Дополнительный материал Электрошлаковая сварка

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. 1) про­исходит при прохождении электрического тока через жидкую шлаковую ванну. Общее количество теплоты, выделяемое в зоне сварки за 1 с, определяется как q = I²R_cyм,

где R_сум - суммар­ное сопротивление шлаковой и металлической ванн.

1 – металл шва, 2 – металлическая ванна, 3 – шлаковая ванна,

4 – проволока, 5 - ползуны

Рис. 1. Схемы электрошлаковой сварки проволочным электродом без колебаний (а) и с колебаниями (б)

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 низкими 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 на рис. 2.

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.

Рис. 2. Примерный тепловой баланс листов стали толщиной около 100 мм

Краткое описание документа:

Данный документ содержит материал, предназначенный для изучения в системе СПО по профессии "Сварщик". Может идти как дополнение к изучаемым общеобразовательным предметам (химия, физика).

"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 про­исходит при прохождении электрического тока через жидкую шлаковую ванну."