23. Термические способы сварки. Сварка в среде защитных газов, электрошлаковая сварка: особенности, схема, назначение, недостатки и преимущества.

Термические способы сварки. В эту группу относятся электродуговая, электрошлаковая, газовая, лазерная и др. виды сварки. К термическим способам относят процессы осуществляемые без давления, при которых тепловая энергия вводится в стык через расплавленный металл.

При сварке плавлением металл соединяемых деталей вместе соединения доводится до плавления подводом внешней теплоты. При этом происходит локальное расплавление основного и присадочного материалов. Расплавленные основной и присадочный материалы сливаются в общую сварочную ванну, которая смачивает оставшуюся твердую поверхность соединяемых деталей. При этом происходит сближение атомов металла сварочной ванны и основного металла до расстояний, при котором образуется атомно-молекулярные связи. При расплавлении металла устраняются неровности соединяемых поверхностей различные органические пленки, отсортированные на поверхности газы, оксиды и др. загрязнения препятствующие сближению атомов. Высокая температура расплавленного металла способствует межатомному взаимодействию, по мере удаления источника нагрева металл сварочной ванны остывает и происходит процесс кристаллизации; кристаллизация начинается на границе раздела сварочной ванны и основного металла. На твердых зернах поверхностного слоя как на подложке начинают расти столбчатые кристаллы, после полного затвердевания шов имеет структуру слитка.

При сварке в защитном газе электрод, зона дуги и сварочная ванна защищены струей защитного газа. При газовой защите процесс сварки происходит в атмосфере газа, менее вредного, чем воздух.

В процессе сварки в защитном газе электрод, сварочная ванна и зона дуги находятся под защитой благодаря струе защитного газа. Как правило, в качестве защитных газов используют активные газы (азот, углекислый газ, водород и др.) и инертные газы ( гелий и аргон), а в некоторых случаях – смеси 2-х и более газов.

Сварка в среде защитных газов в зависимости от качества механизации процессов подачи сварочной или присадочной проволоки и перемещения сварочной горелки разделяется на автоматическую, ручную и полуавтоматическую.

В отличие от автоматической сварки под флюсом и ручной покрытыми электродами, сварка в защитных газах обладает следующими плюсами: сильную степень защиты расплавленного металла от влияния воздуха; возможность ведения процесса во всех пространственных положениях; отсутствие на поверхности сварочного шва при использовании аргона шлаковых включений и оксидов; возможность зрительного наблюдения за этапами формирования шва и его регулирования; более эффективную производительность процесса, чем при ручной дуговой сварке; сравнительно небольшую себестоимость сварки в углекислом газе.

Области использования сварки в защитных газах имеют широкий спектр изделий и материалов (части атомных установок, узлы летательных аппаратов, трубопроводы и корпуса химических аппаратов и т.п.) . Применяют аргонодуговую сварку для тугоплавких (титана, ванадия, циркония, ниобия) и цветных (магния, алюминия, меди) металлов и их сплавов, а также высоколегированных и легированных сталей.

Электрошлаковая сварка

является процессом соединения Ме, при котором основной и электродный металлы расплавляются теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через шлаковую ванну. Процесс начинается с образования шлаковой ванны 3 в пространстве между кромками основного Ме 6 и приспособлениями 7, охлаждаемыми водой, подаваемой по трубам 1, путем расплавления флюса электрической дугой, возбуждаемой между сварочной проволокой и вводной планкой 9. После накопления определенного количества жидкого шлака дуга шунтируется шлаком и гаснет, а подача проволоки 4 и подвод тока продолжается. При прохождении тока через расплавленный шлак, являющийся электропроводящим электродом, в нем выделяется определенное кол-во теплоты, достаточное для поддержания высокой температуры шлака и расплавления кромок основного Ме и электродной проволоки. Проволока вводится в зазор, подается в шлаковую ванну с помощью мундштука 5 и служит для подвода тока и заполнения сварочной ванны 2 расплавленным Ме. Как правило электрошлаковую сварку выполняют при вертикальном положении свариваемых деталей. По мере заполнения зазора между ними мундштук для подачи проволоки и формирующие ползуны передвигаются в вертикальном направлении, оставляя после себя затвердевающий сварной шов 8.