Сущность схемы и технологические возможности электрошлаковой сварки

4.13. Сущность схемы и технологические возможности электрошлаковой сварки.

При электрошлаковой сварке основ­ной и электродный металлы расплав­ляются теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через шлаковую ванну. Процесс электрошла­ковой сварки начинается с образования шлаковой ванны 3 в про­странстве между кромками основного металла 6 и формирующими устрой­ствами (ползунами) 7, охлаждаемыми водой, подаваемой по трубам 1, путем расплавления флюса электрической ду­гой, возбуждаемой между сварочной проволокой 4 и вводной планкой 9. После накопления определенного ко­личества жидкого шлака дуга шунтируется шлаком и гаснет, а подача про­волоки и подвод тока продолжаются. При прохождении тока через рас­плавленный шлак, являющийся элект­ропроводящим электролитом, в нем выделяется теплота, достаточная для поддержания высокой температуры шлака (до 2000° С) и расплавления кромок основного металла и электро­дной проволоки. Проволока вводится в зазор и подается в шлаковую ванну с помощью мундштука 5. Проволока служит для подвода тока и пополнения сварочной ванны 2 расплавленным ме­таллом. Как правило, электрошлако­вую сварку выполняют при вертикаль ном положении свариваемых заготовок. По мере заполнения зазора между ними мундштук для подачи проволоки и фор­мирующие ползуны передвигаются в вертикальном направлении, остав­ляя после себя затвердевший сварной шов 8.

В начальном и конечном участках шва образуются дефекты: в начале шва — непровар кромок, в конце шва — усадочная раковина и неметаллические включения. Поэтому сварку начинают на вводной 9, а заканчивают на выход­ной 10 планках, которые затем удаляют газовой резкой.

Шлаковая ванна — более распределен­ный источник теплоты, чем электричес­кая дуга. Основной металл расплавля­ется одновременно по всему периметру шлаковой ванны, что позволяет вести сварку металла большей толщины за один проход.

Заготовки толщиной до 150 мм мож­но сваривать одним электродом, совер­шающим поперечное колебание в за­зоре для обеспечения равномерного разогрева шлаковой ванны по всей толщине. Металл толщиной более 150 мм сваривают тремя проволоками, а иногда и большим числом проволок, исходя из использования одного электрода на 45—60 мм толщины метал­ла. Специальные автоматы обеспечи­вают подачу электродных проволок и их поперечное перемещение в зазоре.

Автоматы перемещаются непосредст­венно по свариваемому изделию (без­рельсовые) или по рельсовой колонне, устанавливаемой параллельно сварива­емым кромкам. Скорость движения регулируется автоматически в зависи­мости от скорости заполнения зазора расплавленным металлом. Электрошлаковая сварка имеет ряд преимуществ по сравнению с автома­тической сваркой под флюсом: повы­шенную производительность, лучшую макроструктуру шва и меньшие за­траты на выполнение 1 м сварочного шва. Повышение производительности обусловлено непрерывностью процесса сварки, выполнением шва за один проход при любой толщине металла и увеличением сварочного тока в 1,5— 2 раза. Макроструктура шва улучша­ется в результате отсутствия многослойности и получения более однород­ного по строению однопроходного шва. Затраты снижаются вследствие повышения производительности, упро­щения подготовки кромок заготовок, уменьшения сечения шва, а также расхода проволоки, флюса и электро­энергии.

К недостаткам электрошлаковой сварки следует отнести образование крупного зерна в шве и околошовной зоне вследствие замедленного нагрева и охлаждения. После сварки необхо­дима термическая обработка (отжиг или нормализация) для измельчения зерна в металле сварного соединения. Электрошлаковую сварку широко применяют в тяжелом машиностроении для изготовления ковано-сварных и лито-сварных конструкций таких, как станины и детали мощных прессов и станков, коленчатые валы судовых дизелей, роторы и валы гидротурбин, котлы высокого давления и т. п.