Лекция № 10
5 Сущность электрошлаковой сварки
Рис.5.1 Электрошлаковая
сварка: а —
сборка под сварку, б — схема процесса
сварки.1
– детали; 2 – водоохлаждаемые ползуны;
3 – сварочный шов; 4 – металлическая
ванна; 5 – шлаковая ванна; 6 – электрод;
7 входной карман; 8 – выводные планки.
Рис.5.2 Электрошлаковая
сварка: 1
— начальная
скоба для возбуждения процесса
сварки, 2—металлическая (сварочная)
ванна, 3 — токоподводящий мундштук, 4—
подающие ролики, 5 — электродная
проволока, 6 — шлаковая ванна, 7 —
медные формующие ползуны, 8 — сварной
шов, 9 — сборочная скоба, 10 — свариваемые
детали.
Сущность: ЭШС – сварка плавлением, при которой используется теплота, выделяющаяся при прохождении электрического тока через расплавленный электропроводный шлак. Расплавленный шлак удерживается в колодце, который образован кромками детали и специальными формирующими водоохлаждаемыми устройствами – ползунами. За счет разности плотности электродный металл опускается на дно сварочной ванны, образуя металлическую ванну. Капли электродного металла, проходя через расплавленный шлак улучшают химический состав. Расплавленный шлак, находясь в верхней части ванны исключает воздействие окружающей среды. Электродная проволока вводится прямо в шлаковую ванну и там плавится, дуговой разряд отсутствует. По мере повышения уровня металлической ванны за счет расплавленного электродного металла, повышается уровень и шлаковой ванны. Поднимаются водоохлаждаемые ползуны на специальной подвеске и подающий механизм электрода. В нижней части металлической ванны жидкий металл охлаждается, за счет теплоотвода в основном металле и водоохлаждаемые ползуны, и кристаллизуется. Процесс начинается во входном кармане, а заканчивается на выводных планках, которые затем срезаются, так как в начале и конце шва могут быть дефекты.
Особенности процесса эшс.
Отсутствие дугового разряда, что исключает разбрызгивание металла и шлака.
Подготовка кромок достаточно проста, требует скоса, что сокращает отходы.
За один проход можно сварить металл любой толщины (сегодня 2 метра).
Мало расходуется флюс, благодаря чему больше теплоты идет на плавление металла, что сокращает расход электроэнергии.
Свариваемый металл прогревается равномерно по всей толщине, поэтому не происходит угловой деформации.
Производительность сварки повышается с увеличением толщины металла.
Температура расплава 2 – 2,5 тыс. С, что превращает температуру плавления жидкого металла и способствует получению качественного сплавления.
вертикальное положение шва наличие в верхней части шлаковой ванны способствует полному удалению газа и неметаллических включений. Именно эта способность послужила основой для разработки нового способа получения особо чистого металла – электрошлакового переплава.
Применение.
Основной областью применения ЭШС является тяжелое машиностроение, где с помощью ЭШС изготавливаются барабаны паровых котлов высокого давления, кожухи доменных печей, станины больших станков, валы гидротурбин и так далее.
Классификация способов:
Способы ЭШС обычно классифицируются от количества и вида электродов. Бывают:
одноэлектродные (проволочные),
трех электродные (трех фазовый ток),
многоэлектродные (кратны трем),
пластинчатые (для коротких швов),
плавящиеся мундштуки.
Соединения и швы.
Регламентируются ГОСТ 15164. Предусматривается три типа соединений: стыковые, угловые, тавровые, начиная с толщины 16 мм. По стандарту обозначается:
ШЭ – электрошлаковая
ШМ – с мундштук
ШП – сварка пластинчатым электродом.
Подготовка кромок, сборка.
При ЭШС торцы свариваемых деталей как правило, обрабатываются под углом 90, способ зависит от толщины и химического состава металла.
До 200мм для низкоуглеродистой стали – газокислородная резка. Для больших толщин и легированных сталей применяют механическую обработку.
Рис.5.3 Сборка
соединяемых частей под сварку (размеры
указаны в мм): 1
— свариваемые
детали, 2 —
входной
карман, 3 —
выходные планки
Сборка осуществляется по следующей схеме:
Существует расчетный и сборочный зазор. Практика показала, что для надежной компенсации деформации соединяемых частей и сохранения в процессе сварки заданного зазора – сварку осуществляют с клиновым зазором:
= (bВ - bН/h) = 1 – 2
25мм на 1м длины шва.
Для фиксации соединяемых частей применяют скобы, их приваривают вдоль стыка с одной стороны на расстоянии 500 – 800мм с таким расчетом, чтобы под скобами прошел ползун.