Основы сварочного дела

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка, разра­ботанная Институтом электросварки им. Е. О. Патона, является самым высокопроизводительным способом автоматической сварки металла зна­чительной толщины.

Электрошлаковой сваркой называется сварка плавлением, прн которой для нагрева свариваемых кромок н элект­родной проволокн используется теплота, выделяющаяся при прохождении элект­рического тока через расплавленный шлак.

Схема электрошлаковой сварки представлена на рис. 67. В прост­ранство между свариваемыми кром­ками I изделия и шлакоудерживаю - щими приспособлениями (медными ползунами 2, начальными планками 3) вводятся флюс и электродная про­волока. Процесс сварки начинается с возбуждения дуги между электродной проволокой и начальной планкой.

Таблица 14

Теплотой дуги расплавляются флюс и электродная проволока. Образуется ванна расплавленного металла 4, Покрытая слоем жидкого шлака 5. Сварочный ток, проходя через рас­плавленный шлак, нагревает его до температуры 1600 ... 1700° С. Элект­родная проволока, находясь в ванне нагретого шлака, плавится, и дуга гаснет. Дальнейший бездуговой про­цесс плавки происходит за счет теп­лоты, выделяемой в шлаке свароч­ным током. По мере заполнения шва металлом медные ползуны, охлаждае­мые проточной водой, перемещаются снизу вверх и формируют сварной шов.

Применяя электрошлаковую свар­ку несколькими электродными прово­локами или электродами в виде ленты, можно сваривать кромки изде­лия практически любой толщины. Таким образом разрешена проблема

Однопроходной сварки толстого ме­талла.

Важным преимуществом электро­шлаковой сварки является возмож­ность сварки швов сложной конфигу­рации (рис. 68), при этом электрод­ная проволока 3 подается через пла­вящийся мундшук 2, форма которого соответствует форме свариваемого шва 1. Мундштук плавится вместе с электродной проволокой, заполняя свариваемый шов металлом.

Качество металла шва получается значительно выше, чем при автомати­ческой сварке под флюсом. Это объяс­няется постоянным наличием над ме­таллом шва жидкой фазы металла и нагретого шлака, что способствует более полному удалению газов и неметаллических включений. Резко снижается влияние на качество шва влажности флюса, ржавчины и раз­личных загрязнений свариваемых кро­мок изделия. Трудоемкость операций по подготовке изделия под сварку снижается за счет исключения работ по разделке и подготовке кромок к сварке. Кромки обрезают кислородной резкой под прямым углом к поверх­ности свариваемых листов. Удель­ный расход электроэнергии, флюса и электродной проволоки сокращается, так как процесс протекает в замкну­той системе при небольшом коли­честве флюса и полном использовании электродного металла. Увеличенный вылет электродной проволоки и зна­чительные плотности тока обеспечи­вают высокую производительность на­плавки, достигающую 27 кг/ч, в то время как при автоматической свар­ке под флюсом она составляет 12 кг/ч, а при ручной — только 2 кг/ч. Рас­ход электроэнергии на 1 кг наплав­ленного металла уменьшается вдвое, а расход флюса — в 20 ... 30 раз по сравнению с автоматической сваркой под флюсом.

Производительность электрошла­ковой сварки превышает производи­тельность автоматической сварки под флюсом в 7 ... 10 раз, а при боль­шой толщине свариваемых кромок она в 15 ... 20 раз выше произво­дительности многослойной автомати­ческой сварки. Постепенный подогрев свариваемых кромок и замедленный нагрев околошовной зоны уменьшают возможность образования в ней зака­лочных структур. Поэтому при элек­трошлаковой сварке самозакаливаю­щихся сталей образование закалочных трещин менее вероятно. Освоение электрошлаковой сварки позволило заменить громоздкие и тяжелые цель­нолитые и цельнокованые станины и корпуса более легкими и компакт­ными сварно-литыми и сварно-кованы- ми.

Для производства электрошлако­вой сварки разрабатаны три типа аппаратов: 1) рельсовые аппараты, перемещающиеся по вертикальным рельсам или направляющим вдоль свариваемого шва. К ним относятся аппараты А-372Р, А-433Р и А-681;

2) безрельсовые аппараты, движущи­еся по свариваемому изделию и связанные с ним механическим креп­лением (аппараты А-306М и А-340М;

3) шагающие магнитные аппараты, перемещающиеся по свариваемому из­делию с помощью системы шагающих электромагнитов.

Источниками питания многоэлек­тродных аппаратов для электрошлако­вой сварки являются трехфазные сва­рочные трансформаторы ТШС-1000-3 и ТШС-3000-3 конструкции Института электросварки им. Е. О. Патона. Они обеспечивают в каждой фазе свароч­ный ток соответственно в 1000 и 3000 А. Первичная и вторичная обмот­ки трансформаторов состоят из секций с отводами; это позволяет изменять вторичное напряжение от 38 до 54 В.

Трансформаторы работают с принуди­тельным охлаждением (ТШС-1000-3— воздушное, а ТШС-3000-3 — водя­ное). При отсутствии этих трансфор­маторов можно применять трансфор­маторы ТСД-500, ТСД-1000-3, ТСД - 2000, СТН-750 и др.

Для электрошлаковой сварки при­меняют флюсы марок АН-8 и АН-22 (см. табл. 10).

Электрошлаковой сваркой можно выполнять не только стыковые, но и тавровые, угловые и кольцевые сое­динения. Например, при сварке коль­цевых стыков котельных барабанов применяют трехэлектродные айпараты А-385 и А-401. При толщине сте­нок кольцевого стыка 90 мм и внут­реннем диаметре 1300 мм аппаратом А-385 шов заваривается за один про­ход примерно за 2 ч. Многослой­ная автоматическая сварка под флю­сом потребовала бы 10 ... 12. ч. Для сварки прямолинейных швов приме­няют двухэлектродный аппарат А-372Р, работающий на сварочных то­ках 400... 1000 А при напряжении 48 ... 50 В и скорости подачи электрод­ной проволоки 150 ... 500 м/ч.

Сварка изделий толщиной до 150 мм производится аппаратом А-681. Применяется электродная проволока марок Св-10Г2 или Св-ЮГА диамет­ром 2 ... 3 мм. Аппарат имеет пода­ющий механизм ПШ-54. Масса аппа­рата — 8 кг. Малая масса, просто­та установки, настройки и эксплуата­ции позволяют широко применять аппарат А-681 при строительно - монтажных работах.