Возникновение электрошлаковой (ЭШС) было обусловлено потребностью автоматизировать процесс сварки под флюсом вертикальных швов. В ИЭС, разрабатывая способ получения вертикальных швов с принудительным формированием, обнаружили, что при глубине шлаковой ванны более 40 мм и её перегреве дуговой процесс становится неустойчивым и даже прекращается, однако при этом электродный металл, флюс и кромки свариваемых заготовок плавятся. В 1949 г. на основании этого эффекта была разработана ЭШС.
Электрошлаковая сварка (ЭШС) нашла широкое применение при изготовлении изделий металлургического, прокатного и энергетического оборудования, в котло-, гидро- и прессостроении, в строительстве и т.д. С помощью этого способа сварки выполняются конструкции из углеродистых и легированных сталей, титана, алюминия, меди и их сплавов. Диапазон свариваемых толщин металла составляет 20-2500 мм.
Современная оснащённость ЭШС такова, что позволяет решать практически любые задачи промышленности на самом высоком техническом уровне. Причём, как показал многолетний опыт, эффективность применения ЭШС в значительной степени зависит от правильного выбора сварочного оборудования, а также рационального решения вопросов техники сварки и применения соответствующей технологической оснастки.
1. Описание процесса
Электрошлаковая сварка — процесс образования неразъёмного соединения, при котором расплавление основного и присадочного металла осуществляется за счёт теплоты, выделяемой при прохождении электрического тока через расплавленный флюс. При этом слой расплавленного флюса служит защитой металла сварочной ванны от взаимодействия с кислородом и азотом воздуха. Схемы процесса и установка ЭШС приведены на рис.
Трехэлектродная установка VUZ-ETZ-450 (а) и основные схемы процессов электрошлаковой сварки (б-ж): б — сварка одним электродом металла толщиной до 60 мм; в — трёхфазная сварка металла толщиной 450 мм тремя электродами с возвратно-поступательным движением; г — многоэлектродная сварка металла практически неограниченной толщины; д — сварка пластинчатыми электродами; е — сварка плавящимся мундштуком, ж — контактно-шлаковая сварка стержней
Шлаковая ванна образуется (наводится) путем расплавления флюса, заполняющего пространство между кромками основного металла и специальными охлаждаемыми водой приспособлениями — ползунами, плотно прижатыми к поверхности свариваемых деталей.
Флюс плавится дугой, возникающей в начальный период сварки между основным металлом и электродной проволокой. После расплавления определенного количества флюса дуга шунтируется расплавленным шлаком и гаснет. Длина шлаковой ванны практически равна толщине основного металла, а ширина определяется зазором между свариваемыми кромками. Глубину шлаковой ванны выбирают в зависимости от технологических условий (состава основного металла, режима сварки и др.).
MIG MAG TIG сварка, установка ванн и душевых поддонов, соединение ...
... электродом в среде инертных газов. Данные виды сварки могут использоваться для сварки углеродистых, легированных и цветных металлов. При этом толщина свариваемых изделий и деталей может изменяться в больших ... возникнуть трудности. В жилых домах, построенных за последние пару десятилетий, канализационная труба ванны в основном располагается над полом. В нее опущено и колено сифона умывальника. Если ...
Необходимая для осуществления шлакового процесса энергия, получается, от источника питания с жёсткой характеристикой переменного или постоянного тока, подсоединяемого к основному металлу и плавящемуся электроду (электродам), вводимому в зазор между свариваемыми кромками и погруженному в шлаковую ванну. Электрод располагают посередине шлаковой ванны или перемещают в зазоре от одной поверхности свариваемых деталей к другой. Ток к электроду подводится при помощи мундштука.
Проходя через шлаковую ванну, ток нагревает ее до температуры ~2000 °С, которая выше температуры плавления основного и электродного металлов.
Шлак расплавляет кромки основного металла и электрод, который подается в шлаковую ванну со скоростью, равной скорости его плавления. Расплавленные электродный и основной металлы стекают на дно шлаковой ванны, образуя сварочную (металлическую) ванну. По мере удаления источника нагрева происходит кристаллизация металла сварочной ванны. Расплавленный шлак, находящийся над металлической ванной, достаточно надежно защищает металл от воздействия воздуха. По мере заполнения зазора между свариваемыми кромками мундштук при помощи специального привода передвигается вдоль свариваемого изделия.
Шлаковая ванна, наведенная в начале сварки, по мере формирования шва перемещается от его начала по детали к концу; при этом, соприкасаясь с охлаждёнными ползунами, образует на них тонкую шлаковую корку, исключая непосредственный контакт расплавленного металла с поверхностью ползуна.
Расход флюса при этом способе сварки невелик и не превышает 5 % массы наплавленного металла. Ввиду малого количества шлака легирование наплавленного металла происходит в основном за счёт электродной проволоки. При этом доля основного металла в сварном шве может быть снижена до 10-20 %.
По сравнению со сварочной дугой шлаковая ванна является менее концентрированным источником теплоты, поэтому ЭШС характеризуется более медленным нагревом и охлаждением. Значительное время пребывания металла в расплавленном состоянии способствует улучшению условий удаления газов и неметаллических включений из металла шва.
Электрошлаковый процесс протекает устойчиво даже при плотностях тока j ~ 0,1 А/мм 2 (при ручной дуговой сварке покрытыми электродами j = 10-30 А/мм2 ; при автоматической под слоем флюса j = 200 А/мм2 ; при сварке плавящимся электродом в защитных газах j = 400 А/мм2 ), поэтому возможно использование электродов достаточно большого сечения.
Электрошлаковую сварку, как правило, ведут при вертикальном положении изделий. Зеркало сварочной ванны, как и при сварке в нижнем положении, расположено горизонтальной плоскости, а перемещение расплавленного электродного и основного металлов происходит в направлении сил тяжести.
Обычно сварка начинается в прикрепленном к нижней части стыка металлическом кокиле длиной 50-100 мм, где побуждается дуговой процесс. Для того чтобы вывести шлаковую ванну и предотвратить образование усадочных трещин и рыхлоты в конце шва, на изделии устанавливают выходные планки длиной около 100 мм.
Технология сварки металлов
... снижении пластичности. 2. Технология сварки металлов сталь электродуговой сварка пайка Сварка - технологический процесс получения неразъемных соединений ... шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Металлическая и шлаковые ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги сварочная ванна ... стали - Низкий отпуск проводится при температуре 150-200о С. В результате снимаются ...
Основные виды соединений, выполняемых электрошлаковой сваркой, приведены на рис.
Начальные (1) и выходные (2) планки, применяемые при электрошлаковой сварке
Виды соединений, выполняемых электрошлаковой сваркой: а — стыковые; б — тавровые; в — угловые; д — толщина металла; b — ширина зазора; b ш — ширина шва
Схема электрошлаковой сварки кольцевого шва: а — сварка средней части шва; б — замыкание шва; 1 — выходной кокиль; 2 — разделка начала шва для его замыкания; 3 — заходная планка; б — угол перемещения ползуна к началу замыкания; h — высота подъёма аппарата к началу замыкания шва
Электрошлаковая сварка позволяет выполнять не только прямолинейные, но и кольцевые швы. Вращение изделия осуществляется на роликовой опоре или другим способом.
2. Технологические параметры процесса
Сущность метода принудительного формирования состоит в искусственном охлаждении поверхности металлической ванны.
Основное назначение шлаков при (ЭШС) — преобразование электрической энергии в тепловую. Поэтому основной характеристикой шлаков является их электропроводность и зависимость её от температуры.
Если бы существовал шлак, не изменяющий своей проводимости в зависимости от температуры, то его сравнительно легко можно было бы использовать для целей сварки. Всегда можно подобрать такое напряжение, которое, будучи приложенным к постоянному сопротивлению, вызовет выделение в этом сопротивлении требуемой мощности и, следовательно, будет поддерживать в нём требуемую температуру. В действительности проводимость расплавленных шлаков резко повышается с ростом температуры, а ниже определённой температуры шлаки практически являются непроводниками. Это обстоятельство усложняет стабилизацию процесса.
Некоторые шлаки, содержащие двуокись титана, являются хорошими проводниками даже в твёрдом состоянии при комнатной температуре. Такого рода шлаки обладают электронной проводимостью, в отличие от ионной проводимости шлаков, находящихся в жидком состоянии.
В отличие от дуговой сварки под флюсом при электрошлаковой сварке почти вся электрическая мощность передаётся шлаковой ванне, а от неё электроду и основному металлу. Условием стабильности процесса является постоянство температуры шлаковой ванны, иначе говоря, равенство получаемого и отдаваемого тепла.
Одним из препятствий, возникающих при практическом применении электрошлакового процесса, является возможность появления дугового разряда между электродом и свободной поверхностью шлаковой ванны либо, чаще всего в глубине шлаковой ванны. Такой разряд бывает очень неустойчивым, и появление его при электрошлаковой сварке может привести к образованию дефектов шва.
Для предупреждения дугового разряда сварку нужно вести в условиях, противоположных условиям стабилизации дугового разряда: в глубокой шлаковой ванне, на переменном токе, при низком напряжении холостого хода и с применением шлаков с низкими стабилизирующими свойствами. Эти меры затрудняют появление дугового разряда и увеличивают устойчивость электрошлакового процесса.
Дипломная работа сварка цветных металлов и их сплавов
... и Н.Г.Славянов первыми применили «дугу Петрова» для сварки. Интенсивная разработка новых способов сварки и их ... металлов, как, например, медь и алюминий, это усилие значительно растёт, и процесс ... он,— после 35 лет работы по мостам толкнуло меня ... металле шва. Сульфид железа в период кристаллизации сварочной ванны образует эвтектику FeS – Fe, имеющую меньшую, чем сталь, температуру плавления (940°C) и ...
Однако при чрезмерном ухудшении условия устойчивости дугового разряда, бывают случаи нарушения устойчивости электрошлакового процесса вследствие, например, случайного вытекания шлаковой ванны. Для восстановления шлаковой ванны требуется достаточно устойчивый дуговой разряд при мелкой ванне и быстрое снижение его устойчивости при глубокой ванне. Этого можно достичь, применяя электрод малого диаметра, увеличивая зазор между кромками или изменяя соответствующим образом напряжение холостого хода сварочного трансформатора. Увеличение зазора экономически невыгодно.
Применение шлаков на основе фтористого кальция, обладающих большой электропроводностью, значительно сокращает время, необходимое для перехода от дугового процесса к электрошлаковому.
Чтобы электродный металл надёжно сплавлялся с основным, поверхность последнего должна быть предварительно оплавлена и иметь температуру, близкую к температуре плавления. Кроме того, поверхность металла должна быть надёжно защищена от окисления. При дуговой сварке в нижнем положении расплавление кромок и заполнение разделки металлом происходит, как правило, не одновременно. Металл из полости, выплавляемой дугой, отбрасывается назад, а полость заполняется лишь после отвода дуги. При сварке вертикальных швов это явление выражено ещё более отчётливо; металл кромок, оплавляемых дугой или шлаком, стекает вниз, образуя общую ванну с электродным металлом. В результате оплавления кромок над металлической ванной всегда образуется незаполненная металлом полость.
В тех случаях, когда кромки основного металла начинают плавиться значительно выше поверхности металлической ванны, кромки, находящиеся непосредственно над ванной, могут оказаться охлаждёнными ниже температуры плавления. В этом случае возможно так называемое несплавление. Его не следует смешивать с непроваром кромок, когда они остаются нерасплавленными. При несплавлении кромки оказываются оплавленными, но они не сплавляются с металлом шва.
Несплавление становится возможным при слишком высоком напряжении сварки, чрезмерно глубокой шлаковой ванне и при использовании шлаков, мало меняющих свою электропроводность и вязкость с температурой. При нормальных характеристиках шлаков и правильно выбранных режимах сварки преждевременному оплавлению препятствуют тепло- и электроизоляционная прослойка, образуемая шлаком у холодных кромок изделия. Благодаря ей ток между электродом и металлической ванной проходит как бы в изолированной трубке и нагрев кромок даже при больших межэлектродных промежутках начинается у самой поверхности металлической ванны.
Большая часть тепла, выделяющегося в шлаке, переносится в ванну электродным металлом. Почти вся тепловая энергия передаётся основному металлу через поверхность металлической ванны.
Если напряжение сварки держать выше, чем необходимо для расплавления электрода и кромок основного металла, то избыток тепла в шлаковой ванне идёт на увеличение проплавления кромок. Если в этом нет надобности, то это тепло можно использовать на плавление присадочного материала. Его можно подавать в виде проволоки, так же как и электрод, либо отдельными мелкими кусками.
Технологические основы процесса сварки металлов и сплавов (её ...
... не только для сварки, но и для наплавки и резки металлов. Другой русский изобретатель Славянов, ... До практического применения дуги для целей сварки прошло 80 лет. Н.Н.Бенардос впервые применил электрическую дугу между угольным электродом и металлом для сварки. Он применил созданный им способ ...
С уменьшением диаметра электрода межэлектродный промежуток уменьшается и опасность несплавления резко снижается. Ещё большее влияние на величину межэлектродного промежутка и характер плавления основного металла оказывают колебания электрода в горизонтальном направлении.
Рентгенографические исследования и осциллографироваие процесса электрошлаковой сварки на различных режимах показали, что металл переносится с электрода в металлическую ванну в виде капель. Размеры капель тем больше, чем меньше сварочный ток, выше напряжение между электродами и металлической ванной и чем больше глубина шлаковой ванны. Наоборот, понижение напряжения сварки, уменьшение глубины ванны и увеличение тока способствуют мелкокапельному переносу электродного металла в сварочную ванну.
При больших скоростях подачи электрода, обычных при сварке малоуглеродистых сталей, низком напряжении или малой глубине шлаковой ванны капли металла могут соединяться с металлической ванной раньше, чем отделяться от электрода. Такое металлическое соединение электрода с ванной существует очень короткое время; оно почти мгновенно разрушается под действием электродинамических усилий, возникающих в проводнике и резко увеличивающихся с возрастанием плотности тока. Однако вследствие большой частоты замыканий среднее время прохождения тока через металл может составлять значительную долю общего времени сварки. Это явление не носит характера короткого замыкания. Общая проводимость зоны сварки в момент замыкания возрастает всего в 1,5 — 1,7 раза. Мощность, в зависимости от характеристики источника питания, изменяется незначительно или возрастает.
В таком же направлении изменяют характер электрошлакового процесса перемещения электрода в шлаке в горизонтальном направлении. Соприкасаясь с более холодными объёмами шлака, электрод плавится на большой глубине, и при определённых режимах капли не успевают отделяться от конца электрода до замыкания с металлической ванной.
Электрошлаковый процесс может протекать одинаково устойчиво как на постоянном, так и на переменном токе. Род сварочного тока оказывает существенное влияние на ход металлургических процессов, протекающих в шлаковой ванне.
3. Классификация разновидностей электрошлаковой сварки
Различают две основные группы приёмов электрошлаковой сварки: 1) со свободным формированием сварочной ванны и 2) с принудительным формированием её. Кроме того, возможно деление по другим признакам: по роду тока, характеристике источника питания, степени механизации и многим другим показателям.
Электрошлаковая сварка с принудительным формированием может выполняться различными приёмами, зависящим от типа электродов, способа введения их в разделку и подвода к ним сварочного тока. Из них в настоящее время применяются: сварка проволокой, сварка электродом большого сечения, сварка плавящимся мундштуком и стыковая электрошлаковая сварка (контактно-шлаковая).
Для сварки металла большой толщины электроду следует придавать колебательные движения в направлении толщины металла либо увеличивать число электродов или изменять их сечение. Очень часто применяется сочетание этих приёмов.
Автоматическая сварка под флюсом
... удобных для удержания флюса. Экономически целесообразнее сваривать под флюсом металл толщиной от 1,5-2,0 до 60 мм. Нецелесообразно сваривать конструкции с короткими швами. Способ электрошлаковой сварки широко используют в промышленности для соединения металлов ...
При сварке с колебаниями число электродов обычно не превышает трёх, во избежание чрезмерного усложнения аппаратуры. При сравнительно коротких швах мундштуки можно вводить в разделку не сбоку, а сверху. В этом случае число электродов может быть большим трёх. В обоих случаях мундштуки вместе с подающим механизмом движутся вверх со скоростью образования шва.
Наряду с электродами сплошного сечения может быть применена так называемая порошковая проволока или трубчатый электрод с целью дополнительного легирования металла шва.
Если мундштуки сделать из того же (примерно) материала, что и электродные проволоки, и подающий механизм при сварке не поднимать, то мундштуки при подходе к ним шлаковой ванны будут плавиться и переходить в шов. Этот приём электрошлаковой сварки называется сваркой плавящимся мундштуком.
При сварке тремя пластичными электродами, мундштуки отсутствуют, а механизм вертикального перемещения с неподвижно закреплённым в нем электродом движется вниз навстречу шву.
Электроды большого сечения могут иметь самую разнообразную форму поперечного сечения: прямоугольную, кольцеобразную (для сварки цилиндрических деталей) или фасонную. Для уплотнения слитков, отливки, переплавки и других видов работ с большим количеством переплавляемого металла могут применяться электроды из брикетированной стружки и других отходов. В некоторых случаях для регулирования проплавления кромок могут применяться полые электроды, заполненные металлической крупкой.
Стыковая электрошлаковая сварка, или, как её называют, контактно- шлаковая, отличается тем, что при ней отсутствует присадочный металл; ток пропускается между свариваемыми частями. При этой схеме свариваемые поверхности занимают горизонтальное положение; шлаковая ванна находится между нижней деталью и верхней. При пропускании тока через шлак свариваемые поверхности оплавляются, а над нижней поверхностью образуется ванна расплавленного металла. После этого свариваемые части сближаются; шлак вытесняется из пространства между ними, расплавленный металл затвердевает, и детали оказываются сваренными между собой. Момент выключения тока может иногда предшествовать осадке свариваемых деталей.
Сварка проволокой в настоящее время широко применяется в промышленности. Она даёт возможность получать швы различной формы с достаточно равномерным проваром заданной ширины. Проволокой можно сварить металл толщиной от 20 до 500-600 мм при любой длине шва.
Пластинчатыми электродами сваривают прямолинейные швы любой толщины и сравнительно небольшой длины (до1-1,5 м).
Применительно к коротким швам сварка пластинами удобнее сварки проволоками с колебаниями, так как аппаратура для неё проще и надёжнее. Кроме того, при сварке пластинами не требуется свободного места перед стыком. Важным преимуществом этого способа является возможность использования в качестве электродов таких материалов, как чугун, из которого нельзя или затруднительно изготовить проволоку.
Сварка плавящимся мундштуком может применяться для металла любой толщины при длине шва до 3 м, а в случае необходимости — и более. Она, как и сварка пластиной, не требует свободного места сбоку от стыка и, кроме того, допускает ограничение места над стыком. Характерной особенностью её является возможность сварки швов сложного криволинейного профиля.
Аппаратура для сварки плавящимся мундштуком состоит из одного подающего механизма переносного типа, устанавливаемого, как правило, непосредственно на изделие. Это делает её удобной для сварки мелких швов, для которых другие способы невыгодны.
Дипломная работа дуговая наплавка
... плавящимися) электродами Дуговая наплавка самозащитными порошковыми проволоками Электрошлаковая наплавка Плазменная наплавка Лазерная наплавка Электронно-лучевая наплавка Индукционная наплавка Газопламенная наплавка Ручная дуговая наплавка. Ручная дуговая наплавка может ... приемы снижения доли основного металла в наплавке, в частности уменьшают энергию сварки (наплавка на малых токах), увеличивают ...
4. Особенности электрошлакового процесса
Электрошлаковая сварка с принудительным формированием отличается от дуговой сварки как ручной, так и автоматической, рядом особенностей, которые необходимо учитывать и использовать при применении этого способа.
При прохождении электрического тока через шлак не происходит такого интенсивного выделения газов, сопровождающегося разбрызгиванием шлака, как при дуговой сварке. При установившемся электрошлаковом процессе разбрызгивания шлака не происходит вовсе. Это позволяет вести сварку с открытой поверхностью шлаковой ванны. Подача шлака в ванну ограничивается очень небольшим количеством, равным количеству отлагающейся на поверхности шва шлаковой корки толщиной 1-1,5 мм. Это по весу составляет всего 0,2-0,3 кг на погонный метр шва, независимо от толщины металла.
Благодаря малому количеству расплавляемого флюса расходуемая электрическая энергия хорошо используется для плавления электрода и основного металла. Вследствие интенсивного перемешивания шлака плавление кромок происходит на большем расстоянии от электрода, чем это возможно при дуговой сварке.
Практическими следствиями этих особенностей являются:
1. малый расход шлака, составляющий в среднем, с учетом потерь на рассыпание, 5% от веса наплавленного металла, т.е. в 20 раз меньший, чем при дуговой сварке под флюсом. 2. малый расход электрической энергии на 1 кг наплавленного металла, в 1,5-2 раза меньший, чем при дуговой сварке под флюсом и в 4 раза меньший, при сварке открытой дугой. 3. возможность осуществления однопроходной сварки металла толщиной до 150-200 мм на один электрод, а при большем количестве электродов — практически неограниченной толщины. Именно это свойство открывает самые широкие перспективы применения электрошлаковой сварки в промышленности, в первую очередь в тяжёлом машиностроении.
Недостатками электрошлаковой сварки являются:
1. производство сварки только в вертикальном или в близком к вертикальному положению (отклонение от вертикали не более 30°) свариваемых плоскостей;
2. недопустимость остановки электрошлакового процесса до окончания сварки. В случае вынужденной остановки в сварном шве возникает дефект. В таком случае сварной шов подвергают ремонту или полностью удаляют и вновь заваривают;
3. крупнозернистая структура в металле шва и зоне термического влияния и связанная с этим низкая ударная вязкость металла сварного соединения при отрицательных температурах;
4. необходимость изготовления и установки перед сваркой технологических деталей (планки, «стартовые карманы», формирующие устройства и др.).
Вследствие сравнительно малого расхода флюса и, следовательно, незначительного пополнения шлаковой ванны новыми порциями флюса, обеспечивается более постоянный, чем при дуговой сварке, химический состав металла шва.
Благодаря вертикальному положению оси шва значительно облегчается всплывание газовых пузырей и частиц шлака и удаление их из металла.
Улучшается заполнение металлом междендритных пустот. Если газовый пузырёк или неметаллическое включение задержится на границе металл — шлак, то они будут перемещаться вместе с этой границей, тогда как при сварке в нижнем положении они были бы захвачены кристаллизующимися металлом. Поэтому склонность к образованию пор и других неплотностей при электрошлаковой сварке во много раз ниже, чем при дуговой сварке в нижнем положении; меньше чувствительность к влажности шлака, ржавчине и загрязнении кромок.
Сварочные материалы для ручной дуговой сварки
... Сварочная проволока Сварочная проволока применяется для сердечников электродов, сварки под слоем флюса, в среде углекислого газа, а также для электрошлаковой сварки. Согласно рекомендациям СНиП, для механизированной и ручной сварки ... газообразующих материалов, которые можно ввести в сердечник, и их неблагоприятное расположение по отношению к металлу оболочки не позволяют при сварке проволокой ...
Вследствие благоприятного направления роста кристаллов в швах, выполненных электрошлаковым способом в вертикальном положении, отсутствует так называемая зона слабины, наблюдаемая в швах большого сечения, сваренных в нижнем положении. Это же обстоятельство значительно снижает склонность швов к образованию кристаллизационных трещин. Температурные условия для околошовной зоны также благоприятны, что как большой погонной энергией по сравнению с отдельным слоем многослойной сварки, так и предварительным, создаваемым шлаковой ванной. Нагрев кромок начинается на уровне поверхности шлаковой ванны, а плавится они начинают в непосредственной близости от металлической ванны. Между началом подогрева кромок основного металла и их плавлением проходит 2-3 и более минут, вследствие чего снижается как скорость нагрева, так и скорость последующего охлаждения.
Электрошлаковая сварка всегда производится в один проход, поэтому линейная скорость сварки толстого металла значительно ниже, чем при дуговой многослойной сварке. Благодаря этому скорости нагрева и последующего охлаждения околошовной зоны очень малы, а склонность к образованию околошовных трещин при сварке закаливающихся сталей сравнительно невелика.
Поскольку электрошлаковая сварка производится в один проход, полностью ликвидируется наиболее распространённый дефект многослойной сварки — шлаковые макроскопические включения. Они могут появляться только при грубом нарушении технологии сварки.
Сварка металла любой толщины производится без разделки кромок.
Кромки, подлежащие сварке, не имеют фасок: они собираются с зазором, образующим своего рода разделку кромок. Это в несколько раз уменьшает трудоёмкость и стоимость подготовки кромок под сварку.
Благодаря симметричности разделки и положения в ней электродов при электрошлаковой сварке, как правило, отсутствуют угловые деформации. Они могут возникать только при сварке некоторых специальных типов сварных соединений.
При толщине свариваемого металла меньше 40-50 мм трудоёмкость и стоимость сварных соединений при электрошлаковой сварке больше, чем при дуговой сварке под флюсом. Однако с ростом толщины производительность и экономичность электрошлаковой сварки быстро растут и при толщинах свыше 100 мм бывают во много раз выше, чем при дуговой сварке.
5. Область применения
Важнейшей проблемой современного машиностроения является экономное использование металлов, снижение металлоёмкости конструкций, повышение их надёжности и долговечности. Известно, что в сварных машиностроительных конструкциях затраты на материалы превышают 50%. Поэтому наибольший народнохозяйственный эффект от внедрения мероприятий, способствующих экономии металла, реализуется в таких отраслях машиностроения, производящих крупногабаритное толстостенное оборудование, как газо-нефтехимическая и энергетическая.
Первоначальным назначением электрошлакового процесса была сварка вертикальных монтажных швов изделий, швы которых нельзя поставить в удобное для дуговой сварки нижнее положение.
Сварка металлов плавлением
... затвердевания; изменяются и механические свойства. Затвердевший металл ванны, так называемый металл сварного шва обычно по своим свойствам отличается от основного металла, незатронутого сваркой. Сварка плавлением отличается значительной универсальностью; современными сварочными источниками ...
Однако высокая эффективность электрошлакового процесса вывела его за пределы монтажной сварки, сделав его основным способом сварки металла большой толщины, а затем и за пределы собственно сварочного производства.
Сейчас электрошлаковый процесс применяется не только при сварке и наплавке, но также для получения отливок и слитков специального назначения и для уплотнения обычных слитков и отливок.
Электрошлаковая сварка применяется в производстве барабанов паровых котлов и других сосудов высокого давления, где уже полностью вытеснила применявшуюся ранее многослойную автоматическую сварку, при изготовлении станин крупных механических прессов, траверс, архитравов и цилиндров гидравлических прессов, валов крупных гидротурбин и гидрогенераторов, станин прокатных станов, судовых корпусов, ахтерштевней, форштевней и других судовых деталей, корпусов крупных электромашин, паровозных и тепловозных рам, стоек мартеновских печей, коленчатых валов, крупных фланцев и многих других деталей. Широкое распространение получила электрошлаковая сварка стыков арматуры. Несмотря на сравнительно небольшое сечение сварных соединений, этот способ оказался эффективнее других.
В ряде случаев применение сварных конструкций позволяет сэкономить большое количество металла. Так для сварных валов Варваринской ГЭС развес слитков составил 59 т вместо100 т для цельнокованых; сварная станина механического ковочно-штамповочного пресса давлением 4000 т весит на 24 т меньше чем в литом варианте. С применением сварки при изготовлении стоек мартеновских печей на Днепропетровском заводе металлоконструкций получена большая экономия толстого проката за счёт ликвидации отходов.
Значение электрошлаковой сварки не исчерпывается её экономическим эффектом. Широкое её применение коренным образом изменяет характер развития тяжёлого машиностроения.
Факторами, ограничивающими размеры элементов, могут быть: мощность кузнечнопрессового оборудования, размеры нагревательных и термических печей, размеры металлообрабатывающих станков. Отдельно следует рассмотреть ограничения, вносимые трудностями перевозки негабаритных грузов на место их монтажа.
Рост размеров и веса элементов может происходить только на основе пропорционального роста перечисленных выше производственных мощностей.
Однако с применением электрошлаковой сварки такая пропорциональность может сохраняться не во всех случаях.
В первую очередь отпадает необходимость роста мощностей, связанных с ростом развеса слитка, поскольку электрошлаковая сварка позволяет сваривать между собой отливки в блоки любых размеров и почти любой формы. электрошлаковая сварка металлургический
Электрошлаковая сварка, в большинстве случаев, даёт возможность соединять поковки так, чтобы в случае надобности обойтись сравнительно лёгкими прессами.
В настоящее время электрошлаковая сварка позволяет изготовить на заводах со сравнительно маломощным станочным и кузнечнопрессовым оборудованием заготовки любых размеров. Дальнейший рост размеров отдельных деталей ограничен возможностью транспортировки.
Большие возможности открываются для применения электрошлакового процесса при наплавочных работах. Электрошлаковая наплавка может успешно выполняться электродами большого сечения, например при изготовлении биметаллических изделий, при облицовке рабочих поверхностей толстостенных сосудов и т.д. Чаще всего наплавляемые поверхности располагают вертикально или наклонно: в этом случае электрошлаковый процесс ведётся также, как и при сварке.
Электрошлаковым способом успешно свариваются стали различных классов и марок. Наряду с мало- и среднеуглеродистыми сталями удаётся сваривать ферритные нержавеющие стали, хромоникелевые аустенитные стали, жаропрочные сплавы на никелевой основе, сваривают титан и его сплавы. Помимо прямолинейных и кольцевых швов большой протяжённости, можно сваривать короткие швы толстого металла.
При сварке вертикальных монтажных швов электрошлаковая сварка может оказаться выгоднее ручной сварки уже при толщине металла 16-20 мм.
Целесообразность применения данного вида сварки во многом зависит от количества швов, подлежащих сварке. Чем оно больше, тем ниже предел толщины, с которого выгодно применять электрошлаковую сварку.
Заключение
Электрошлаковую сварку по праву можно отнести к одним из наиболее распространенных способов сварки. Поскольку ее применяют для сварки деталей с большой толщиной, различных сплавов, и типов швов. Является экономичным и качественным способом сварки, по сравнению со сваркой открытой дугой. Данный процесс нашёл широкое применение в тяжёлом машиностроении и в ряде других отраслей промышленности.
Литература
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/oborudovanie-dlya-elektroshlakovoy-svarki/
1. Хакимов А.Н. «Электрошлаковая сварка с регулированием термических циклов» — Машиностроение, 1984.
2. « Электрошлаковая сварка» — Государственное научно — техническое издательство машиностроительной литературы, 1959. Под редакцией Патона Б.Е.
3. Сизов В.С. «Электрошлаковая сварка сталей больших толщин», 1972.
4. «Сварка. Введение в специальность»,2004 Под редакцией Фролова В.А.
