Электрошлаковая сварка (ЭШС)

Этот способ был разработан для сварки под флюсом вертикальных стыков из металлов большой толщины, т. е. для тех случаев, когда другие способы сварки экономически невыгодны и технически (с учетом качества) неприемлемы.

Диапазоны свариваемых толщин ЭШС - от 14 до 500 мм и более. Способ ЭШС разработан в начале 50-х годов прошлого века. Сущность способа - сварка вертикальных стыков швов с принудительным формированием расплавляемого металла в зоне ванны при помощи медных водоохлаждаемых ползунов. При сварке используются флюсы, которые расплавляясь, образуют шлаковую ванну толщиной 40-60 мм.

Ванна позволяет полностью защитить расплавленный металл от вредного влияния воздуха, а через флюс обеспечить легирование металла.

Электрошлаковая сварка производится нагревом металла теплом расплавленного шлака, разогреваемого проходящим через шлак электрическим током. Сварка осуществляется с помощью специальных устройств - аппаратов. Эти устройства подают в зону ванны электрод (проволоку или ленту) и поддерживают устойчивый электрошлаковый процесс, в котором электрическая дуга отсутствует, а имеется только жидкая ванна расплавленного флюса (шлака) и под ней - расплавленный металл ванны.

Наличие ползунов - подвижных водоохлаждаемых устройств для принудительного формирования шва, позволяет удерживать расплав ванны в зоне сварки.

Аппараты имеют механизм перемещения, позволяющий перемещать их (равномерным движением) вдоль вертикального шва вверх.

Различают рельсовые и безрельсовые аппараты для электрошлаковой сварки. Рельсовые требуют для своего перемещения специальных направляющих, параллельных шву. Безрельсовые аппараты имеют специальные устройства для непосредственного сцепления с изделием.

В пространстве, образованном кромками свариваемого изделия и формирующими приспособлениями (ползунами), создастся ванна расплавленного шлака, в которую погружается электрод. Проходящий между электродом и основным металлом сварочный ток 700-3000 А (напряжение ванны 3-50 В) разогревает шлак. Для начала наведения процесса (затравки) применяют электропроводной флюс. Процесс начинают на технологической пластине, закрепленной (сваркой) к свариваемым кромкам. Вместе с электродным флюсом засыпают металлическую стружку. Электродный материал оплавляется в жидком шлаке (как сосулька в теплой воде), температура которого до 2000ºС. При этом расплавляются и кромки изделия, образуя сварочную ванну, а затем шов.

Качество сварки исключительно высокое, так как металл шва полностью защищен от вредных воздействий воздуха, а также имеются неограниченные возможности легирования ванны и вообще получать металл заданного состава. Высота ванны шлакового расплава (глубина до зеркала ванны) - 40-60 мм. Скорость сварки - 0,35 - 8,0 м/ч. Аппараты бывают одно- и многоэлектродные.

В качестве источника питания применяется трехфазный трансформатор типа ТШС с жесткой внешней характеристикой.

В последние годы разработано около 20 различных типов аппаратов для электрошлаковой сварки, например, аппарат А-820М состоит из сварочной головки подающего механизма, шкафа управления и катушек для сварочной проволоки. Головка перемещается по стандартному уголку(45 х 45 х 5), установленному на свариваемое изделие. Аппарат снабжен гибким шлангом для сварочной проволоки, бункером для флюса, шлангом для флюсоподачи, водоохлаждаемыми медными ползунами, шлангами для охлаждающей воды.

Техническая характеристика:

• сварочный ток, при ПВ = 100%, 700 А;
• диаметр сварочной проволоки 2,5-3 мм;
• скорость перемещения сварочной головки, 4-12 м/ч. Аппарат А-820М предназначен для электрошлаковой сварки вертикальных швов металла толщиной от 18 до 50 мм и электродуговой сварки под флюсом с принудительным формированием металла толщиной от 14 до 20 мм. Возможна также электрошлаковая сварка швов, расположенных наклонно (не более 45º к вертикали) при толщине металла до 35 мм.

Сварка под флюсом. Часть 2 Сварочные работы Аргоно-дуговая сварка стали