10.3. Сварочные материалы
При электрошлаковой сварке в качестве сварочных материалов служат флюсы сварочные и электродный материал (электроды).
10.3.1. Флюсы
При электрошлаковой сварке применяемый флюс должен образовывать шлаки сварочные с высокой электропроводностью и отвечать следующим требованиям:
1. Обеспечивать быстрое установление и хорошую устойчивость электрошлакового процесса, затрудняя случайное возбуждение и поддержание электродугового разряда;
2. Создавать высокую температуру шлаковой ванны и тем самым обеспечивать хорошее проплавление кромок свариваемых деталей;
3. Иметь высокую температуру кипения;
4. Обеспечивать высокое качество сварных швов без пор, шлаковых включений, трещин и других дефектов;
5. Не вытекать в зазоры между ползунами и кромками;
6. Не отжимать ползуны от свариваемых деталей;
7. Обеспечивать легкую отделимость шлаковой корки от свариваемых деталей.
Для электрошлаковой сварки углеродистых и низколегированных сталей были разработаны в ИЭС им. Е.О. Патона и широко применяются на производстве плавленые флюсы марок АН-8, АН-8М, АН-22. Из разработанных для дуговой сварки при электрошлаковой сварке пригодны флюсы АН-348 и ФЦ-7.
Для сварки высоколегированных сталей и нержавеющей стали Х18Н9Т применяют бескислородные (фторидные) флюсы марок АНФ-1, АНФ-6 и АНФ-7. Флюсы АНФ-1 изготовляются без плавления путем дробления плавикового шпата (фтористого кальция).
10.3.2. Электродный материал
Электродным материалом для электрошлаковой сварки служит обычная стальная сварочная проволока, выпускаемая по ГОСТ2246-70*, а также стержни и пластины различного поперечного сечения.
В большинстве случаев сварку выполняют электродной проволокой диаметром 3 мм, а также диаметром 5 и 6 мм с использованием технологии и оборудования ИЭС им. Е.О. Патона.
Для электрошлаковой сварки используют пластинчатые электроды из пластин шириной 85-200 мм и толщиной 10 мм или 250×12 мм.
Металл шва практически не легируется с помощью плавленых флюсов. Поэтому металл шва легируют, применяя легированные электродные материалы: электродную проволоку марок Св-08ГА или Св-10Г2 или пластины из стали марок 09Г2. Среднеуглеродистые стали легируют применением сварочной проволоки Св-10ГС или пластины из сталей марок 15ХСНД либо 10Г2СД.
При электрошлаковой сварке алюминиевых сплавов в качестве электродного материала применяют сварочную проволоку или пластины аналогичного химсостава, что и свариваемые детали.
10.4. Технология электрошлаковой сварки
10.4.1. Подготовка кромок и сборка деталей под сварку
Электрошлаковой сваркой могут быть выполнены стыковые, угловые и тавровые соединения. Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из стали, установленные ГОСТ15164-78*, приведены на рис. 10.2. Самым распространенным и простым с точки зрения технологии сварки являются стыковые соединения. Угловые и тавровые встречаются реже, т.к. по конструктивным и технологическим соображениям их заменяют стыковыми соединениями.
Рис. 10.2. Основные виды сварных соединений, выполняемых электрошлаковой сваркой:
а – стыковые; б – тавровые; в – угловые
в – ширина зазора; вш – ширина шва; t, t1, t2 – толщина деталей
Подготовка кромок под электрошлаковую сварку значительно проще, чем под дуговую. Чаще она заключается в обрезке торцов (кромок) металла под прямым углом к поверхности детали.
При толщине металла до 200 мм резка при изготовлении деталей может быть выполнена машинным кислородным оборудованием. При глубоком проплавлении кромок электрошлаковым процессом в полости реза могут допускаться выхваты на глубину до 2-3 мм.
В некоторых случаях после кислородной резки может применяться механическая обработка кромок (строгание, фрезерование).
Для сборки изделий под электрошлаковую сварку применяют специальные входные планки, П-образные скобы, временно привариваемые к тыльной стороне стыка (рис. 10.3), и выводные планки.
Рис. 10.3. Схема сборки деталей для электрошлаковой сварки:
1 – свариваемые детали; 2 – входная планка в начале шва; 3 – выводные планки
а – ширина зазора; t – толщина деталей
При сборке под сварку необходимо выдерживать определенные зазоры между кромками деталей, которые принимаются в зависимости от толщины свариваемых деталей равными 20-40 мм и более. При этом следует различать расчетный и сборочный зазоры.
Расчетный зазор меньше сборочного примерно на величину усадки наплавленного металла.
По длине шва сборочный зазор неодинаков. Чаще он увеличивается кверху из расчета 2-5 мм на 1 м длины шва. Считается, что расчетный зазор после сварки и усадки металла будет одинаков по всей длине шва. В табл. 10.2 даны примерные значения расчетных и сборочных зазоров.
Таблица 10.2
Примерные значения расчетных и сборочных зазоров при сварке углеродистых сталей проволокой диаметром 3 мм
Тип зазора |
Величина зазора, при сварке листов толщиной, мм |
|||
50-70 |
70-100 |
100-200 |
200-500 |
|
Расчетный |
18 |
20 |
22 |
25 |
Минимальный сборочный |
20 |
22 |
24 |
28 |