Технология электрошлаковой сварки – ЭШС. Лекция 25

1.

Лекция 25. Технология электрошлаковой
сварки – ЭШС.

2.

• Электрошлаковая сварка – сварка плавлением, при
которой для нагрева металла используется теплота,
выделяющаяся при прохождении электрического
тока через расплавленный электропроводный
шлак. При электрошлаковой сварке почти вся
электрическая мощность передается шлаковой
ванне, а от нее – электроду и основному металлу.
• При этом расплавленный флюс служит защитой от
вредного воздействия окружающей среды и
средством металлургического воздействия на
расплавленный металл.
• Температура расплавленного шлака составляет
около 2000 °С, что обеспечивает плавление
основного и электродного металла.
Электрошлаковый процесс, как источник энергии
для сварки, характеризуется наибольшей
площадью нагрева и наименьшей
сосредоточенностью энергии в зоне нагрева.

3.

Классификация:
- по виду электрода – проволочным
электродом, пластинчатым электродом,
плавящимся мундштуком;
- количеству электродов с общим
подводом сварочного тока – одно-,
двух- и многоэлектродная;
- наличию колебаний электрода – без
колебаний и с колебаниями.

4.

Схема ЭШС
Электрод 1 и основной металл 2 связаны электрически через расплавленный шлак 3. За счет
теплоты, выделяемой в шлаковой ванне при прохождении электрического тока, металл электрода и
кромки основного металла оплавляются и стекают на дно расплава, образуя металлическую ванну 4. В
начале процесса сварки возбуждается электрическая дуга, после расплавления флюса под действием
дуги и образования шлаковой ванны жидкий флюс заливает и гасит дугу, и дуговой процесс переходит в
электрошлаковый.
Свариваемые детали собирают вертикально без скоса
кромок, с зазором 20–40 мм. Для формирования шва и
удержания жидкого металла и шлака от вытекания
применяют специальные формующие устройства –
подвижные или неподвижные медные ползуны 5,
охлаждаемые водой 6, или остающиеся пластины.
Кристаллизующийся в нижней части металлической ванны
расплавленный металл образует шов 7.

5.

• Преимущества ЭШС:
- металл практически любой толщины можно
сваривать за один проход, поэтому
производительность сварки в 5–15 раз выше,
чем при многослойной автоматической сварке
под флюсом, при этом, как правило, не
требуется разделки кромок;
- вертикальное положение металлической
ванны, повышенная температура ее верхней
части и значительное время нахождения
метал-ла в расплавленном состоянии
способствуют удалению газов и
неметаллических включений из металла шва;
- малый расход флюса, обычно не более 5 %
от массы наплавленного металла.
Электрошлаковую сварку применяют для
сварки сталей, алюминиевых и титановых
сплавов.
Недостатки ЭШС:
значительный
перегрев
металла
околошовной зоны, что приводит к
снижению пластических свойств, поэтому
требуется, как правило, последующая
высокотемпературная
обработка
для
получения
требуемых
механических
свойств сварного соединения.
- электрошлаковая
сварка
технически
возможна при толщине металла более 16
мм и, как правило, экономически выгодна
при сварке металла толщиной более 25 мм.
- этот вид сварки позволяет выполнять
только вертикальные швы.
-

6.

Основные виды сварных соединений, выполняемых
электрошлаковой сваркой: а, б – стыковые, в, д –
тавровые, г – угловые, е – переменного сечения
Применение электрошлаковой
сварки вносит коренные изменения
в технологию производства
крупногабаритных изделий:
появляется возможность замены
крупных литых или кованых деталей
сварно-литыми или сварноковаными из более мелких деталей.

7.

К основным параметрам
электрошлаковой сварки
относятся:
- скорость сварки,
- сварочный ток,
- скорость подачи электродов,
напряжение сварки,
- толщина металла, приходящегося
на один электрод,
- расстояние между электродами.
Вспомогательные
параметры режима:
- зазор между кромками,
- глубина шлаковой ванны,
- состав флюса,
- скорость поперечных
колебаний электрода,
- вылет электрода,
- сечение проволоки и др.

8.

Параметры режима сварки ЭШС
Сварочный ток, величина которого определяется типом электрода, число
электродных проволок, их диаметр и сечение пластинчатых электродов или
плавящихся мундштуков, скорость подачи электродов и другие параметры
выбирают таким образом, чтобы получить скорость и напряжение сварки,
обеспечивающие устойчивость процесса и требуемые размеры и форму шва.
При использовании электродных проволок глубина шлаковой ванны
обычно 25–70 мм, скорость подачи проволоки 100–150 м/ч, скорость
возвратно-поступательного движения электродов 25–40 м/ч, сухой вылет
электрода 60–80 мм.

9.

Для электрошлаковой сварки
используют обычные флюсы,
например, АН-348А, ФЦ-7, а также
специальные флюсы, образующие
электропроводный расплав с
заданными технологическими
свойствами:
-вязкостью,
-электропроводностью,
-температурой плавления и т.д. (АН8, АН-22 и др.).

10.

Сварку
пластинчатым
электродом
применяют для сравнительно коротких швов
высотой до 1,5 м.
Вместо
пластин
можно
применять
расходуемые электроды, т.е. стержни круглого,
квадратного и других сечений. В этом случае
значительно упрощается аппаратура для
сварки. Сварка плавящимся мундштуком как
бы объединяет способы сварки проволочными
и пластинчатыми электродами.
В пластинчатом электроде делают пазы или
к нему приваривают трубки для подачи
электродных проволок. При сварке пластина
остается неподвижной и является плавящимся
мундштуком, по которому подается проволока.
Этим способом можно сваривать швы
сложного криволинейного профиля.

11.

Заготовки под сварку собирают с зазором
(обычно 30 мм), учитывая усадки стыка при
сварке и после нее. Для плотного прилегания
ползунов и формирующих устройств к
кромкам стыка последние зачищают от
заусенцев и окалины на ширину до 100 мм.
Для вывода за пределы шва усадочной
раковины в конце шва устанавливают
выходные планки, а для вывода непроваров в
начале шва – входные планки, которые после
сварки удаляются резкой. Для начала сварки в
карман, образованный входными планками,
засыпают флюс, возбуждается дуговой
процесс до получения шлаковой ванны
требуемой величины. После этого дуга
шунтируется шлаком, и процесс переходит в
бездуговой – электрошлаковый.