>>> Перейти на мобильную версию сайта >>>

Учебное пособие

Сварка

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка является самым высокопроизводительным способом автоматической сварки металла значительной толщины.

Электрошлаковой сваркой называется сварка плавлением, при которой для нагрева свариваемых кромок н электродной проволоки используется теплота, выделяющаяся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак.

Рис. 67.

Схема электрошлаковой сварки представлена на рис. 67. В пространство между свариваемыми кромками 1 изделия и шлакоудерживающими приспособлениями (медными ползунами 2, начальными планками 3) вводятся флюс и электродная проволока. Процесс сварки начинается с возбуждения дуги между электродной проволокой и начальной планкой.

Теплотой дуги расплавляются флюс и электродная проволока. Образуется ванна расплавленного металла 4, покрытая слоем жидкого шлака 5. Сварочный ток, проходя через расплавленный шлак, нагревает его до температуры 1600 ... 1700° С. Электродная проволока, находясь в ванне нагретого шлака, плавится, и дуга гаснет. Дальнейший бездуговой процесс плавки происходит за счет теплоты, выделяемой в шлаке сварочным током. По мере заполнения шва металлом медные ползуны, охлаждаемые проточной водой, перемещаются снизу вверх и формируют сварной шов.

Применяя электрошлаковую сварку несколькими электродными проволоками или электродами в виде ленты, можно сваривать кромки изделия практически любой толщины. Таким образом разрешена проблема однопроходной сварки толстого металла.

Рис. 68.

Важным преимуществом электро-шлаковой сварки является возможность сварки швов сложной конфигурации (рис. 68), при этом электродная проволока 3 подается через плавящийся мундшук 2, форма которого соответствует форме свариваемого шва 1. Мундштук плавится вместе с электродной проволокой, заполняя свариваемый шов металлом.

Качество металла шва получается значительно выше, чем при автоматической сварке под флюсом. Это объясняется постоянным наличием над металлом шва жидкой фазы металла и нагретого шлака, что способствует более полному удалению газов и неметаллических включений. Резко снижается влияние на качество шва влажности флюса, ржавчины и различных загрязнений свариваемых кромок изделия. Трудоемкость операций по подготовке изделия под сварку снижается за счет исключения работ по разделке и подготовке кромок к сварке. Кромки обрезают кислородной резкой под прямым углом к поверхности свариваемых листов. Удельный расход электроэнергии, флюса и электродной проволоки сокращается, так как процесс протекает в замкнутой системе при небольшом количестве флюса и полном использовании электродного металла. Увеличенный вылет электродной проволоки и значительные плотности тока обеспечивают высокую производительность наплавки, достигающую 27 кг/ч, в то время как при автоматической сварке под флюсом она составляет 12 кг/ч, а при ручной — только 2 кг/ч. Расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла уменьшается вдвое, а расход флюса — в 20 ... 30 раз по сравнению с автоматической сваркой под флюсом.

Производительность электрошлаковой сварки превышает производительность автоматической сварки под флюсом в 7 ... 10 раз, а при большой толщине свариваемых кромок она в 15 ... 20 раз выше производительности многослойной автоматической сварки. Постепенный подогрев свариваемых кромок и замедленный нагрев околошовной зоны уменьшают возможность образования в ней закалочных структур. Поэтому при электрошлаковой сварке самозакаливающихся сталей образование закалочных трещин менее вероятно. Освоение электрошлаковой сварки позволило заменить громоздкие и тяжелые цельнолитые и цельнокованые станины и корпуса более легкими и компактными сварнолитыми и сварноковаными.

Для производства электрошлаковой сварки разрабатаны три типа аппаратов:

1. рельсовые аппараты, перемещающиеся по вертикальным рельсам или направляющим вдоль свариваемого шва. К ним относятся аппараты А-372Р, А-433Р и А-681;
2. безрельсовые аппараты, движущиеся по свариваемому изделию и связанные с ним механическим креплением (аппараты А-306М и А-340М;
3. шагающие магнитные аппараты, перемещающиеся по свариваемому изделию с помощью системы шагающих электромагнитов.

Источниками питания многоэлектродных аппаратов для электрошлаковой сварки являются трехфазные сварочные трансформаторы ТШС-1000-3 и ТШС-3000-3 конструкции Института электросварки им. Е. О. Патона. Они обеспечивают в каждой фазе сварочный ток соответственно в 1000 и 3000 А. Первичная и вторичная обмотки трансформаторов состоят из секций с отводами; это позволяет изменять вторичное напряжение от 38 до 54 В.

Трансформаторы работают с принудительным охлаждением (ТШС-1000-3— воздушное, а ТШС-3000-3 — водяное). При отсутствии этих трансформаторов можно применять трансформаторы ТСД-500, ТСД-1000-3, ТСД-2000, СТН-750 и др.

Электрошлаковой сваркой можно выполнять не только стыковые, но и тавровые, угловые и кольцевые соединения. Например, при сварке кольцевых стыков котельных барабанов применяют трехэлектродные айпараты А-385 и А-401. При толщине стенок кольцевого стыка 90 мм и внутреннем диаметре 1300 мм аппаратом А-385 шов заваривается за один проход примерно за 2 ч. Многослойная автоматическая сварка под флюсом потребовала бы 10 ... 12. ч. Для сварки прямолинейных швов применяют двухэлектродный аппарат А-372Р, работающий на сварочных токах 400... 1000 А при напряжении 48 ... 50 В и скорости подачи электродной проволоки 150 ... 500 м/ч.

Сварка изделий толщиной до 150 мм производится аппаратом А-681. Применяется электродная проволока марок Св-10Г2 или Св-10ГА диаметром 2 ... 3 мм. Аппарат имеет подающий механизм ПШ-54. Масса аппарата — 8 кг. Малая масса, простота установки, настройки и эксплуатации позволяют широко применять аппарат А-681 при строительномонтажных работах.