книги из ГПНТБ / Электрошлаковая сварка Б. Е. Патон Центральное правление Научно-технического общества машиностроительной промышленности, Общественный университет, Заочные курсы по технологии и оборудованию сварочного производства.1960 - 13 Мб

Председатель методического совета заочных курсов по технологии

и оборудованию сварочного производства К. П. Вощанов

Научный редактор — К. В. Звегинцева

II. СУЩНОСТЬ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СПОСОБА ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

1. Сущность, разновидности и преимущества

При электродуговой сварке, как известно, нагрев и расплавление основного и электродного металла осуществляется благодаря теплу, выделяющемуся в электрической дуге. Жидкая металлическая ван­ на, которая образуется вблизи источника нагрева, по мере продви­ жения последнего вдоль кромок охлаждается и, затвердевая, обра­ зует сварной шов.

Известно, что сварочные флюсы, применяемые для автоматиче­

ской и полуавтоматической сварки в расплавленном состоянии, яв­

ляются проводниками электрического тока. Электрическое сопро­ тивление расплавленных флюсов — шлаков зависит от их химиче­ ского состава, температуры нагрева и значительно превосходит со­ противление металла.

Если через расплавленный флюс (шлак) пропустить электриче­

ский ток, то в нем будет выделяться большое количество тепла. Это

явление было использовано при разработке способа электрошлако-

вой сварки. При электрошлаковой сварке источником тепла для плавления электродного металла и оплавления свариваемых кро­

мок служит шлаковая ванна.

Кроме того, шлак, так же как при сварке закрытой дугой, защи­ щает сварочную ванну от окисления и азотирования. При электро-

шлаковом процессе швы, как правило, занимают вертикальное по­ ложение. Схемы процессов электрошлаковой сварки приведены на рис. 1.

На свариваемых деталях 1 не делается скоса кромок; сборка свариваемого стыка производится с обязательным зазором в, вели­ чина которого изменяется в пределах 20—30 мм.

Жидкие шлак и металл, образующиеся в процессе сварки, удер­ живаются от вытекания из зазора медными планками-ползунами 2, охлаждаемыми водой. В пространство между медными ползунами подается электродная проволока 3, которая, погружаясь в нагре­ тую до высокой температуры шлаковую ванну 4, расплавляется,

образуя сварочную ванну 5.

Расплавленный металл сварочной ванны вследствие отвода теп­ ла в свариваемые детали и медные ползуны охлаждается и затвер­ девает, образуя сварочный шов 6, заполняющий зазор между кром­ ками свариваемых деталей.

В первый момент сварки между начальной планкой, установлен­ ной в нижней части свариваемого стыка, и электродной проволокой возбуждается дуга, которая расплавляет флюс, засыпаемый в про­ странство, ограниченное кромками деталей и охлаждаемыми план­ ками.

Как уже было сказано выше, сварочные флюсы, так же как и металлургические шлаки, в расплавленном состоянии являются

4

проводниками электрического тока. Известно, что электропровод­ ность жидких шлаков возрастает с повышением их температуры. Сварочный флюс, засыпанный в свариваемый стык в начале про­

цесса сварки, расплавляется теплом сварочной дуги и нагревается

до высокой температуры. Образовавшаяся шлаковая ванна стано-

вится электропроводной, дуговой процесс прекращается и свароч­ ный ток начинает протекать через шлаковую ванну, как по жидко­ му проводнику. Температура шлаковой ванны будет зависеть главным образом от состава сварочного флюса и режима сварки (напряжения, тока).

Подача электродной проволоки в зону сварки и передвижение медных охлаждаемых ползунов осуществляется специальным сва­

рочным аппаратом. По мере заполнения зазора расплавленным электродным металлом сварочный аппарат передвигается вверх. Поэтому уровень шлаковой и металлической ванны относительно медных ползунов, перемещающихся вместе с аппаратом, остается постоянным.

На рис. 2 представлен макрошлиф, вырезанный из шва в попе­ речном направлении. Как видно из рисунка, шов имеет литую,

столбчатую структуру. Характер структуры зависит от химического состава и от условий кристаллизации металла шва.

В зависимости от типа электрода различают следующие разно­ видности электрошлаковой сварки:

а) электрошлаковая сварка электродами большого сечения— пластинами, стержнями и пр. (рис. 3);

заполняя зазор между кромками. Одновременно с расплавлением электродных проволок сплавляются и мундштуки, погруженные в шлаковую ванну. Размеры плавящихся мундштуков и количество

электродных проволок выбираются в зависимости от размера сва­

улучшается качество швов, в то время как при недостаточно тща­

тельной зачистке шлака в многослойных швах часто встречаются

дефекты в виде шлаковых включений.

При электрошлаковой сварке расход флюса примерно в 15—20 паз меньше, чем при обычной электродуговой сварке под флюсом. Поскольку шлаковая ванна поднимается вместе со сварочной ван­

ной вдоль шва, дополнительная подача флюса в шлаковую ванну в процессе сварки необходима только с целью компенсации его рас­

хода на образование шлаковой корочки, покрывающей поверхность

сварного шва. Толщина такой корочки 1,0—1,5 мм.

В отличие от многослойной сварки под флюсом при электрошла-

8