10.4.2. Способы электрошлаковой сварки

В зависимости от вида и количества применяемых электродов существует несколько разновидностей электрошлаковой сварки, принципиальные схемы которых представлены на рис. 10.4.

Рис. 10.4. Способы электрошлаковой сварки:

а – одноэлектродная; б – тремя электродами; в – многоэлектродная; г – пластинчатым электродом; д – плавящимся мундштуком; е – стыковая электрошлаковая

Одноэлектродную сварку (рис. 10.4,а) без поперечных колебаний электрода применяют для соединения деталей толщиной 50-60 мм. При сварке с поперечными колебаниями электрода можно сваривать детали толщиной до 150 мм.

Сварка тремя электродами (рис. 10.4,б) с применением трехфазного источника питания получила широкое распространение. Этим способом сваривают детали толщиной до 500 мм, применяя возвратно-поступательное движение (колебание) электродов поперек шва.

Многоэлектродная сварка (рис. 10.4,в) применяется для более толстого металла. При трехфазном источнике питания число электродов должно быть кратным трем, т.е. равно 6, 9 и т.д., т.к. к каждой фазе подключают два или более электрода. Таким способом можно сваривать металл неограниченной толщины, но при этом значительно усложняется комплект аппаратуры и техника сварки.

Сварку пластинчатым электродом (рис. 10.4,г) применяют для выполнения сравнительно коротких швов – до 1,5 м. В зависимости от толщины свариваемых деталей выбирают размеры пластин и их количество. Применяют также вместо пластин стержни толстые круглого, квадратного и др. сечения. Это существенно упрощает аппаратуру для сварки.

Сварка плавящимся мундштуком (рис. 10.4,д) представляет собой по существу объединение способов сварки проволочными и пластинчатыми электродами. В пластине делают пазы или к нему приваривают трубки для подачи электродных проволок. Пластина при сварке остается неподвижной и является своеобразным плавящимся мундштуком, по которому подается (и плавится) проволока. В один мундштук могут подаваться несколько электродных проволок. Этим способом можно сваривать швы сложного криволинейного профиля.

Стыковую электрошлаковую сварку (контактно-шлаковую) (рис. 10.4,е) выполняют без присадочного материала. В этом способе ток подводят непосредственно к деталям. После получения шлаковой ванны и оплавления торцов ток выключают, и к стержням прикладывают осадочное давление (вдоль стержней, как и при контактной сварке). Этот способ сварки применяют при сварке больших диаметров стержней арматуры железобетонных конструкций, валов и др.

10.4.3. Режимы и техника электрошлаковой сварки

10.4.3.1. Режимы сварки.

Режим электрошлаковой сварки определяется условиями, которые характеризуют устойчивость процесса сварки, размер, форму и качество сварного шва.

Основными показателями режима электрошлаковой сварки являются:

1. Величина зазора между свариваемыми кромками;

2. Сечение электродов (диаметр сварочной проволоки, ширина и толщина пластины);

3. Величина сварочного тока;

4. Скорость подачи электродов;

5. Напряжение дуги;

6. Глубина шлаковой ванны;

7. Количество электродов;

8. Скорость поперечного возвратно-поступательного перемещения (колебания) электродов;

9. Род сварочного тока.

Величина зазора между кромками свариваемых деталей влияет на глубину проплавления кромок. С уменьшением зазора уменьшается глубина провара. При малом зазоре труднее вводить мундштуки и увеличивается опасность короткого замыкания их с изделием. При большом зазоре снижается производительность процесса. Чаще выбирают величину зазора от 20 до 35 мм.

При увеличении диаметра электродной проволоки увеличивается глубина провара и повышается устойчивость электрошлакового процесса. Вместе с тем применять проволоку диаметром более 3 мм не рекомендуется из-за усложнения конструкции механизма подачи и правки проволоки, а также конструкции токоподводящих мундштуков. При необходимости увеличения сечения электродов переходят на пластинчатые электроды.

Величина сварного тока определяется скоростью подачи электродной проволоки: с ее увеличением необходимо увеличить сварочный ток. С увеличением скорости сварки ухудшается качество шва, т.к. уменьшается глубина проплавления кромок и появляется опасность несплавления кромок.

С увеличением напряжения дуги увеличивается ширина проплавления, а при значительном напряжении возможен перегрев металла и кипение шлаковой ванны.

В тоже время при малом напряжении возможны короткие замыкания электрода на металлическую ванну Величину напряжения устанавливают в зависимости от марки применяемого флюса (табл. 10.3). Регулируя напряжение сварки, можно изменять глубину проплавления кромок, а значит, и ширину шва.

Глубина шлаковой ванны оказывает большое влияние на ширину шва. При чрезмерно глубокой ванне получается небольшой провар, с уменьшением глубин шлаковой ванны ширина шва увеличивается. Оптимальная глубина шлаковой ванны, которую следует поддерживать в процессе сварки, составляет 40-60 мм. С уменьшением глубины ванны менее 30-20 мм нарушается устойчивость процесса и наблюдается кипение шлака, сопровождающееся разбрызгиванием и выплесками.

Таблица 10.3

Режимы электрошлаковой сварки малоуглеродистой стали

Толщина свариваемого металла, мм	Режимы сварки
	Величина зазора между кромками, мм	Диаметр электрода, мм	Количество электродов, шт.	Величина тока на один электрод, А	Напряжение сварки, В	Скорость подачи электрода, м/ч	Скорость сварки, м/ч	Скорость колебания электрода, м/ч	Марка флюса
30	30	2,5	1	350-370	32-34	172	1,5	–	АН-8
70	26-30	3	1	650-670	40-42	371	1,1	31	АН-8
90	24-27	3	2	600-620	42-46	300	1,6	32	ФЦ-7
150	25-28	3	2	450-500	44-50	240	0,8	31	ФЦ-7

Количество применяемых электродных проволок зависит от толщины свариваемых деталей и выбирается по таблице 10.4.

С увеличением скорости колебания электродов ширина проплавления кромок уменьшается и наоборот. Рекомендуемая скорость колебания 30-40 м/ч.

Таблица 10.4

Примерное количество электродов, применяемых в зависимости от толщины свариваемых деталей

Число электродов, шт	Толщина металла, мм
	Сварка без поперечных колебаний электродов	Сварка с поперечными колебаниями электродов
1	До 60	До 150
2	От 60 до 130	До 350
3	От 110 до 200	До 600

Сварочный ток может применяться как постоянный, так и переменный. Более экономичным является применение источников питания переменным током, имеющих более высокий к.п.д.