Электрошлаковая сварка: сущьность, способы. Параметры процесса, оборудование. Достоинства и недостатки.

Оглавление
Введение
Сущность электрошлаковой сварки
Разновидности электрошлаковой сварки
Выбор параметров режима
Оборудование для электрошлаковой сварки
Преимущества и недостатки
Список использованной литературы

Электрошлаковая сварка: сущьность, способы. Параметры процесса, оборудование. Достоинства и недостатки.

Плавящийся мундштук представляет собой набор пластин или стержней, которые снабжены каналами для подачи электродной проволоки. В частном случае плавящимся мундштуком может быть толстостенная трубка с внутренним диаметром, на 1 - 2 мм превышающим диаметр электродной проволоки. Форма плавящегося мундштука определяется конфигурацией свариваемого стыка, а материал, как правило, подобен основному металлу изделия или выбирается в зависимости от требований, предъявляемых к химическому составу металла шва. Широкое распространение получил мундштук с каналами для подачи электродной проволоки в виде спиралей, навитых из сварочной проволоки.Рис. 2. Схемы электрошлаковой сварки:а – проволочными электродами; б – плавящимся мундштуком; в – электродом большого сечения; 1 — проволочный электрод; 2 — ползун; 3— шлаковая ванна; 4 — металлическая ванна; 5 — сварной шов; 6 — плавящийся мундштук; 7 – пластинчатый электрод. Сварка электродами большого сечения (рис. 2, в) включает сварку одной, двумя или тремя пластинами сплошного сечения или с продольными разрезами, подключенными к общему или разным источникам сварочного тока. Электроды могут подключаться к источнику питания по трехфазной или бифилярной схеме. Пластинчатые электроды чаще всего применяют для сварки прямолинейных швов длиной не более 1500 мм металла толщиной более 30 мм. Толщина пластинчатых электродов обычно 10 - 15 мм, при сварке алюминия и его сплавов 20 – 25мм и при сварке металла толщиной до 2000 мм с бифилярным подключением электродов достигает 60 – 100 мм.Электрошлаковой сваркой можно получить стыковые (рис. 3), угловые, тавровые (рис. 4) и практически все виды швов (рис. 5).Рис. 3. Типы стыковых сварных соединений:а и б — с равными и разными толщинами свариваемых кромок; в — с уменьшением одной кромки до размеров сопрягаемой; г — с увеличением толщины более тонкой кромки; д — с фигурной разделкой кромок; е — «замковое» соединение; ж — Х-образное соединение; з — соединение монолитной кромки с набором пластин.Рис. 4. Типы соединений: а и б — угловое с прямой и угловой разделкой кромок; в, г, д — тавровое без и с разделкой примыкающего элемента; е — соединение литых деталей; ж, з — крестообразные соединенияРис.5. Виды швов, выполняемых электрошлаковой сваркой:а и б — прямолинейные на вертикальной и наклоннойплоскостях; в — пространственной формы; г, д и е — кольцевые на цилиндрической,конической и шаровой поверхностях; ж и з — переменного сечения и с дополнением до прямоугольного. При стыковом соединении между двумя прямыми кромками для возможности осуществления электрошлакового процесса предусматривается, как правило, зазор величиной b, являющийся одним из важнейших технологических параметров режима сварки. Различают зазоры расчетный bр — это фиктивная величина, на основании которой подсчитываются размеры свариваемых деталей, и больший, сборочный bс — с учетом деформации соединяемых частей конструкции при сварке. Все конструктивные элементы сварных соединений и швов определены ГОСТ [4].При ЭШС стыковых соединений с разной толщиной кромок либо утончают более толстую, либо к тонкой приваривают дополнительную пластину до сравнения толщин.Угловые и тавровые соединения встречаются на практике значительно реже стыковых и, как правило, при изготовлении станин прессов из проката. При ЭШС трубчатым плавящимся мундштуком применяют V- или К-образную разделку примыкающего элемента соединения. Трубчатым мундштуком можно также сваривать крестообразные соединения.Прямолинейные швы (рис. 5) свариваются в вертикальном положении. Возможный наклон не должен превышать 15—20°. Кольцевые швы могут выполняться не только на цилиндрической, но и на конической и сферической поверхностях.При сварке заготовок с фасонными кромками типа тавров, швеллеров или цилиндров существующее сечение дополняют до прямоугольного специальными планками. Толщина планок в этом случае находится в пределах 60—200 мм.Выбор параметров режимаОсновные величины, определяющие весь ход сварки и ее результат: - падение напряжения на участке электрод — шлаковая ванна uсв;- скорость подачи электродной проволоки υс;- сварочный ток Iсв;- скорость сварки υсв;- глубина шлаковой ванны hв;-сухой вылет электродной проволоки lc;- скорость поперечных колебаний электродов в сварочном зазоре υк;- число электродов n;-сечение электрода Fe;-зазор между кромками b;- расстояние между электродными проволоками d;- толщина пластины плавящегося мундштука δм;- длительность остановки электродных проволок у ползунов t;- толщина свариваемого металла s.Правильный выбор параметров сварки и поддержание их на заданном уровне обеспечивают получение качественного сварного соединения. Одной из важных характеристик сварного соединения является коэффициент формы шва ψ, который равен отношению ширины шва (ширины металлической ванны bм)к глубине металлической ванны hм. Это соотношение характеризует склонность шва к образованию кристаллизационных трещин, одного из наиболее распространенных дефектов ЭШС. Среднее значение ψ = 1,5-4,0.Значение ψвозрастает либо с увеличением bм, либо с уменьшением hм. На возрастание bм наиболее влияет увеличение uсв и уменьшение hв.На уменьшение hм влияет только снижение Iсв, которое определяется значениями υe и n. Величину υсв для электрошлаковой сварки проволочным электродом и с плавящимся мундштуком определяют по графикам.Величину сварочного тока, А, можно ориентировочно определить по формуле:Iсв= (0,022υе + 90) n + 1,2 (υcв + 0,48υп) δпbп,где υп — скорость подачи пластины, см/ч; δпи bп— ширина и толщина, см.Формула универсальна и пригодна для сварки проволочным электродом (второе слагаемое превращается в нуль, так как нет пластин), плавящимся мундштуком (в этом случае υп = 0) и пластинчатыми электродами (в этом случае первое слагаемое равно нулю, так как нет проволок).Опыт применения ЭШС показал, что такие элементы режима, как глубина шлаковой ванны hв, сухой вылет электродной проволоки lc, скорость поперечных колебаний электродов в сварочном зазоре υк и длительность остановки электродных проволок у ползунов t практически не зависят от толщины свариваемого металла и имеют следующие значения: hв= 40-50 мм, lc=80-90 мм, υк=40 м/ч, t=4-5 с.Оборудование для электрошлаковой сваркиК оборудованию для электрошлаковой сварки предъявляют множество разнообразных требований, так как на условия выполнения сварки влияют качество и точность сборки, необходимость одновременного выполнения большого числа операций и т.п. Поэтому предприятия, предусматривающие применение ЭШС при изготовлении производимых ими изделий, создают участки, оснащенные комплексом сварочной аппаратуры и вспомогательного оборудования, которые принято называть сварочными установками [3]. Так, на ряде заводов действуют установки для:- ЭШС продольных швов цилиндрических сосудов;- ЭШС проволочными электродами кольцевых швов;- сварки плавящимся мундштуком или электродами большого сечения крупногабаритных деталей большой толщины.Независимо от разнообразных конструктивных особенностей установок они укомплектованы следующим оборудованием: - сварочным, к которому относятся источник питания и сварочный аппарат с приборами управления и регулированием процесса; - механическим и вспомогательным, предназначенным для установки и перемещения изделия перед сваркой или в процессе выполнения шва, а также обслуживания зоны сварки; - оснасткой для принудительного формирования металла шва, а также системой охлаждения; - сборочно-сварочными приспособлениями, позволяющими осуществлять быструю и точную сборку заготовок, удерживать их в требуемом положении во время работы и предотвращать или уменьшать при этом деформации и внутренние напряжения в свариваемых изделиях.Наиболее характерными изделиями, изготовляемыми с применением электрошлаковой сварки, являются толстостенные сосуды и емкости. Для их производства нужны установка для электрошлаковой сварки продольных швов и установка для сварки кольцевых швов, если изготовитель считает нецелесообразным применять для этого дуговую многопроходную сварку под флюсом в узкую разделку.Установка для сварки продольных швов (рис.6). Рис.6.Установка для электрошлаковой сварки продольных швовОбечайка 7 сосуда установлена на план­шайбе 3 вращателя 2 и прикреплена к ней зажимами.