ТЕОРИЯ сварочных процессов

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка появилась в свое время как дальней­шее развитие дуговой сварки под флюсом, когда было установле­но, что при определенных режимах электрод «закорачивается» на слой расплавленного шлака и выделение теплоты (рис. 3.14) про­исходит при прохождении электрического тока через жидкую шлаковую ванну. Общее количество теплоты, выделяемое в зоне

сварки за 1 с, определяется как

а б

Рис. 3.14. Схемы электрошлаковой сварки проволочным электродом без колебаний {а) и с колебаниями (б):

1 - металл шва; 2 - металлическая ванна; 3 - шлаковая ванна; 4 - проволока; 5 - ползуны

Я = /2ЯСум > гае *сум - суммар-

ное сопротивление шлаковой и металлической ванн.

При электрошлаковой свар­ке почти вся электрическая мощность передается шлако­вой ванне, а от нее - электроду и свариваемым кромкам. Ус­тойчивый процесс возможен только при постоянной темпе­ратуре шлаковой ванны. Рабо­чая температура шлаковой ванны под электродом может достигать 2200... 2300 К.

При электрошлаковой свар­ке более равномерное выделе­ние теплоты по объему сварочной ванны по сравнению со сваркой под флюсом позволяет сваривать за один проход детали значи­тельных сечений (до нескольких квадратных метров); это обусло­вило широкое распространение электрошлаковой сварки в тяже­лом машиностроении.

Применяемые при электрошлаковой сварке флюсы отличаются высокой электропроводностью в расплавленном состоянии и низ­
кими стабилизирующими свойствами по отношению к дуговому разряду. Например, флюс АНФ-1 содержит до 92 % плавикового шпата CaF2, являющегося активным дестабилизатором дуги.

После развития начального дугового разряда расплавленный шлак полностью шунтирует дугу и дуговой процесс переходит в так называемый шлаковый. Температура плавления шлака должна быть выше, чем температура плавления свариваемого металла.

Электрошлаковую сварку обычно ведут на переменном токе при низком напряжении (40...50 В) и рабочих токах до нескольких тысяч ампер. Баланс энергии этого сварочного процесса показан нарис. 3.15.

Рис. 3.15. Примерный тепловой баланс при электрошлаковой сварке листов стали толщиной около 100 мм:

1 - плавление проволоки - 23 %; 2 - плавление основного металла - 60 %;

3 - потери на излучение -1,5 %; 4 - потери в кромках - 1,5 %; 5 - перегрев металлической ванны - 9 %; 6 - нагрев ползунов 2,5 * 2 = 5 %

Вследствие большой поверхности контакта теплоносителей - шлаковой и металлической ванн - с основным металлом плотность тепловых потоков в металл невысока, поэтому для электро­шлаковой сварки необходима более высокая удельная энергия (от 100 до 200 кДж/см2), чем для большинства способов дуговой сварки.

Химическая реакция взаимодействия оксидов железа с алю­минием (алюмотермическая реакция) протекает с большим вы­делением теплоты по следующему уравнению:

ЗРезС>4 + 8А1 —* 4AI2O3 + 9Fe + 3242 кДж.

Такая реакция реализуется в технике при сжигании смесей алюминиевого порошка и железной окалины, получивших на­звание термитов. Сравнительная простота осуществления алюмо - термической реакции и доступность применяемых материалов по­ложили начало широкому применению термитов в промышленно­сти, особенно в металлургии и для сварочных процессов.

При термитной сварке сначала производят поджиг термита, происходит его сгорание, а затем разделка кромок обычно запол­няется жидким металлом, образующимся в результате алюмотер- мической реакции. Разогрев и плавление кромок свариваемых деталей при термитной сварке осуществляются за счет теплосо­держания жидкого присадочного металла, поэтому его объем вы­бирают в 2-3 раза большим, чем это необходимо для заполнения разделки.

Одно из основных достоинств процесса термитной сварки - простота осуществления в полевых условиях, что обусловило его применение для сварки рельсов, контактной сети железных дорог и некоторых строительных конструкций.

ТЕОРИЯ сварочных процессов

Граничные условия

Чтобы решить дифференциальное уравнение теплопроводно­сти, необходимо задать распределение температур в начальный момент времени (начальное условие) и условия взаимодействия тела с окружающей средой на его границах (граничные условия). Начальное условие определяется …

Основные допущения и упрощения, принятые в классической теории распространения теплоты при сварке

На современном уровне развития математики аналитическое решение уравнения теплопроводности в общем виде (5.21) еще не найдено, однако при введении некоторых допущений и упрощений можно получить пригодные для практического использования ча­стные …

Дифференциальное уравнение теплопроводности

Сложный процесс изменения температуры точек тела с коор­динатами jc, у, z во времени t описывается дифференциальным уравнением теплопроводности. Для вывода этого уравнения необ­ходимо рассмотреть баланс теплоты в некотором элементарном объеме …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.