Характеристика электрошлаковой сварки

  • 08 января
  • 38 просмотров
  • комментариев
  • 13 рейтинг
Оглавление: [скрыть]
  • Особенности процесса сваривания и типы ЭШ-сварки
  • Подготовка изделия к процессу сваривания
  • Осуществление возбуждения ЭШ-процесса
  • Материалы и оборудование при проведении ЭШС

Сваркой электрошлаковой называется процесс, в котором используется нагрев зоны плавления при помощи тепла ванны, включающей в свой состав шлак. Нагрев шлаковых масс осуществляется при помощи электротока. Образующиеся шлаковые массы препятствуют окислению и насыщению водородом металлических изделий в зоне окисления.

Схема устройства сварочного аппарата

Схема устройства сварочного аппарата.

Особенности процесса сваривания и типы ЭШ-сварки

Особенность электрошлаковой сварки — отличие в проведении сварочного процесса как в самом начале, так и в дальнейшем его протекании.

Положение шва при сварке стыковых

Положение шва при сварке стыковых.

Электроток проходит по цепи, состоящей из спецэлектрода, шлаковой массы в жидком состоянии и основного металла изделия. Прохождение электротока позволяет обеспечить плавление металла как основного, так и присадочного, помимо этого происходит плавление флюсового состава, который постоянно поступает в сварочную ванну. Образующаяся в сварной ванной шлаковая масса имеет меньшую плотность, что приводит к его всплытию в расплаве. Он в процессе проведения сваривания осуществляет защитную функцию, защищая расплавленный металл от воздействия атмосферы, одновременно с этим расплавленная шлаковая масса способствует очистке металла от вредных примесей.

На сегодняшний день разработано несколько технологий проведения сварки электрошлаковой.

Чаще всего применяется ЭШС при помощи проволочного и пластинчатого электрода, имеющего большое сечение.

Электрошлаковая сварка обладает следующими техническими и экономическими преимуществами:

Схема нагрева металла при электрошлаковой сварке

Схема нагрева металла при электрошлаковой сварке.

  • устойчивость процесса, которая мало зависит от рода электротока;
  • устойчивость процесса при кратковременном прерывании электротока;
  • высокая производительность;
  • экономичность сварочного процесса;
  • отсутствие спецподготовки кромок деталей;
  • отличное качество защиты сварного шва от воздействия воздуха;
  • высокая распространенность расходных материалов и невысокая их стоимость;
  • теоретическая возможность получения шва любой толщины за один проход.

Технология ЭШС имеет несколько недостатков, основными из которых являются следующие:

  • возможность проведения сваривания только в вертикальном или близком к нему положении;
  • недопустимость полной остановки сварочного процесса до конца сваривания;
  • образование крупнозернистой структуры металла в зоне сваривания и снижение ударопрочности сварного шва;
  • необходимость подготовки перед процессом сваривания технологических деталей.

ЭШС используется при сваривании прямых и кольцевидных стыков. Минимальная толщина изделий — 25-30 мм.

Вернуться к оглавлению

Подготовка изделия к процессу сваривания

Схема сварочного электрода

Схема сварочного электрода.

При сваривании металлических заготовок, имеющих толщину до 200 мм, их торец обрабатывается газорезательной машиной. Это делается для того, чтобы гребни и выхваты не превышали 2-3 мм, при этом максимально допустимое отклонение от прямого угла не должно быть более 4 мм. При сваривании заготовок, толщина которых превышает 200 мм, а также кольцевых швов предварительно проводят обработку стыкуемых поверхностей механическим способом.

Боковые поверхности изделий, изготовленных путем проката, зачищают от окислов и окалины при помощи наждачных кругов. Литые и кованые изделия подвергаются мехобработке на ширину в 80 мм от кромки свариваемого торца.

При сваривании соединений сдвиг кромок не должен быть более 2-3 мм. При сваривании деталей различной толщины более толстая деталь сострогается или на тонкую заготовку монтируют выравнивающую спецпластину, удаляемую после проведения процесса сваривания. Если электрошлаковая сварка используется для сваривания изделий разной толщины, применяются ступенчатые спецползуны. При проведении процесса сваривания перемещение кромок не должно быть больше 1-2 мм.

При сваривании кольцевидных изделий разность в диаметре стыкуемых деталей не должна превышать 0,5 мм, а сдвиг при проведении сварки не должен быть более 1 мм.

Для того чтобы получить точный размер изделия при сваривании его из заготовок, детали требуется собирать с небольшим допуском, который учитывает деформирование компонентов изделия при сварке. При сварке различают расчетный, сварочный и сборочный допуски. Сварочный допуск может в зависимости от изделия колебаться от 1 до 12 мм. При сборке ориентируются на сборочный допуск, который на начальном участке сварочного шва равен сварному, а в дальнейшем увеличивается на 2-4 мм на 1 м сварочного шва.

Вернуться к оглавлению

Осуществление возбуждения ЭШ-процесса

Схема процесса электрошлаковой сварки

Схема процесса электрошлаковой сварки.

Пригодность заготовок к свариванию определяет качество обработки торцов и боковой поверхности, по которой происходит перемещение устройств, участвующих в формировании сварного шва.

Формирование шва происходит путем применения водоохлаждаемых ползунков и медных прокладок. Для запуска процесса сварки используется входной карман и входная планка.

Возбуждение процесса начинается расплавлением флюсовой массы и нагревом образованной шлаковой ванны до рабочей температуры.

При осуществлении ЭШС наведение ванны осуществляется несколькими способами:

  • твердый старт, при котором плавление флюсовой массы осуществляется при помощи тепла электродуги во входной планке, после чего проводится шунтирование добавляемой флюсовой массы;
  • жидкий старт: процесс начинается при помощи добавления в пространство свариваемых деталей жидкой флюсовой массы, которая предварительно расплавляется в печи.

При использовании твердого старта применяются токи более высокого напряжения, чем при стабильном ЭШ-процессе. Для облегчения получения электродуги на дно входной планки засыпается порошкообразный металл, металлостружка или термитная смесь.

В процессе сваривания используются специальные расходные сварочные материалы.

Вернуться к оглавлению

Материалы и оборудование при проведении ЭШС

Моделирование сварочных процессов

Моделирование сварочных процессов.

Флюсовые составы, применяемые при проведении ЭШС, должны отвечать определенным требованиям. Среди этих требований основными являются:

  • быстрый и легкий запуск электрошлакового процесса при использовании напряжения с широким диапазоном значений;
  • обеспечение хорошего проплавления кромок стыкуемых заготовок и качественное формирование сварного шва;
  • расплавленная флюсовая масса не должна протекать в зазоре кромок и формирующих сварной шов устройств;
  • образующийся шлак должен легко удаляться с поверхности шва;
  • способность предотвращения появления пор и нежелательных включений при формировании шва.

Для осуществления ЭШС используют плавленые флюсовые массы. При проведении процесса с участием углеродистой или низколегированной стали с обычной прочностью используют флюсы АН-8, АН-8М и АН-22. Эти флюсы характеризуются невысокой скоростью проведения процесса сваривания. Отличные показатели скорости и качества имеет процесс, осуществляемый с использованием флюса АН-348-В, который обладает большой электропроводной способностью и относительно малой температурой плавления. Отличное качество шва обеспечивает на низколегированной стали использование в сварочном процессе флюса с маркировкой АН-47.

Для сварки изделий, изготовленных из легированной стали высокой прочности, используется флюс марки АН-9. При сваривании изделий из высоколегированной стали применяются флюсы марки АНФ-1, АНФ-7 и флюс 48-ОФ-6. При использовании стали, обладающей коррозионно-устойчивыми свойствами, применяется флюс с маркировкой АН-45.

Для начала процесса сваривания применяется АН-25. Этот состав обладает высокой электропроводностью как в твердом состоянии, так и в жидком. При сваривании изделий из чугуна применяется составы с маркировкой АНФ-15 и АНФ-75.

https://www.youtube.com/watch?v=rb-JWbTwxjg

При проведении сваривания в качестве электрода применяется электродная проволока сплошного сечения, имеющая диаметр 3 мм. Выбор химсостава электродного металла полностью зависит от состава свариваемого металла. Лучшим вариантом является использование проволоки, состав которой идентичен составу свариваемого металла. Такая однородность обеспечивает оптимальные характеристики образующегося сварного соединения. Для этой цели в качестве электрода применяют пластины и стержни, изготовленные из того же сплава, что и основные детали.