5.1.4. Електрошлакове зварювання

Електрошлакове зварювання — спосіб стикового нерознімного з'єднання металів, у яких краї заготовок і електродний дріт розплавляються теплотою, виділеною під час проходження електричного струму крізь шлакову ванну. Внаслідок тверднення розплавленого металу утворюється зварний шов.

У зону, утворену вертикально розташованими краями загото­вок 2, 8 (рис. 5.1.17), пластиною 12 й пересувними водоохолод-жуваними повзунами 1, 4, насипають флюс і подають роликами 7 електродний дріт 6 діаметром 2...3 мм. До дроту й заготовок під'еднують джерело живлення. Спочатку між пластиною 12 і електродним дротом, який проходить через струмопідвідний зігнутий мундштук 9, запалюють дугу. Дуга горить доти, поки електропровідна шлакова ванна 5, утворена з гранульованого флюсу, не погасить її. З цього моменту починається електро­шлакове зварювання. Струм, проходячи крізь шлакову ванну, нагріває її до високої температури, достатньої, щоб розплави­ти електродний дріт і краї заготовок. Метал електродного дро­ту, розплавляючись у шлаковій ванні й очищаючись у ній від шкідливих домішок, поступово наповнює проміжок між края­ми заготовок і повзунами. Повзуни й мундштук з електродним

Рис. 5.1.17. Схема електрошлакового зварювання:

1,4 — повзун; 2, S — заготовка; 3 — зварювальна ванна;

5 — шлакова ванна; 6 — електродний дріт; 7 — ролик;

9 — струмопідвідний мундштук; 10 — вода;

11 — зварний шов; 12 — пластина

дротом переміщаються вгору, залишаючи після себе зварний шов 11. Шлакова ванна, що перебуває на поверхні зварюваль­ної ванни З, надійно захищає останню від шкідливої взаємодії з атмосферою.

Як присадний матеріал використовують не лише електрод­ний дріт (один або кілька одночасно), а й пластинчасті електроди.

Електрошлаковим способом зварюють метали великої тов­щини (40 мм і більше) за один перехід у барабанах парових котлів високого тиску, корпусах пресів, станинах вальцівних станів тощо.

Переваги електрошлакового автоматичного зварювання по­рівняно з автоматичним дуговим зварюванням під флюсом:

— вища продуктивність;

• менші витрати присадного матеріалу, оскільки зварюють заготовки будь-якої товщини і без скошених країв;

• зменшені витрати електроенергії та флюсу.

Недолік: значний перегрів металу шва і зони термічного впли­ву, через що утворюються структури, схильні до крихкого руй­нування.

5.1.5. Електронно-променеве зварювання

Для електронно-променевого зварювання у глибокому ва­куумі використовують кінетичну енергію сфокусованого пучка електронів, розігнаних до великої швидкості й скерованих на стик зварюваних заготовок. Тут кінетична енергія електронів переходить у теплову, внаслідок чого метал зварювальної зони миттєво нагрівається до температури 5000...6000 °С й розплавля­ється.

Після кристалізації металу отримують глибокий і вузький зварний шов з дрібнозернистою структурою й високими меха­нічними властивостями.

Установка для електронно-променевого зварювання склада­ється з електронної гармати, вакуумної камери, механізмів пере­міщення заготовок, блоків живлення й керування. Електронна гармата генерує вільні електрони, фокусує їх й скеровує в зону зварювання. Гармата має катод б (рис. 5.1.18) у вигляді вольф­рамової спіралі, прикатодний електрод 6, анод 4 й електромаг­нітні котушки 2 і 3. Нагріта електричним струмом до темпера­тури 2400 °С спіраль випускає електрони, які під дією високої різниці потенціалів між прикатодним електродом і анодом роз­ганяються до великої швидкості, проходять крізь отвір в аноді, фокусуються котушкою 3 в пучок невеликого діаметра й скеро­вуються на стик заготовок 1. Положення пучка відносно стику можна коригувати котушкою 2. Високу напругу (15... 30 кВ і більше) створює спеціальний трансформатор, а постійний струм забезпечує випрямляч. Заготовку переміщають віднос­но електронного пучка у вакуумній камері спеціальним ме­ханізмом.

Електронним променем зварюють важкоплавкі та хімічно активні метали, високолеговані сталі й різнорідні матеріали