеющего нужен состав АН-45 с зерном до 1,6 мм. Безмарганцевые флюсы применяют для бронированных сплавов.

Оборудование электрошлаковой сварки

Преимущества и недостатки

Логичнее начать с достоинств ЭШС:

  1. Металл не окисляется под слоем шлаковой ванны, не нужно использовать газовое оборудование для создания безопасной атмосферы.
  2. Соединяемые детали равномерно разогреваются и медленнее остывают. Нагрев начинается на уровне флюса. Благодаря «шубе» сохраняется стабильная температура в процессе образования шва. Это благотворно сказывается на качестве соединения.
  3. Параметры токовой нагрузки меньше влияют на процесс образования шва, прогрев происходит за счет разогретого шлака. При прерывании подачи электричества процесс не прерывается.
  4. За один проход проваривается металл толщиной до 200 мм, не нужно делать много проходов, сокращается время сварки. При двух электродах допустимо соединять металл толщиной свыше 200 мм.
  5. Минимизируются затраты на расходные материалы, объем шлака составляет не более 5% от объема металла, затраты на электроэнергию небольшие, нет потерь, свойственных сварке на постоянном токе.
  6. Высокий коэффициент полезного действия. При минусе временных и денежных затрат – большой объем работ хорошего качества.
  7. Минимизируется человеческий фактор: автоматически выдерживается заданное расстояние электрода до детали.
  8. Сокращается время подготовительного этапа, разделки кромок не требуется. Заплавляется зазор между деталями.

Несколько минусов, которые нельзя скидывать со счетов:

  1. Вариативность швов уменьшается, методом ЭШС выполняют только вертикальные или сильно приближенные к ним швы.
  2. Процесс непрерывный, нельзя остановиться на середине шва, пострадает качество соединения.
  3. Высокая зернистость диффузионного слоя, при минусовых соединениях пластичность металла существенно снижается, шов приобретает хрупкость.

В промышленных масштабах электрошлаковая сварка экономически целесообразна при соединении толстых элементов. Для тонкостенных деталей расходы на оборудование окажутся слишком большими.

Оценка статьи:

loading.gif

Загрузка…

Что такое электрошлаковая сварка Ссылка на основную публикацию

Что такое электрошлаковая сварка
Сайт о сварке и родственных процессах

Видео: Электрошлаковая сварка, технология

Дополнительные материалы по теме:

Дополнительная информация

Параметры шва (ширину, глубину, внешний вид) можно менять, используя тот или иной режим. Главными факторами считаются:

  • места установки электродов;
  • скорость ведения сварки;
  • число электродов;
  • электрические параметры.

Дополнительные величины должны устанавливаться в соответствии с основными. Малейшие изменения отражаются на свойствах шва. При небольшой удельной силе тока электрошлаковая сварка протекает стабильно. С ее помощью можно соединять стержни с металлическими листами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *