Сварка электрошлаковая: разновидности и сущность

Сварочные операции с металлами в большинстве своем основываются на химико-термических процессах плавления. В зависимости от применяемой оснастки, активных расходных материалов и в целом технических условий организации процесса, меняются и характеристики получаемого продукта. Главной задачей сварщика является формирование прочного шва, способного противостоять нагрузкам, которые также будут приходиться на основную конструкцию. В этом отношении сварка электрошлаковая не является лучшим решением на сегодняшний день, поскольку классическое электродуговое воздействие позволяет образовывать более выгодные для дальнейшей эксплуатации швы. Однако применение шлаковых ванн для процесса расплава обеспечивает немало других преимуществ, ради которых данную технологию используют крупные предприятия.


сварка электрошлаковая

Сущность электрошлаковой сварки

Методика электрошлаковой сварки основана на применении тепла, которое вырабатывается в процессе расплава материала. Получаемая термическая энергия и выступает тем самым фактором, который обеспечивает сварочную операцию. В качестве материала, который подвергается расплавке, применяют шлаковую основу. Возбудителем процесса расплава является электрический ток, поэтому в организации процесса используется специальный генератор. К особенностям процесса можно отнести тот факт, что сварка электрошлаковая может выполняться только в условиях вертикального размещения заготовок. Под действием вырабатываемого тепла жидкий металл, который образуется в ходе оплавления электродных проволок и свариваемых элементов, заполняет собой пространство между деталями. Чтобы удержать жидкую ванну шлака и металла от излишнего перетекания, с разных сторон рабочей ванны устанавливаются охлаждаемые водой ползуны. По мере заварки шва они поднимаются и не дают рабочей массе вытекать.


технология электрошлаковой сварки

Технологический процесс

Начинается сварочный процесс с возбуждения дуги, которая будет образовываться между деталями и электродными проволоками. Тепловая энергия дуги расплавляет флюс, после чего и создается та самая шлаковая ванночка, уровень которой будет подниматься. Благодаря свойству электропроводности, плавленый флюс начинает шунтировать дугу, останавливая ее горение. При этом расплавление и нагрев флюса продолжаются за счет теплового воздействия, источником которого выступит ток, подаваемый к жидкому шлаку. То есть технология электрошлаковой сварки основывается на передаче тепла от шлака, который не только выделяет энергию под действием тока, но и может напрямую передавать ее рабочим деталям.

Электрод и целевой металл связываются между собой именно посредством шлаковой ванны. Далее формируется и металлическая ванна. Для этого могут потребоваться разные промежутки времени, в зависимости от характеристик материала. Главное заключается в том, что металлическая жидкая основа лежит по уровню ниже шлаковой ванны, но также требует подключения формовочных ползунков, сдерживающих вытекание. Для этого используют медные ползунки, охлаждаемые водой.

сущность электрошлаковой сварки

Разновидности сварки

Подходы к выполнению данного метода различаются по типу применяемого электрода. Например, классическая схема предусматривает использование электродной проволоки, которая по мере расплавления подается в шлаковую ванну. При таком подходе мастер должен сообщать электродам еще и возвратно-поступательные горизонтальные движения, что обеспечивает равномерность прогрева свариваемых деталей по всей толщине.


Другой метод предусматривает применение электродов с большим сечением или пластин. В этом случае электрод будет занимать большую часть пространства, образованного зазором между заготовками. Использование пластин также распространено. При такой схеме электрошлаковая сварка выполняется с расчетом на размерное соответствие активных элементов деталям. Во всяком случае их форма должна быть похожей на свариваемые заготовки. Пластины неподвижно укрепляют в зазоре и в зависимости от состояния шлаковой ванны могут подаваться на рабочую область по мере выполнения операции.

процесс электрошлаковой сварки

Оборудование для сварки

Как и при традиционной электродуговой сверке, в данном случае используется специальный аппарат. Для определения его особенности надо отметить, что электрошлаковая методика, в отличие от других распространенных технологий сварки, может реализовываться при плотности тока, составляющей 0,1 а/мм2, что в сотни раз меньше, чем при том же дуговом способе. Для выполнения этой задачи используют автоматы, соответствующие нескольким условиям. В первую очередь техника должна обеспечивать зазор между разными кромками ванны. Второе условие выражается в том, что оборудование для электрошлаковой сварки должно допускать вертикальное формирование свариваемого шва. И последнее значимое условие заключается том, что сварка должна выполняться в один подход. В качестве дополнительного оборудования также применяются подающие проволоку ролики, токоподводящий мундштук, ползуны с планками и трубки для охлаждения водой.

электрошлаковая сварка

Расходные материалы для сварки

Активная основа для такой сварки – это упомянутые электроды, которые могут иметь несколько неподвижных осей. Подача к шлаковой ванне обеспечивается при постоянной скорости. Кроме шлака и электродов, также может применяться плавящийся мундштук. В зависимости от требований к получаемому результату оператор может управлять расходниками таким образом, что процесс будет выполняться с той или иной степенью интенсивности – поправка на манипуляции с теми же электродами с целью повышения прогрева также делается с учетом типа металла. Вообще, с точки зрения сложности для мастера, наиболее труден процесс электрошлаковой сварки с контактным принципом воздействия. Обычно контактно-шлаковая методика применяется в случаях, когда необходимо приварить стержни к плоской поверхности.

Преимущества технологии

Одним из главных преимуществ метода является возможность сварки без необходимости предварительного разделения кромок, поскольку процесс реализуется с наличием зазора между рабочими деталями величиной до 3 см. Также сварка электрошлаковая отличается высоким коэффициентом наплавки, что в результате дает и финансовые преимущества в виде экономии на организации мероприятия. Плюсы будут ощутимы и после завершения операции. Дело в том, что сварка этого типа обеспечивает симметричное расположение шва по отношению к оси. Данный фактор исключает образование угловых деформаций, что в итоге упрощает монтаж деталей с их корректировкой.

оборудование для электрошлаковой сварки

Сферы применения

Возможности использования данной методики определяют как раз и ее недостатки. Этот метод нецелесообразно применять в большинстве типовых сварочных работ. Чаще всего технология задействуется в строительных и промышленных условиях. К примеру, изготовление массивных станин, монтаж турбинного оборудования, инсталляция толстостенных барабанов и котельных агрегатов – это лишь часть распространенных операций, в которых используется электрошлаковая сварка. Применение этого метода на производствах позволяет осуществлять сборку крупногабаритных конструкций. Принципиальным же отличием электрошлаковой техники от других способов сведения металлических элементов является допущение возможности замены кованых или литых массивных деталей сварными аналогами, выполненными из мелких отливок или поковок.

электрошлаковая сварка применение

Заключение

По целому ряду причин даже в целевых областях этой технологии не всегда допускается ее применение. Ограничения в основном связаны с технологическими недостатками, которые делают использование метода нецелесообразным. К примеру, сварка электрошлаковая будет неэффективной, если ее планируется использовать на площадке, где также присутствуют чувствительные к термическому воздействию материалы. То есть по экономическим соображениям и качеству полученного стыка технология оправдывает себя, но возникает другой нюанс. Такая сварка отличается большой зоной теплового влияния, соответственно, в работе со стационарным расположением деталей все смежные с ними материалы будут также подвергаться сильному температурному воздействию.

Титан: сварка титана (технология). Сварка аргоном титана
В авиации, судостроении, машиностроении и в некоторых других отраслях промышленности для изготовления сложных и ответственных узлов используют такие дорогостоящие материалы, как титан. Он хорош не только своим небольшим весом, но и тем, что данный ...
далее
Сварочное производство: краткая характеристика, этапы развития
Сварочное производство сегодня – это одно из ключевых технологических процессов, обеспечивающих деятельность предприятий разной направленности. Сварку можно смело назвать технологичным, надежным и наиболее эффективным способом создания неразъемных ...
далее
Контактная сварка сделать самому своими руками. Технология ...
Особенности контактной сварки своими руками. Технология изготовления контактной точечной сварка в домашних условиях. Сфера применения и виды контактного соединения металлических поверхностей. Самостоятельное изготовление аппарата для точечной сварки ...
далее
Электрод по алюминию. Специфические особенности процесса сварки
Алюминий является очень востребованным материалом в современном мире. Его применяют во всех сферах деятельности человека. Чтобы создать новые или починить старые изделия из этого металла, применяют сварку. В ней участвует электрод по алюминию. Как ...
далее
Сварка металла: разновидности и технология
Особенности и технология сварки металла. Основные виды сварочного соединения. Описание электродуговой, газовой, контактной и шлаковой сварки. Техника безопасности при проведении сварочных работ.
далее
Автоматическая сварка: типы и преимущества
В статье подробно рассмотрена автоматическая сварка под флюсом, ее особенности и преимущества перед ручной дуговой сваркой.
далее
Автоматическая сварка: типы и преимущества
Жидкий металл и мой первый опыт его использования
Пришло время сделать серьезный апгрейд моего компьютера и выбор пал на процессор i7 920. Многочисленные отзывы по поводу сильного нагревания сразу навели меня на мысль, что необходимо использовать жидкий металл.
далее
Жидкий металл и мой первый опыт его использования
Технология электродуговой сварки металлов
Воздействие электрической дуги на структуру материала – один из старейших способов получения прочного соединения между металлическими заготовками. Первые технологические подходы к данному способу сварки имели массу недостатков, связанных с пористостью шва и образованием трещин в рабочей зоне. К сегодняшнему дню производители оборудования и вспомогательных устройств существенно оптимизировали методику проведения электродуговой сварки, расширив и область ее использования.
далее
Технология электродуговой сварки металлов
Флюсовая проволока: виды, выбор, технические характеристики, нюансы сварочной работы и специфические особенности применения
На сегодняшний день имеется много технологий проведения сварочных работ. Каждая из них имеет свою специфику и преимущества, а потому применяется только в определенных условиях. В настоящее время довольно часто применяется автоматическая сварка с флюсовой проволокой.
далее
Флюсовая проволока: виды, выбор, технические характеристики, нюансы сварочной работы и специфические особенности применения
Сварка меди и ее сплавов: способы, технологии и оборудование
Медь и ее сплавы находят применение в самых разных отраслях народного хозяйства. Данный металл востребован благодаря своим физико-химическим свойствам, которые также затрудняют и процессы обработки его структуры. В частности, сварка меди требует создания особых условий, хотя в основе процесса лежат довольно распространенные технологии термического воздействия.
далее
Сварка меди и ее сплавов: способы, технологии и оборудование