в чем заключается сущность технологии, преимущества и недостатки
На чтение 10 мин. Просмотров 912 Опубликовано Обновлено
Это тоже . Тоже металлов. Тоже через нагревание соединяемых деталей. Вот только тепло для этого нагревания формируется от тока, который проходит через оплавленный шлак. Зачем такие трудности, когда можно нагреть детали без лишней возни?
А вот зачем: это классный способ для сварки в самых проблематичных для сварщиков плоскостях – вертикальных. Или для работы с металлическими кромками большой толщины, которые также являются весьма непростыми объектами для мастеров.
Подробнее о способе сварки
Как выполняется электрошлаковая сварка?Теперь официально: электрошлаковая сварка ЭШС – способ, основанный на выделении тепла в результате прохождения тока через специальный расплавленный шлак. Этот шлак плавится в ванне – пространстве между краями соединяемых металлических деталей. В ванну погружается электрод из металлического стержня, чтобы ток шел между электродом и металлом детали.
Температура в шлаковой ванне должна быть очень высокой, вплоть до 1600 – 1700°С, во всяком случае она должна превышать уровень температур плавления электрода и основного металла. Когда проволока электрода расплавляется, дуга гаснет, и дальнейший процесс идет за счет тепла, получаемого от тока в шлаке. Дальше плавка является уже бездуговой.
Немного физики и шлака
Схема электрошлаковой сварки в принципе несложная: когда в шлаке плавится электрод и кромка заготовки, расплавленный металл оседает на дно, формируя новую – металлическую ванну. Эта ванна твердеет и формирует в итоге сварочный шов. Электрод в таком процессе всегда подается сверху вниз.
Это технология принудительного образования сварочной ванны, которая отлично подходит при вертикальных осях швов. Суть этой технологии – искусственное охлаждение той самой «новой» металлической ванны.
Причем здесь шлак? Главная его функция – превращение энергии электрической в тепловую. Поэтому сам шлак должен быть электропроводным. Проводимость шлака – величина, к сожалению, не постоянная. Она резко повышается с ростом температуры, особенно в состоянии плавления. А при понижении температуры шлак вовсе перестает проводить ток.
Этот фактор никак не облегчает рабочий процесс. Главное условие стабильности сварки – это постоянная температура в шлаковой ванне.
Конечно, проводимость зависит и от состава шлака. Если в нем присутствует, к примеру, титан, шлак является неплохим проводником даже в твердом состоянии при обычной температуре. Это называется электронной проводимостью. Что же касается привычной проводимости, появляющейся в жидком расплавленном шлаке, она называется ионной.
Фтористый кальций также является весьма желанной составной частью шлака: электропроводность с ним просто отличная, она помогает сэкономить и время, и энергию, которые нужна для трансформации дугового этапа плавления в электрошлаковому.
Классификация типов электрошлаковой сварки
Схема аппарата для электрошлаковой сварки.Электрошлаковая сварка может подразделяться по самым разным критериям.
По типу формирования сварочной ванны:
- свободное формирование ванны;
- принудительное формирование ванны.
Если принять во внимание тип электродов и способ их погружения в сварочную ванну, ЭШС делится на три вида:
ЭШС с проволокой
По данной технологии электродная проволока подается в сварочную шлаковую ванну постепенно, по ходу их расплавления. Электроды передвигаются в горизонтальной плоскости медленно и ровно – их движение поступательное.
В результате обеспечивается ровное нагревание толщины кромок свариваемых металлических заготовок. Немаловажный фактор: для реализации данного способа нужен практический опыт сварщика, новичкам здесь будет непросто.
ЭШС с пластинами
Это метод с использованием в виде пластин и с большим диаметром, который нужен для того, чтобы максимально перекрыть зазор между соединяемыми заготовками. Пластинки электродов фиксируются, чтобы подаваться в ванну через короткие промежутки времени – в зависимости от того, хватает ли расплавленного металла в ванне для заполнения зазора между поверхностями.
Следует ответить, что конструкция аппаратов для ЭШС пластинами или электродами с большим диаметром проще в использовании, чем при ЭШС с помощью проволоки.
Электроды с большим диаметром бывают разной формы: их сечения могут быть прямоугольными или круглыми, если нужно работать с заготовками цилиндрической формы. Они бывают даже полые внутри, заполненные металлической крупкой.
ЭШС плавящимся мундштуком
По своей сути это комбинация двух первых технологий. Пластина из электрода также фиксируется в зазоре, в который подается проволока с помощью направляющих трубок. В процессе сварки пластины неподвижны, потому что расплавленного металла в ванне вполне достаточно за счет подающейся проволоки.
В аппарат для ЭШС с мундштуком входит специальный переносной механизм для подачи . Все детали и мелкие конструктивные элементы в ЭШС описаны в ГОСТе 15164.
Виды сварных соединений.Какие выводы можно сделать? Для сварки металлических деталей с краями большой толщины нужно использовать либо специальные колебательные движения электродов для постепенности прогревания, либо электроды с пластинами или большого диаметра. А самым лучшим вариантом будет сочетание этих способов.
В промышленности чрезвычайно популярна сварка проволокой. Это швы самой разной формы с любой длиной, края деталей любой толщины: от 20-ти до 600 миллиметров. Если применяются пластины, варить можно швы тоже любой толщины, но с ограниченной длиной до 1,5 метров. Пластинчатая ЭШС возможна с чугунными электродами, ведь из чугуна практически невозможно сделать проволоку.
Особенности и отличия ЭШС, плюсы и минусы
Для начала определимся с особенностями ЭШС в сравнении с дуговой технологией – как ручной, так и автоматической.
Экономия ресурсов
При ЭШС ток проходит через шлак, поэтому в процессе нет никакого разбрызгивания, которое обычно имеет место в дуговой сварке из-за массивного выделения газов. Шлак не разбрызгивается вообще. Благодаря этому факту сварочная шлаковая ванна может оставаться открытой.
Шлак подается в нее очень понемногу: его количество должно быть таким же, как в шлаковой корке толщиной 1,5 мм на поверхности сварочного шва. Такие малые дозы делают возможной высокую производительность и экономию электроэнергии, она полностью расходуется на плавку металла и электрода.
Кроме этого, плавление краев металлических заготовок проводится на значительно большем расстоянии от электрода. Такое практически невозможно при дуговой сварке.
Любая толщина металла по плечу
Схема электрошлаковой сварки.Электрошлаковая сварка – истинная любимица в тяжелом машиностроении благодаря огромным возможностям в сварке массивным металлических деталей с кромками большой толщины. На один электрод можно осуществить сварку одним проходом краев с толщиной от 150-ти до 200 мм.
А если электродов несколько, то толщина кромок практически не ограничена. Эти свойства делают технологию ЭШС весьма перспективной в промышленности.
Оборудование для ЭШС
Технология электрошлаковой сварки относится к особым методам. Оборудование и расходные материалы для нее тоже особые. Это касается, прежде всего, химического состава многочисленных вариантов флюсов, предлагаемых на рынке для ЭШС.
- Марганцевые флюсы с высокими долями кремния и железа. Отлично подходят для работы со сталями низколегированных типов.
- Низкокремниевые марганцевые флюсы также предназначены для сталей теплоустойчивого типа перлитного класса, а также для низко- и среднелегированных сплавов стали.
- Безмарганцевые низкокремнистые смеси подходят для бронированных металлов.
- Фторидные флюсы выбирают для сварки деталей из нержавейки или чугуна.
Пара слов о сварочном шве высокого качества.
Качество – самый главный в итоге критерий эффективности всех технологий работы по металлу. Особенность ЭШС в виде минимального и очень постепенного пополнения шлаковой ванны новыми дозами флюса выливается в постоянный химических состав металла сварочного шва. А это напрямую влияет на его высокое качество.
Мы уже писали выше, что электрошлаковая сварка проводится при вертикальном положении оси шва. Благодаря этому факту газовые пузыри и частицы шлака всплывают и удаляются легче и быстрее, чем при горизонтальном положении. Вследствие этого пустоты шва заполняются металлом намного лучше.
При ЭШС практически не образуются поры и никакие другие участки низкой плотности, по крайней мере, эти дефекты наблюдаются намного реже и в меньшем количестве, чем при дуговой сварке в нижнем расположении.
[box type=”fact”]Еще одно преимущество связано с оптимальным направлением роста кристаллов в швах. Это явление исключает появление зоны «слабины», которая обычно появляется в широких швах большой толщины, если процесс проходит в нижнем положении. Кроме того, снижается риск формирования кристаллизационных дефектов в швах.[/box]
Электрошлаковая сварка.Следующее преимущество – отличные температурные условия для рабочей зоны. Нагревание краев металлических деталей стартует на поверхностном уровне шлаковой ванны, а расплавление этих краев начинается лишь в самой близости от вновь образованной металлической ванны.
Между этими процессами – началом подогрева краев свариваемых металлических заготовок и их расплавлением проходит совсем небольшое время – всего 2 – 3 минуты. Но их вполне хватает, чтобы скорость нагрева и скорость следующего за ним охлаждения были ниже, чем при других способах сварки. Это называется стабильностью, что напрямую работает по высокое качество шва.
Перед сваркой по технологии ЭШС кромки металлических деталей разделывать не нужно. Их складывают с зазором, который по идее заменяет эту разделку. Такой подход позволяет снизить ресурсные затраты к процессу сварки.
Электрошлаковая сварка предполагает симметричное расположение электродов. Поэтому при ее использовании нет никаких угловых изменений в виде деформации. Если толщина свариваемых металлов небольшая, например, в пределах 40 – 50 мм, ресурсные затраты на ЭШС выше, чем при дуговой сварке по флюсовой технологии, так что тонкие детали лучше варить без шлака.
А вот если толщина кромок большая, выше, например, 100 мм, то применять лучше ЭШС, которая намного производительнее и экономичнее дуговой.
Конечно, есть и кое-какие недостатки. Ориентация шва должна быть только вертикальной, иногда это не очень удобно. Процесс сварки должен быть непрерывным в обязательном порядке, в противном случае могут образоваться дефекты, в результате чего придется делать повторную сварку. Шов при ЭШС отличается своеобразной структурой – она особая, крупнозернистая.
Где и зачем нужна ЭШС
Режимы электрошлаковой сварки.Экономия металлов, их долговечность и надежность, снижение металлоёмкости конструкций с одновременным повышением их прочности – только часть задач постоянного характера, которые стоят в отраслях, связанных с современным машиностроением.
Давно высчитано, что при производстве сварных металлических конструкций затраты на промежуточные ресурсы и расходные материалы составляют больше половины общих расходов. Особенно это актуально для отраслей, касающихся массивного крупногабаритного оборудования разного толка, но больше всего газовой, нефтяной и энергетической.
Если с самого начала электрошлаковая технология была изобретена исключительно для сварки в вертикальном положении, то в последующем обнаружились серьезные преимущества этого способа с точки зрения экономии ресурсов.
[box type=”info”]Теперь ЭШС – главный метод в работе с металлическими деталями большой толщины. Более того, на сегодняшний день ЭШС используется не только в сварке. Этот процесс отлично подходит в производстве слитков и отливок.[/box]Важно знать перед работой
Есть ряд нюансов, о которых нужно помнить всегда:
- – тщательнейшая очистка поверхностей в месте сварки от грязи и любых следов окисления. Если этого не сделать, внутри шлаковой ванны потеряется одно из самых главных достоинств: стабильность плавления.
- Еще одно обязательное условие – соблюдение одной и той же температуры нагрева металла и плавления, это должна быть наибольшая приближенность.
что это такое? В чем заключается сущность процесса, ГОСТ, область применения
Электрошлаковая сварка появилась не так давно – несмотря на это, она уже успела завоевать популярность среди специалистов в своей области. Этот вариант сваривания деталей относится к перспективным технологическим процессам, так как позволяет соединять металлические изделия с различной толщиной.
Что это такое?
Электрошлаковую сварку относят к термическим видам плавки металла. Источником нагрева в данном случае выступает тепло, которое выделяется энергетическим носителем в процессе прохождении ванны из шлака. Обычно такая сварка используется при необходимости вертикально соединить всевозможные элементы конструкций и заготовок.
Характеристика процесса подразумевает нагрев рабочей области теплом из ванны со шлаком, что присутствует в составе. Процедура нагревания масс шлака возможна благодаря наличию электротока. Суть проведения данной процедуры заключается в плавке и быстром последующем охлаждении заготовки. Чтобы электрошлаковая сварка прошла успешно, мастерам необходимо воспользоваться специальным оборудованием.
Классификация электросварки происходит с учетом количества электродов и возможностей его колебаний. В ГОСТах присутствует вся информация, которая касается требований, условий, иных моментов, что обязательно должны учитываться во время сварки. В ГОСТ 30482-97 описаны правила сварочных процедур, в ГОСТ 9087-81 имеется информация о сварочных материалах, а в ГОСТ 15164-78 указаны виды, габариты и элементы процесса.
Плюсы и минусы
Главной положительной характеристикой ЭШС считается возможность сваривать крупногабаритные предметы. Благодаря этому у людей появилась возможность возводить массивные конструкции и делать их ремонт. Иными преимуществами процесса можно считать:
- высокую производительность при работе с пластинками большого размера;
- экономию использования электрической энергии и других вспомогательных веществ;
- высокое качество скрепления, у которого имеется непосредственная схожесть с основой материала;
- невозможность деформирования материалов после процедуры сваривания;
- отсутствие надобности разделывать кромки, благодаря чему облегчается подготовительный процесс.
Помимо всего вышесказанного, специалисты отмечают экономность сварки, так как в ходе процедуры получается сделать шов с любой толщиной в один проход.
Недостатками электрошлаковой сварки считаются такие моменты:
- исключительно вертикальная ориентация сварочного шва;
- невозможность делать перерывы при сварке, так как это может повлечь за собой появление дефектов;
- необходимость устанавливать дополнительное оборудование;
- крупнозернистость сварочных швов;
- для увеличения показателя прочности требуется проводить термообработку сваренных деталей.
Описание процесса
Сущность ЭШС зависит от варианта используемого электрода.
- Электродная проволока. Процедура основана на использовании проволочных электродов, диаметр которых составляет около 3-х мм. При этом стоит учитывать, что скорость передачи их в ванну должна характеризоваться постоянством. Этот метод обычно используют во время сваривания металла толщиной менее 50 мм. Чтобы сварить детали с большой толщиной, стоит воспользоваться парой электродных проволок. Перемещение электродов происходит возвратными и поступательными движениями.
- Электроды с большим сечением. В этом случае используются пластинки и стержни с квадратными и круглыми типами сечений. На размеры и число электродов оказывает влияние габариты обрабатываемых поверхностей, а также форма и габариты отверстий в них. Данный способ сваривания при помощи ЭШС считается актуальным для работы с толстыми металлическими элементами, высота которых менее 100 см.
- Плавящийся мундштук. Данный вид электрошлаковой сварки включает в себя особенности двух предыдущих вариантов. При этом в зазор на границе деталей устанавливают стальную пластину, чтобы в процессе сварки он оставался недвижимым.
Во время ЭШС детали стоит фиксировать вертикально, оставив зазор на границе кромок. Шов на поверхности в этом случае осуществляет принудительное формирование. В зону сваривания происходит подача электродов, флюсовых стержней, которые вызывают первоначальное возгорание дуги. После того как образуется достаточный объем шлаковой ванны, дуга погасает, а электричество передается исключительно через флюс.
Тепло, образующееся при сварке, плавит флюс, электроды и окраины материалов, что подвергаются свариванию. Расплавленный металл приводит к формированию сварочной ванны, что стекает ко дну ванны из шлака. Ползуны из меди в совокупности со сварочной головкой перемещаются по обрабатываемым изделиям с нижней части к верхней, при этом удерживая их.
Охлаждение ползунов, которые формируют металлический шов, осуществляется водой, циркулирующей в каналах.
При вертикальном передвижении ползуна пластинчатый зазор постепенно заполняется. После этого происходит охлаждение металла, его кристаллизация и образования сварочного шва вдоль всей кромки изделия, что подвергается сварке.
Оборудование и материалы
С учетом элементов конструкции и источника тока выделяют несколько видов оборудования для ЭШС. Благодаря наличию специальных устройств осуществляется передвижение электрода вдоль по ванне. Данная особенность обеспечивает равномерность прогрева элементов. Наличие боковых ограничивающих узлов и мундштука с проволокой обеспечивают поднятие соединений вверх.
Еще в СССР разработали аппараты для ЭШС следующих видов:
- рельсовый агрегат передвигается вдоль по вертикальным направляющим сварного шва;
- безрельсовый аппарат крепят к материалу, который обрабатывается путем механической фиксации, после чего перемещают по нему;
- шагающий механизм перемещается по конструкции с помощью магнитов.
Агрегаты и установки для электрошлакового процесса сваривания бывают полуавтоматическими и автоматическими. В конструкцию каждого из вышеперечисленных приспособлений входят следующие составные элементы:
- источники питания;
- головки сварки;
- ползуны с принудительным удержанием сварочных ванн;
- механизмы передвижения агрегата сварки и электродов;
- катушки с проволокой;
- инструменты контроля;
- флюсовые бункера;
- приборы контроля за местонахождением сварочных ванн.
Большой популярностью у мастеров ЭШС пользуется станок А535. Он считается оптимальным вариантом для однопроходного процесса с переменным напряжением. Однако этот вид установки подходит для ограниченных сварочных процедур. Приспособление способно справиться со спайкой кольцевого и продольного шва, диаметр которых не превышает 30 см.
А также потребители отдают предпочтение агрегату А550, который сваривает элементы аналогично с предыдущим приспособлением. Отличием аппарата являются некоторые конструкционные моменты и функциональные возможности. Чтобы сделать качество изделия лучше, можно добавлять разные виды присадок. Их подача осуществляется непосредственно в резервуар, где происходит перемешивание с основным веществом.
Область применения
Главной областью использования электрошлаковой сварки является тяжелое машиностроение. Здесь ее применяют для следующих целей:
- для соединения пластин и изделий с толстыми стенками, к примеру, в бронированных корпусах корабля, гидравлических турбинах, станинах мощного пресса, станках прокатного типа, танковой брони, котельных барабанах с высоким давлением;
- для сварки металла с разным химическим составом;
- при сооружении доменных кожухов;
- при изготовлении конструкций сварно-кованого и сварно-литого типа;
- в производстве оборудования для тяжелой промышленности.
Электрошлаковая сварка считается довольно эффективной при сваривании металла с небольшой толщиной, например, от 14 до 30 мм. К таким элементам относят монтажные стыки корпусов судов на стапеле.
Часто ЭШС используют при строительстве крупногабаритного транспорта, к примеру, торгового судна. Не обойтись без нее во время возведения мостов, в которых важное место отводится качеству и прочности соединения, так как от них зависят человеческие жизни.
Все об электрошлаковой сварке смотрете в видео ниже.
что это такое, особенности и принципы
Электрошлаковая сварка является востребованным способом сварного соединения элементов из стали. Его обычно используют для вертикального соединения различных конструкций и заготовок. Во время него производится нагревание зоны плавления при помощи тепла ванны, в состав которой имеется шлак. Нагрев шлаковых масс осуществляется электротоком. Для проведения этой технологии сварки используются специальное оборудование.
Понятие ЭШС
Перед тем как приступать к свариванию стоит узнать, в чем заключается сущность электрошлаковой сварки. При проведении этой технологии в зазор, который образуется между торцами соединяемых элементов, помещается шлаковая масса. Ее расплавление производится за счет появления электрической дуги между электродом и деталью.
В расплавленный шлак подается присадка, которая сразу же начинает расплавляться вместе с металлом по краям соединяемых заготовок.
Жидкий металл по сравнению с расплавленными шлаковыми массами имеет больший вес, по этой причине он опускается вниз и вытесняет шлаковые частицы. В нижней области зазора он постепенно застывает, а расплавленные массы поднимаются вверх. За счет этого происходит образование вертикального шва. На этом основывается сущность электрошлаковой сварки.
Особенности электрошлаковой сварки
Чтобы понять, что такое электрошлаковая сварка, стоит внимательно рассмотреть особенности процесса. Технология осуществляется в несколько этапов:
- Соединяемые детали необходимо устанавливать с некоторым зазором. Его показатели могут зависеть от габаритов изделия, химической основы материала и параметров используемого тока для сварки. В зазор помещают флюс, к нему подводится электрод.
- На электрод подается ток, который проходит через флюс, имеющий разный состав. Во время нагревания происходит образование шлаковой ванны, внутри которой сохраняются требуемые показатели температуры для расплавления металла.
- Более легкие шлаковые массы шлак находятся сверху металла, они блокируют проникновение атмосферных воздушных масс в область сварного шва, а также увеличивают период остывания расплавленной металлической массы.
- Чтобы сдержать расплавленный металл и предотвратить его вытекание, область обработки ограждают подвижными ползунами, которые выполнены из меди. Иногда могут применяться ограждающие пластины.
Важные свойства
Технология электрошлаковой сварки обладает многими положительными особенностями и свойствами, которые являются ее преимуществами.
Среди основных качеств стоит выделить:
- защита соединения от воздействия атмосферного воздуха. Данную функцию выполняет шлак в жидком виде;
- изменение показателей плотности тока при сварочном процессе в отличие от других методов сваривания оказывает небольшое воздействие на структуру соединения;
- во время процесса отмечается невысокое кратковременное прерывание подачи тока;
- за один раз можно делать соединения с любой толщиной;
- можно сваривать необработанные края деталей;
- наблюдается небольшой расход энергии;
- низкая стоимость расходных материалов — шлака;
- наблюдается высокий КПД.
Важно! Во время электрошлаковой сварки применяется не постоянный ток, как при многих других методах сваривания, а переменный.
Негативные особенности
Стоит помнить, что технология ЭШС имеет негативные качества, сварка позволяет осуществить только вертикальные сварные соединения или швы под острым углом к вертикали. Именно это является основной причиной низкой распространенности этого метода.
Процесс сварки, который уже начат, нельзя останавливать на середине, иначе могут возникнуть дефекты, неточности. Их можно будет устранить только при полном разрыве шва и произведении сварочных работ заново. Металл соединения обладает крупнозернистой структурой. По этой причине заготовки с данным соединением не рекомендуется применять при отрицательных температурах, их основа становится хрупкой и ломкой.
Обратите внимание! Электрошлаковый сварочный процесс требует применения большого количества оборудования. Во время него часто используются медные ползуны, которые плотно прижимаются к области соединения, а также другие вспомогательные детали.
Оборудование для ЭШС
Оборудование для электрошлаковой сварки может отличаться в зависимости от конструктивных особенностей и используемого источника питания. Специальные устройства обеспечивают перемещение электрода вдоль ванны, именно это обеспечивает ее равномерный прогрев. Ограничивающие боковые ползуны и мундштук с проволокой по мере формирования соединения поднимаются вверх.
В СССР для электрошлаковой сварки были разработаны три типа аппаратов:
- Рельсовые. Они перемещаются вдоль сварного шва по вертикальным направляющим.
- Безрельсовые. Они прикрепляются к обрабатываемому элементу механическим методом и перемещаются прямо по нему.
- Шагающие приборы. Они передвигаются по конструкции при помощи магнитов.
Заключение
Электрошлаковая сварка — это надежный метод сваривания разных металлических заготовок. Этот метод применяется на больших производствах для соединения огромных конструкций особого значения. Но все же перед тем как начинать технологию важно изучить ее главные особенности и качества.
Интересное видео
Электрошлаковая сварка — что это такое?
Чаще всего сваривание металлических образцов основано на плавлении материала. Зависимо от используемого оборудования, расходников, технических условий сварки характеристики соединенного таким способом металла изменяются. У сварщика основная задача – это создание прочного надежного сварного шва, который впоследствии будет способен выдерживать предполагаемые нагрузки на металлическую конструкцию.
Электрошлаковая сварка часто применяется для сваривания металлических изделий значительной толщины. Данная методика используется для соединения стальных, алюминиевых, чугунных, медных заготовок, сплавов данных химических элементов.
Основное преимущество метода – возможность выполнения за одно прохождение соединения металлических заготовок большой толщины. При этом нет необходимости в настройке сварочного оборудования перед следующим прохождением шва, а также удалении шлакообразований. Сваривание производится без снятия на кромках деталей фасок. В процессе работы можно пользоваться электродами большего сечения или же одновременно несколькими проволочными электродами малого сечения. Благодаря этому достигается повышенная производительность процедуры.
Суть электрошлаковой сварки
Как правило, расплавленные флюсы формируют шлаки, являющиеся электрическими проводниками. В данном случае при прохождении сварного тока через массу расплавленного шлака выделяется тепловая энергия. На данном принципе и основывается электрошлаковая сварка.
- Свариваемый металл электрически связан с электродом через формируемую шлаковую ванну. В этой ванне образуется тепловая энергия, температура которой больше температуры плавления проволоки, соединяемого изделия. Поэтому происходит оплавление основного, электродного металла. Плотность металла больше плотности шлака, в результате чего расплавленная металлическая масса стекает на днище расплава, формируя металлическую ванну.
- Металл электрода проходит отдельными каплями сквозь жидкий шлак, при взаимодействии с которым его структура изменяется. Шлаковая ванна из-за меньшей плотности находится над металлической ванной, перекрывая тем самым взаимодействие металла с окружающим воздухом. Если скорость подачи электрода подобрать верно, между его торцом и поверхностью расплавленного металла зазор будет оставаться практически неизменным.
- Для предупреждения вытекания расплавленного металла, жидкого шлака в процессе проведения сварочных работ часто применяются специальные приспособления. Это медные ползуны, которые могут быть как подвижными, так и неподвижными. Для их охлаждения используется вода. Верхний край приспособления должен быть выше поверхности жидкого шлака.
- В результате последующей кристаллизации расплавленного металла внизу ванны формируется соединительный шов. Шлак, расположенный над металлической ванной, после соприкосновения с охлаждающими ползунами формирует тонкое шлаковое покрытие, которое предупреждает контакт металлической ванны с ползунами охлаждения, соответственно не образуются кристаллизационные трещины в металлическом шве.
При использовании данной методики сваривания металлических конструкций расход флюса небольшой, обычно менее 5% от веса наплавляемого металла. Легирование наплавляемого металла из-за небольшого количества шлака осуществляется за счет электрода. В составе сварного шва основного металла может быть не более 20 процентов. Благодаря вертикальному расположению металлической ванны, повышенной температуре, достаточно длительному времяпровождению в расплавленном состоянии металла из сварного шва лучше извлекаются неметаллические компоненты, газы.
Шлаковая ванна, если сравнивать со сварочной дугой, является менее концентрированным тепловым источником. В результате чего термический цикл проистекает первоначально медленным нагревом, затем медленным охлаждением металла соединяемых заготовок.
Технология ЭШС
Процедура начинается с возбуждения дуги между электродом и кромками соединяемых металлических образцов. За счет создаваемой тепловой энергии расплавляется флюс, далее формируется шлаковая ванна. Ее уровень поднимается.
Флюс благодаря электропроводности начинает шунтировать, останавливать горение дуги. Но нагрев, расплавление флюса при этом продолжается благодаря воздействию тепловой энергии, формирующейся за счет подаваемого электротока к жидкому шлаку.
Техника электрошлаковой сварки основана на передаче тепловой энергии от шлаковой ванны, которая не только выделяет тепло под воздействием тока, но и передает его соединяемым образцам. Связь основного и электродного металла осуществляется непосредственно через шлаковую ванну. В зависимости от свойств обрабатываемого материала на это может быть затрачено разное время.
Основное отличие методики в том, что расплавленный металл находится ниже шлака, и требует применения специальных ползунков, которые не будут допускать его растекание. Для производства ползунков используется медь, в качестве охлаждающей жидкости — вода.
Виды электрошлаковой сварки
Данная схема соединения металлов может быть разных видов, которые отличаются между собой применяемыми электродами и способом их подачи.
- Первый вариант ЭШС – электроды подаются шлаковую ванну после их расплавления. Технология предусматривает сообщение в горизонтальной плоскости электродной проволоке возвратно-поступательных движений, которые равномерно обеспечивают нагрев толщины свариваемых образцов из металла.
- Второй вариант ЭШС – сварное соединение при помощи пластин, электродной проволоки большого сечения. Согласно технологии электрод максимально перекрывает зазор между соединяемыми изделиями. Электроды пластинчатого типа своей формой схожи со свариваемыми поверхностями. Они закрепляются в зазоре между деталями, подаются через небольшие промежутки в шлаковую ванну, если для наполнения зазора в полном объеме не достаточно расплавленного металла. В отличие стандартной ЭШС электродной проволокой сварочное оборудование, применяемое для сварки пластинчатыми электродами, проволокой большого сечения намного проще в работе.
- Третий вариант ЭШС – для сваривания металлических конструкций используется специализированный плавящийся мундштук. В этой технике одновременно используются два первых варианта ЭШС. В зазор между соединяемыми образцами вставляются и закрепляются пластины, в боковые промежутки – направляющие трубки, через которые подается электродная проволока в шлаковую ванну. Пластина на протяжении всего сварочного процесса остается неподвижной, недостающий металл для полного заполнения зазора компенсируется электродной проволокой, в результате чего соединительный шов обогащается легирующими компонентами.
Преимущества ЭШС
- Сварные швы, получаемые при использовании для сварки данной методики, отличаются достаточно высоким качеством. Для улучшения структуры металла на соединительных участках швы иногда подвергаются термической обработке, благодаря которой зерна укрепляются.
- Минимальный расход электроэнергии, флюса.
- Высокая производительность.
- Электрошлаковый переплав металла позволяет улучшить его первоначальные свойства.
Недостатки ЭШС
- Сварочные работы выполняются лишь в вертикальной плоскости или с минимальным уклоном.
- Не допускается остановка сварочного процесса, в противном случае не исключаются дефекты, требующие обязательного устранения. Обычно подобные соединения приходится разрывать и сваривать повторно.
- Сварной шов, зона термического воздействия обладают крупнозернистой структурой.
- Перед началом выполнения работ нужно подготовить технологические элементы (изготовить, установить): стартовый карман, планку, формирующие компоненты.
Несмотря на эти недостатки, все разновидности электрошлаковой сварки являются достаточно востребованными.
сущность процесса, области применения, оборудование, плюсы и минусы, наплавка металла на детали – Дуговая сварка на Svarka.guru
Процесс соединения деталей, при котором плавление присадочной проволоки и краев деталей происходит благодаря нагреву расплавленного флюса до высокой температуры, назвали электрошлаковая сварка. Шлак имеет высокое сопротивление и при прохождении через него тока нагревает все вокруг себя. В результате жидкие металлы соединяются. Шлак всплывает наверх и образует защитную пленку. Обеспечивает равномерное охлаждение.
Область применения
Сущность процесса и область применения сварки под слоем флюса состоит в соединении деталей больших размеров. Наиболее часто это листы толщиной от 40 мм до 500 мм. Шов накладывается за один проход и практически не имеет ограничения по длине.Наиболее популярная область применения в тяжелой промышленности для изготовления стендовых плит большой площади, сваривании деталей с разными по толщине элементами. При строительстве трубопроводов повышенной ответственности применяется автоматическое оборудование для соединения труб с предварительной подготовкой и последующей термообработкой и изоляцией.
Разновидности
При соединении 2 деталей, между поверхностями зазора которых имеется зазор, производится сварка. Она разделяется на виды по типу токоподающего элемента, его формы и конструкции. Различают разновидности:
- одноэлектродная;
- многоэлектродная;
- с проволокой;
- пластинами;
- плавящимся мундштуком;
- плоские.
Сварка одной токоподающей проволокой применяется для соединения тонких листов на автоматах и полуавтоматах.
Плоские электроды применяются для наплавки металла на поверхность детали. Ток подающая грань у них плоская, широкая, расположены в шлаковой ванне параллельно плоскости детали. Плоский электрод за один проход закрывает наплавляемым металлом широкую полосу детали.
С проволокой
Проволочных электродов может быть от 1 до 3. Они с постоянной скоростью подаются в шлаковую ванну. При соединении стыка большой ширины могут совершать зигзагообразное перемещение перпендикулярно оси шва.
Ток подается непосредственно на саму проволоку и проходит через флюс, нагревая его и расплавляя сам провод-электрод.
С пластинами
Широкие пластины по размеру зазора применяют для сварки больших деталей. Присадочная проволока подается сбоку или прокладывается по дну шва. Электрод опускается в ванну и перемешается вдоль шва, погруженный в флюс.С плавящимся мундштуком
Мундштук представляет собой пластину, погруженную в шлак, по каналам внутри которой подается проволока в плавильную ванну. Она движется с постоянной скоростью. В зависимости от ширины шва, отверстий для проволоки может быть 2 или 3.
Мундштук может быть широким только в нижней части и иметь любую форму. Проволока подается по стержню, установленному на основании плавящегося мундштука перпендикулярно. Внешне деталь представляет собой перевернутую букву Т с одной или несколькими ножками. Скорость сварки при этом не уменьшается.
Технология
Технология электрошлаковой сварки это процесс соединения деталей расплавлением их кромок и присадочной проволоки в сварочной ванне. Основным источником нагрева является жидкий шлак – расплавленный флюс, через который проходит электрический ток. Расплав в ванне имеет высокое электрическое сопротивление и сильно греется.
На свариваемую деталь или обе, подключают минус, к электроду плюс. Ток проходит через расположенный между ними расплавленный шлак с высоким сопротивлением и разогревает плавильную ванну. При этом оплавляются края детали, и полностью расплавляется присадочная проволока, заполняя зазор.
Стабильность процесса электросварки зависит от глубины шлаковой ванны и правильно подобранного размера зазора между деталями. При малой ширине ванны процесс плавления флюса нарушается, образуются вспышки дуги.
Если под электродом вместо стыка сплошная поверхность, происходит электрошлаковая наплавка. Сущность ее в соединении металлов с разными механическими свойствами или увеличение ее размера.
Какие применяются флюсы
Использование флюсов определяется их электропроводностью и вязкостью в жидком состоянии. Качественное и быстрое сваривание среднеуглеродистых и низколегированных сталей проходит под фторидными флюсами, обладающими высокой электропроводностью. Для работы с малыми токами, например сварка высоколегированных сталей, он не подходит из-за высокой вязкости. Он быстро застывает, мешает продвижению электрода, отжимает ползуны.
Цвета побежалости показывают, что прогрев детали вокруг шва не имеет переходных зон.
На отделяемость корки после охлаждения соединения, влияет марганец. Чем меньше его, тем легче удалить шлак. Безмарганцевые низкокремнистые составы применяют для разжигания дуги, их могут засыпать в начале шва. Затем по ходу сварки рекомендуется применение флюсов, образующих хорошее покрытие шва и гарантирующего постепенное остывание:
- низкокремнистые марганцевые;
- высококремнистые марганцевые.
Легированные металлы склонны к образованию трещин при резком остывании. Для них лучше всего использовать высококремнистые марганцевые флюсы, которые обеспечат работу на малых токах и медленное остывание без доступа воздуха.
Начальник ОТК завода СВЭЛ, член аттестационной комиссии сварщиков Братищев А.И.: «При ЭШС следует применять флюсы, изготовленные по ГОСТ 9087-81. Перед работой их следует просушить в печах при температуре 110⁰ – 120⁰C, выдержав не менее 2 часов на 100 мм минимального сечения упаковки, в которой он находится. В противном случае оставшаяся в шлаке влага увеличит электропроводность флюса, уменьшит его нагрев, образует поры в материале шва».
Подготовка изделия
Кромки стыкуемых деталей не обязательно зачищать. Раскрой металла производится газовым резаком. Допускаются неровности и выступы размером до 3 мм при толщине листа до 200 мм. Отклонение от параллельности кромок сопрягаемых деталей может быть в пределах 4 мм на высоту.
При соединении боковых плоскостей проката, его следует очистить от окалины и ржавчины. Для этого используется обдирочный аппарат или ручная зачистка болгарками с крупнозернистыми кругами.
Литье и поковки в месте соединения должны обрабатываться механическим способом на станках. Если для наращивания глубины ванны применяются медные или стальные пластины, варить можно без обработки.
Перед сваркой деталей разной толщины, кромки выравнивают, сняв под углом часть большей или наращивая полосой металла тонкую.
Осуществление возбуждения ЭШ процесса
При холодном старте стык между свариваемыми деталями заполняется флюсом. В него вставляется мундштук и возбуждается ток. Под флюсом возникает дуга, и он плавится, превращаясь в жидкий шлак с большим электрическим сопротивлением.
Сварочная дуга после расплавления первой порции флюса угасает. Шлак, через который проходит ток, выделяет большое количество тепла и плавит следующую порцию флюса, присадочную проволоку и края свариваемых деталей.
Горячий способ применяется реже. В ванну, образованную медными пластинами по бокам в начале шва, заливают предварительно расплавленный в печи флюс.
Применяемое оборудование и материалы
Для электрошлаковой сварки применяют автоматические и полуавтоматические установки. Они включают в себя:
- сварочный аппарат;
- направляющие для его перемещения;
- бункер для флюса;
- ползуны, принудительно формирующие шов;
- катушку с проволокой и механизм ее подачи;
- источник питания.
Специальные приборы контролируют сварочный процесс и положение ванны. Область плавления и образования шва должна заключаться в пространстве между охлаждающимися медными пластинами.
Преимущества и недостатки
Электрошлаковая сварка имеет свои плюсы и минусы в областях применения. К положительным характеристикам относится:
- относительно малый ток;
- отсутствует разбрызгивание металла;
- возможность наплавки поверхности металлом с другим химическим составом;
- возможность сваривать толстые стыки за один проход;
- отсутствие переходной зоны при нагреве;
- металл шва и детали не смешиваются;
- сварка в несколько проходов осуществляется на одном режиме без удаления шлака;
- нет усадочных раковин;
- простая подготовка кромок.
К недостаткам относится:
- большое выделение вредных веществ при кипении флюса;
- лист тоньше 1,6 мм ЭШС не варят;
- детали для сварки необходимо выкладывать и кантовать;
- трудно варить радиальные стыки.
При случайной остановке сварки, шов получится с большим количеством дефектов. Его нельзя доваривать. Необходимо полностью выбрать уже положенный металл и проварить все сначала.Электрошлаковая сварка позволяет быстро с небольшими затратами сваривать большие детали. Для соединения электродуговым способом необходима разделка, тщательная зачистка и наложение многослойного шва.
Электрошлаковая сварка — это… Что такое Электрошлаковая сварка?
Схема процесса электрошлаковой сваркиЭлектрошлаковая сварка (ЭШС) — вид электрошлакового процесса, сварочная технология, использующая для нагрева зоны плавления тепло шлаковой ванны, нагреваемой электрическим током. Шлак защищает зону кристаллизации от окисления и насыщения водородом.
В холодном металле растворимость водорода на два порядка ниже, чем в жидком, а в атмосфере водорода всегда хватает. Поэтому, если металл без специальной защиты расплавить, а потом быстро охладить, то выходящий водород может спровоцировать образование трещин.
Процесс сварки является бездуговым. В отличие от дуговой сварки для расплавления основного и присадочного металлов используют теплоту, выделяющуюся при прохождении сварочного тока через расплавленный электропроводный шлак (флюс). Затем электрод погружают в шлаковую ванну, горение дуги прекращается и ток начинает проходить через расплавленный шлак. Сварку выполняют снизу вверх чаще всего при вертикальном положении свариваемых деталей с зазором между ними. Для формирования шва по обе стороны зазора устанавливают медные ползуны-кристаллизаторы, охлаждаемые водой. По мере формирования шва ползуны перемещаются в направлении сварки.
По виду электрода различают электрошлаковую сварку проволочным, пластинчатым электродом и плавящимся мундштуком; по наличию колебаний электрода — без колебаний и с колебаниями электрода; по числу электродов — одно-, двух- и многоэлектродную.
Обычно электорошлаковую сварку применяют для соединения деталей толщиной от 15мм до 600 мм
Электрошлаковый процесс используют также для переплава стали из отходов и получения отливок.
Литература
| В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 15 мая 2011. |
Сварка электрошлаковая: разновидности и сущность
Сварочные операции с металлами в большинстве своем основываются на химико-термических процессах плавления. В зависимости от применяемой оснастки, активных расходных материалов и в целом технических условий организации процесса, меняются и характеристики получаемого продукта. Главной задачей сварщика является формирование прочного шва, способного противостоять нагрузкам, которые также будут приходиться на основную конструкцию. В этом отношении сварка электрошлаковая не является лучшим решением на сегодняшний день, поскольку классическое электродуговое воздействие позволяет образовывать более выгодные для дальнейшей эксплуатации швы. Однако применение шлаковых ванн для процесса расплава обеспечивает немало других преимуществ, ради которых данную технологию используют крупные предприятия.
Сущность электрошлаковой сварки
Методика электрошлаковой сварки основана на применении тепла, которое вырабатывается в процессе расплава материала. Получаемая термическая энергия и выступает тем самым фактором, который обеспечивает сварочную операцию. В качестве материала, который подвергается расплавке, применяют шлаковую основу. Возбудителем процесса расплава является электрический ток, поэтому в организации процесса используется специальный генератор. К особенностям процесса можно отнести тот факт, что сварка электрошлаковая может выполняться только в условиях вертикального размещения заготовок. Под действием вырабатываемого тепла жидкий металл, который образуется в ходе оплавления электродных проволок и свариваемых элементов, заполняет собой пространство между деталями. Чтобы удержать жидкую ванну шлака и металла от излишнего перетекания, с разных сторон рабочей ванны устанавливаются охлаждаемые водой ползуны. По мере заварки шва они поднимаются и не дают рабочей массе вытекать.
Технологический процесс
Начинается сварочный процесс с возбуждения дуги, которая будет образовываться между деталями и электродными проволоками. Тепловая энергия дуги расплавляет флюс, после чего и создается та самая шлаковая ванночка, уровень которой будет подниматься. Благодаря свойству электропроводности, плавленый флюс начинает шунтировать дугу, останавливая ее горение. При этом расплавление и нагрев флюса продолжаются за счет теплового воздействия, источником которого выступит ток, подаваемый к жидкому шлаку. То есть технология электрошлаковой сварки основывается на передаче тепла от шлака, который не только выделяет энергию под действием тока, но и может напрямую передавать ее рабочим деталям.
Электрод и целевой металл связываются между собой именно посредством шлаковой ванны. Далее формируется и металлическая ванна. Для этого могут потребоваться разные промежутки времени, в зависимости от характеристик материала. Главное заключается в том, что металлическая жидкая основа лежит по уровню ниже шлаковой ванны, но также требует подключения формовочных ползунков, сдерживающих вытекание. Для этого используют медные ползунки, охлаждаемые водой.
Разновидности сварки
Подходы к выполнению данного метода различаются по типу применяемого электрода. Например, классическая схема предусматривает использование электродной проволоки, которая по мере расплавления подается в шлаковую ванну. При таком подходе мастер должен сообщать электродам еще и возвратно-поступательные горизонтальные движения, что обеспечивает равномерность прогрева свариваемых деталей по всей толщине.
Другой метод предусматривает применение электродов с большим сечением или пластин. В этом случае электрод будет занимать большую часть пространства, образованного зазором между заготовками. Использование пластин также распространено. При такой схеме электрошлаковая сварка выполняется с расчетом на размерное соответствие активных элементов деталям. Во всяком случае их форма должна быть похожей на свариваемые заготовки. Пластины неподвижно укрепляют в зазоре и в зависимости от состояния шлаковой ванны могут подаваться на рабочую область по мере выполнения операции.
Оборудование для сварки
Как и при традиционной электродуговой сверке, в данном случае используется специальный аппарат. Для определения его особенности надо отметить, что электрошлаковая методика, в отличие от других распространенных технологий сварки, может реализовываться при плотности тока, составляющей 0,1 а/мм2, что в сотни раз меньше, чем при том же дуговом способе. Для выполнения этой задачи используют автоматы, соответствующие нескольким условиям. В первую очередь техника должна обеспечивать зазор между разными кромками ванны. Второе условие выражается в том, что оборудование для электрошлаковой сварки должно допускать вертикальное формирование свариваемого шва. И последнее значимое условие заключается том, что сварка должна выполняться в один подход. В качестве дополнительного оборудования также применяются подающие проволоку ролики, токоподводящий мундштук, ползуны с планками и трубки для охлаждения водой.
Расходные материалы для сварки
Активная основа для такой сварки – это упомянутые электроды, которые могут иметь несколько неподвижных осей. Подача к шлаковой ванне обеспечивается при постоянной скорости. Кроме шлака и электродов, также может применяться плавящийся мундштук. В зависимости от требований к получаемому результату оператор может управлять расходниками таким образом, что процесс будет выполняться с той или иной степенью интенсивности – поправка на манипуляции с теми же электродами с целью повышения прогрева также делается с учетом типа металла. Вообще, с точки зрения сложности для мастера, наиболее труден процесс электрошлаковой сварки с контактным принципом воздействия. Обычно контактно-шлаковая методика применяется в случаях, когда необходимо приварить стержни к плоской поверхности.
Преимущества технологии
Одним из главных преимуществ метода является возможность сварки без необходимости предварительного разделения кромок, поскольку процесс реализуется с наличием зазора между рабочими деталями величиной до 3 см. Также сварка электрошлаковая отличается высоким коэффициентом наплавки, что в результате дает и финансовые преимущества в виде экономии на организации мероприятия. Плюсы будут ощутимы и после завершения операции. Дело в том, что сварка этого типа обеспечивает симметричное расположение шва по отношению к оси. Данный фактор исключает образование угловых деформаций, что в итоге упрощает монтаж деталей с их корректировкой.
Сферы применения
Возможности использования данной методики определяют как раз и ее недостатки. Этот метод нецелесообразно применять в большинстве типовых сварочных работ. Чаще всего технология задействуется в строительных и промышленных условиях. К примеру, изготовление массивных станин, монтаж турбинного оборудования, инсталляция толстостенных барабанов и котельных агрегатов – это лишь часть распространенных операций, в которых используется электрошлаковая сварка. Применение этого метода на производствах позволяет осуществлять сборку крупногабаритных конструкций. Принципиальным же отличием электрошлаковой техники от других способов сведения металлических элементов является допущение возможности замены кованых или литых массивных деталей сварными аналогами, выполненными из мелких отливок или поковок.
Заключение
По целому ряду причин даже в целевых областях этой технологии не всегда допускается ее применение. Ограничения в основном связаны с технологическими недостатками, которые делают использование метода нецелесообразным. К примеру, сварка электрошлаковая будет неэффективной, если ее планируется использовать на площадке, где также присутствуют чувствительные к термическому воздействию материалы. То есть по экономическим соображениям и качеству полученного стыка технология оправдывает себя, но возникает другой нюанс. Такая сварка отличается большой зоной теплового влияния, соответственно, в работе со стационарным расположением деталей все смежные с ними материалы будут также подвергаться сильному температурному воздействию.
Что такое электрошлаковая сварка? (с рисунком)
Электрошлаковая сварка — это дуговой процесс сварки, в котором используется электрический ток, который проходит между плавящимся электродом и заготовкой. При выполнении этого способа сварки жидкий шлак, покрывающий поверхность сварного шва, проводит электрический ток. Перед началом электрошлаковой сварки сварочный флюс используется для заполнения зазора между деталями, а электрическая дуга используется для выработки тепла, необходимого для плавления флюса и образования шлака.Во время этого типа сварки шлак остается в расплавленном состоянии за счет тепла от электрического тока.
Флюс заполняет зазор между металлами при электрошлаковой сварке.Электрошлаковая сварка чаще всего используется для соединения толстых стальных листов.Этот метод сварки обычно выполняется путем размещения двух медных удерживающих устройств с водяным охлаждением на каждой стороне заготовок, чтобы образовалось пространство для расплавленного флюса. Присадочная проволока, используемая в качестве электрода, добавляется в пустоты вместе с небольшим количеством сварочного флюса. Для начала процесса плавления генерируется электрическая дуга, и добавляется дополнительное количество флюса, пока расплавленный шлак не заполнит пустоту и не погаснет дугу. Присадочная проволока плавится, превращаясь в сжиженный шлак, и при затвердевании образует сварной шов; процесс продолжается, при этом удерживающие устройства и присадочная проволока перемещаются вверх до конца сварного шва.
Иногда используется вариант типичного процесса электрошлаковой сварки, чтобы сократить время работы. В этом варианте процесс сварки проводится обычным образом, за исключением того, что присадочная проволока подается в ванну расплава посредством расходуемой трубки.Эта трубка расположена в верхней части сварного шва и подает проволоку в расплавленный флюс колебательным образом для более широких стыков. В этом варианте используются два набора медных удерживающих устройств с водяным охлаждением, так что они могут перемещаться, перепрыгивая друг через друга. Это изменение особенно полезно, когда процесс сварки выполняется в вертикальном положении.
Роберт К. Хопкинс запатентовал процесс электрошлаковой сварки в США.С. в 1940 г. Этот метод сварки был дополнительно усовершенствован в Институте Патона в СССР на протяжении 1940-х годов. Усовершенствованный метод электрошлаковой сварки Патона был впервые представлен на Брюссельской торговой ярмарке в 1950 году и начал использоваться американским автопроизводителем General Motors для изготовления блоков двигателя в 1958 году. Небоскреб Bank of America в Сан-Франциско был построен с использованием метода электрошлаковой сварки.
.Процесс электрошлаковой сварки — принцип, основные части, работа, преимущества и недостатки с применением
Процесс электрошлаковой сварки — это процесс, в котором сварка выполняется через покрытие расплавленного шлака, что является результатом большого количества тепла, генерируемого циркуляцией электрического тока через электрод и изделие.
- Роберт К. Хопкинс открыл этот сварочный процесс в феврале 1940 года в Институте Патона, Киев, СССР.
- Этот процесс сварки представляет собой однопроходный высокопроизводительный сварочный процесс, который используется для сварки материалов большой толщины (25–300 мм) в вертикальном или близком к вертикальному положениям.
Принцип:
Электрошлаковая сварка работает по принципу тепловыделения за счет дуги и электрического сопротивления. Между сварочным электродом и деталью возникает дуга, которая начинает плавить присадочный металл, заполняя его полость. Теперь тепло производится из-за электрического сопротивления, когда ток проходит через поверхность.Далее тепло начинает плавить присадочный металл, который непрерывно подается с ролика. Эта присадочная проволока плавится, заполняет сварной шов и делает его прочным.
Также читают:
Оборудование или основные части
- Электроды: Обычно используются два типа электродов: сплошные и с металлическим сердечником. Хотя твердые электроды более популярны, чем электроды с металлическим сердечником.
- Флюс : Флюс — самый важный расходный материал для электрошлаковой сварки.В расплавленном состоянии он преобразует электрическую энергию в тепловую, что помогает расплавить электродную проволоку и основной металл с образованием сварного шва. Также требуется защитить расплавленный металл сварного шва от атмосферы и обеспечить стабильность. Флюс в расплавленном состоянии необходим для проведения электричества, но в то же время он должен оказывать сопротивление потоку, достаточное для выработки тепла, достаточного для сварки.
Дуга возникает, когда сопротивление меньше минимально необходимого значения . Шлак также должен иметь минимальную вязкость, чтобы он не был слишком густым, чтобы препятствовать хорошей циркуляции, и не слишком тонким, чтобы вызвать чрезмерную утечку.
3. Направляющая трубка электрода: Используется для направления электродной проволоки в желаемое положение, где должна выполняться сварка.
Электрошлаковая сварка
Работает следующим образом:
- Во-первых, ток течет от сварочного электрода к опорной плите. Это создает дугу между электродом и основанием, который нагревает поток.Это тепло, которое выделяется при образовании дуги, приводит к плавлению присадочного металла и отложению в полости сварного шва.
- Теперь охлаждаемый медный башмак начинает свою функцию по затвердеванию присадочного металла в полости сварного шва. Это сделано для предотвращения вытекания наплавленного металла наружу.
- По мере затвердевания присадочного металла в полости сварного шва через нее протекает ток. Затем он выделяет тепло из-за электрического сопротивления. Это тепло в дальнейшем используется для продолжения плавления присадочного металла в полости сварного шва.Это означает, что тепло регенерируется, что приводит к меньшим потерям тепла или энергии.
- Роликовая система непрерывно подает присадочный металл.
- Во время сварки металлов и медный башмак, и подающий механизм перемещаются вверх, пока не образуется вся полость.
- Это позволит создать прочный стык за один проход. В зависимости от толщины листа используется одно- или многопроходный сварной шов.
Для лучшего объяснения посмотрите видео, приведенное ниже:
Также читают:
.Электрошлаковая сварка — Повторная публикация в Википедии // WIKI 2
Электрошлаковая сварка (ESW) — это высокопроизводительный однопроходный процесс сварки толстых материалов (от более 25 мм до примерно 300 мм) в вертикальном или близком к вертикальному положении. (ESW) похожа на электрогазовую сварку, но основное отличие состоит в том, что дуга зажигается в другом месте. Вначале электрическая дуга зажигается проволокой, которая подается в желаемое место сварного шва, а затем добавляется флюс.Дополнительный флюс добавляется до тех пор, пока расплавленный шлак, достигнув кончика электрода, не погасит дугу. Затем проволока непрерывно подается через расходную направляющую трубку (при желании может колебаться) на поверхности металлических заготовок, а присадочный металл затем расплавляется с использованием электрического сопротивления расплавленного шлака, вызывая коалесценцию. Затем проволока и трубка движутся вверх вдоль заготовки, в то время как медный стопорный башмак, который был установлен на место перед запуском (при желании может быть охлажден водой), используется для сохранения сварного шва между свариваемыми пластинами.Электрошлаковая сварка используется в основном для соединения листов и / или профилей из низкоуглеродистой стали с очень большой толщиной. Его также можно использовать для стальных конструкций при соблюдении определенных мер предосторожности, а также для алюминиевых шин большого сечения. [1] В этом процессе используется напряжение постоянного тока (DC), обычно от 600 А до 40-50 В, более высокие токи необходимы для более толстых материалов. Поскольку дуга гаснет, это не дуговый процесс.
Энциклопедия YouTube
✪ ЭЛЕКТРОШЛАГОВАЯ СВАРКА (हिन्दी)! УЧИТЬСЯ И РАСТИ
✪ Электрошлаковый тройник под сварку Arcmatic
✪ Электрогазовая сварка производства США
Содержание
История
Процесс был запатентован Робертом К. Хопкинсом в США в феврале 1940 г. (патент 2191481) и разработан и усовершенствован в Институте Патона, Киев, СССР в 1940-х годах.Метод Патона был представлен на западе на Брюссельской торговой ярмарке 1950 года. [2] Первое широкое применение в США было в 1959 году компанией General Motors Electromotive Division, Чикаго, для изготовления рам тяговых двигателей. В 1968 году компания Hobart Brothers из Троя, штат Огайо, выпустила ряд машин для использования в судостроении, строительстве мостов и крупных строительных конструкций. По оценкам, в период с конца 1960-х до конца 1980-х годов только в Калифорнии с помощью электрошлакового способа сварки было сварено более миллиона ребер жесткости.Два самых высоких здания в Калифорнии были сварены с использованием процесса электрошлаковой сварки — здание Bank of America в Сан-Франциско и два здания Security Pacific в Лос-Анджелесе. Землетрясение в Нортридже и землетрясение в Лома-Приета предоставили «реальный мир» для сравнения всех сварочных процессов. После землетрясения в Нортридже один миллиард долларов потребовался для ремонта трещин в сварных швах, которые распространялись в сварных швах, выполненных с помощью безгазовой порошковой проволоки, в то время как ни в одном из сотен тысяч сварных швов, выполненных на непрерывных пластинах, сваренных с помощью сварочной проволоки, не возникло никаких повреждений или распространения трещин. Электрошлаковая сварка. [3] [ неудачная проверка ]
Однако Федеральное управление шоссейных дорог (FHWA) провело мониторинг нового процесса и обнаружило, что электрошлаковая сварка из-за использования очень большого количества ограниченного тепла приводит к образованию крупнозернистой и хрупкий сварной шов, а в 1977 году запретил использование этого процесса для многих приложений. [4] FHWA заказало исследования у университетов и промышленности, и в качестве замены было разработано Улучшенная электрошлаковая сварка в узкий зазор (NGI-ESW) .Мораторий FHWA был отменен в 2000 году. [5]
Преимущества
Преимущества этого процесса включают в себя высокие скорости осаждения металла — он может укладывать металл со скоростью от 15 до 20 кг в час (35-45 фунтов / час) на электрод — и его способность сваривать толстые материалы. Многие сварочные процессы требуют более одного прохода для сварки толстых заготовок, но часто одного прохода достаточно для электрошлаковой сварки. Этот процесс также очень эффективен, поскольку подготовка стыков и обработка материалов сводятся к минимуму, а использование присадочного металла является высоким.Процесс также является безопасным и чистым, без вспышки дуги и с низким разбрызгиванием или деформацией сварного шва. Электрошлаковая сварка легко поддается механизации, что снижает потребность в квалифицированных сварщиках-ручных.
Один электрод обычно используется для сварки материалов толщиной от 25 до 75 мм (от 1 до 3 дюймов), а для более толстых деталей обычно требуется больше электродов. Максимальная толщина заготовки, которая когда-либо успешно сваривалась, составляла 0,91 м (36 дюймов), что требовало одновременного использования шести электродов. Денсмор, Дэвид (2000). «Электрошлаковая сварка в узкий зазор для мостов». Мостовая техника . Федеральное управление автомобильных дорог. Проверено 21 апреля 2008.
Дополнительная литература
- Кэри, Ховард Б. и Скотт К. Хелцер (2005). Современные сварочные технологии . Река Верхний Сэдл, Нью-Джерси: Образование Пирсона. ISBN 0-13-113029-3.
- Сероп Калпакян и Стивен Р. Шмид. Производство и техника .Пятое издание. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси. ISBN 0-13-148965-8
- <Практическое руководство по сварке> [1] . 29 февраля 2004 г.