Электрошлаковая сварка: сущность процесса и область применения

ГОСТы

Требования, технические условия, типы соединений и другая информация, относящаяся к электрошлаковой сварке, содержится в ГОСТах, которые являются обязательными. Некоторые стандарты:

1. Сварочные процессы: ГОСТ 30482-97 — Правила технологического процесса работы с проволочным электродом или плавящимся наконечником из низколегированных и углеродистых сталей.
2. Сварочные материалы: ГОСТ 9087-81, ГОСТ 30756-2001 — технические условия на расплавленные сварочные струи для сварки и электрошлаковых технологий.
3. Сварные соединения: ГОСТ 15164-78 — типы, элементы, размеры.

Подробнее о способе сварки

Как выполняется электрозащитная сварка?

Теперь официально: электрошлаковая сварка ESW — это метод, основанный на выделении тепла при прохождении тока через специальный расплавленный шлак. Этот шлак растворяют в ванне, пространство между краями металлических деталей необходимо соединить. Электрод в виде металлического стержня погружается в ванну, так что ток течет между электродом и металлом детали.

Температура в шлаковой ванне должна быть очень высокой, до 1600 — 1700 ° С, в любом случае она должна превышать уровень температур плавления электрода и основного металла. Когда электродная проволока плавится, дуга гаснет, и дальнейший процесс происходит за счет тепла, полученного от тока в шлаке. К тому же фьюжн уже безарочный.

Немного физики и шлака

Схема электрошлаковой сварки в принципе проста: при плавлении электрода и кромки заготовки в шлак расплавленный металл оседает на дно, образуя новую металлическую ванну. Эта лужа затвердевает и в конечном итоге образует сварной шов. При этом электрод всегда подается сверху вниз.

Это отличная технология создания форсированной ванны для вертикальных осей сварного шва. Суть этой технологии — искусственное охлаждение «новой» металлической ванны.

При чем тут отходы? его функция — преобразовывать электрическую энергию в тепло. Следовательно, сам шлак должен быть электропроводным. К сожалению, проводимость шлака непостоянна. Он резко увеличивается с повышением температуры, особенно в плавящемся состоянии. А при понижении температуры шлак полностью перестает проводить ток.

Этот фактор никак не облегчает рабочий процесс. Главное условие устойчивости сварного шва — постоянная температура в шлаковой ванне.

Конечно, электропроводность также зависит от состава шлака. Если, например, внутри находится титан, шлак будет хорошим проводником даже в твердом состоянии при обычных температурах. Это называется электронной проводимостью. Что касается обычной проводимости, которая появляется в расплавленном жидком шлаке, то она называется ионной.

Фторид кальция также является очень желательным компонентом шлака — электрическая проводимость у него просто отличная, он помогает сэкономить время и энергию, которые необходимы для преобразования стадии плавления дуги в электрошлак.

Понятие процесса

Суть процесса электрошлаковой сварки (ЭШС) заключается в том, что в пространство между концами соединяемых деталей помещается масса шлака, который расплавляется путем зажигания электрической дуги между электродом и самой деталью.

Присадочный металл подается в шлаковый расплав, который, в свою очередь, начинает плавиться вместе с металлом по краям соединяемых деталей.

Жидкий металл тяжелее жидкого шлака, поэтому он опускается вниз, вытесняя основную массу шлака. В нижней части пространства он затвердевает и поднимается расплав: так сваривается вертикальный шов.

В отличие от более традиционных видов электросварки, первоначальному нагреву и плавлению электрической дугой подвергается шлак, а не присадочный материал и основной металл. Температура плавления шлака должна быть значительно выше температуры плавления металла.

После плавления шлак отклоняет (гасит) электрическую дугу, но ток не прекращается. Прохождение тока через массу шлака с оптимально подобранными параметрами теплопроводности и электропроводности вызывает стабильный и равномерный нагрев при высоких температурах.

отличить шлак от металла по цвету и текстуре очень просто. В конце процесса сварки легко отделяется от монолитного шва.

Для предотвращения вытекания расплава на заготовки ставится защитный забор — ползунки, постоянно охлаждаемые водой. В процессе электрошлаковой сварки они медленно поднимаются наверх.

Особенности электрошлаковой сварки

Отсутствие арки — главная отличительная черта этого метода. Электричество передается в шлак, который считается проводником. Это способствует выделению тепла, необходимого для плавления. Перед началом работы в емкость с побочными продуктами помещается специальный электрод. Способ сварки имеет следующие особенности:

• большое расстояние между вертикально расположенными частями;
• отсутствие контакта сварочной ванны с кислородом (вся площадь остается под шлаком);
• низкий расход потока, связывание компаунда с расходуемым электродом;
• длительное нахождение шва в жидком состоянии, что способствует испарению газов.

Суть процесса

Суть технологии заключается в передаче тока на шлак и от него на электрод и кромки деталей. Стабильность процесса обеспечивается постоянной температурой, которая может достигать 1900-2000 ° C.

Большая часть тепла попадает в сварочную ванну, поэтому энергия идет к краям деталей.

Основные схемы

Электрошлаковый метод применяется не только для соединения деталей, но и для отливов и отливов. Сварка производится плавящимися электродами или насадками, заполняющими стержнями большого диаметра. Всего существует 6 основных схем работы, которые можно увидеть на изображении.

Стоит учесть особенности каждого варианта:

1. Первые 2 метода считаются наиболее распространенными. Их используют для соединения деталей высотой 2-4,5 см с помощью добавки диаметром 3 мм.
2. Третью схему можно использовать для сварки более массивных конструкций. Каждая деталь может иметь максимальную толщину 12 см.
3. Четвертый вариант очень эффективен.
4. Пятая схема относится к категории узконаправленных методов. Применяется при работе с низколегированными сталями. Высота двери может достигать 10 см.
5. Шестая схема предназначена для создания размерных конструкций без дополнительных термических обработок. Толщина свариваемых деталей может достигать 6 см. Метод позволяет получить прочный и равномерный шов.
   
   Схема сварочного процесса.

Типы сварных швов и соединений

Технология ESH позволяет сваривать детали в разных пространственных положениях. Чаще всего используются следующие виды швов:

1. Стыковые швы. Между деталями остается небольшое расстояние, которое считается главной особенностью электрошлаковой техники. Порядок обрезки кромок и формирования сварных швов регламентируется ГОСТ 15164. При стыковой сварке деталей разной толщины более толстая кромка утончается. Допускается приварка металлической пластины к менее массивной заготовке.
2. Т-образные и угловые соединения. Их применяют реже, чем стыковые. При использовании расходной формы кромки сварного шва обрезаются в форме буквы K или V.
3. Соединения по прямой. Выполняется стоя. Допускается небольшой уклон.
4. Кольцевые швы. Используется при работе со сферическими или цилиндрическими деталями.

Сферы применения

Технология считается узкоспециализированной. Применяется в судостроении и автомобилестроении, строительстве мостов и других массивных конструкций. С помощью ЭШС свариваются опорные элементы прокатных станков, масса которых достигает 100 т. Технология может быть использована для переплава электрошлака. В этом случае ток течет не к присадочной проволоке, а к расплавленному материалу. ESW не используется для:

• работа с тонкостенными элементами, полностью плавящимися под шлаком;
• формирование разнонаправленных связей;
• сварка слишком массивных деталей, не закрываемых ползунами.

Типы электрошлаковой сварки

Способы различаются типами пломбировочных материалов и способами их доставки.

С электродными проволоками

Материал подбирается с учетом типа сварочного аппарата, характеристик соединяемых металлов. Нить медленно входит в пространство между деталями. Он подается сверху вниз, следуя за движущимися электродами.

Электросварка электродными проволоками.

С электродами большого сечения

В процессе сварки используются круглые или прямоугольные элементы большего диаметра. Они перемещаются к разрыву по мере образования слияния. В отличие от проволоки, электроды увеличенного размера быстро создают большой объем шва.

С плавящимся мундштуком

Технология сочетает в себе 2 предыдущих метода. Электропроводящие пластины расположены в удобном месте для быстрого нагрева потока. Проволока попадает в сварочную ванну через направляющее сопло. Метод предназначен для образования криволинейных соединений.

Электрошлаковая сварка с помощью мундштука.

Уникальные свойства

Примененный принцип «непрямой плавки» определяет уникальные свойства процесса. Преимущества, которые являются преимуществами, заключаются в следующем:

• защита стыка от атмосферного воздуха жидким шлаком, что заложено в самом принципе электрошлаковой технологии;
• изменение плотности тока при сварке этим способом меньше влияет на качество шва, чем при дуговой сварке;
• некритичность кратковременного прерывания подачи электроэнергии в технологический процесс;
• возможность сваривать швы любой толщины за один проход;
• возможность сваривать неровные края деталей;
• низкое энергопотребление;
• невысокая стоимость расходных материалов — шлака;
• высокая эффективность.

Кроме того, следует отметить, что электрошлаковая сварка выполняется на переменном, а не постоянном токе.

Но у ESW есть и недостатки. Этим методом проваривают только вертикальные швы или швы под острым углом к ​​вертикали (основная причина малой распространенности электрошлакового метода).

Запущенный процесс нельзя останавливать на середине, иначе возникают дефекты, устранить которые можно только разорвав шов и заново запустив работу.

Металл шва имеет крупнозернистую структуру, поэтому детали с таким стыком не предназначены для использования при низких температурах — они становятся хрупкими.

Процесс электрошлифовой сварки требует большого количества оборудования, начиная от медных ползунов, которые необходимо максимально плотно прижимать к шву (их нельзя выпускать), до других вспомогательных частей стартового кармана. Минимальная толщина шва 20 мм.

Способы сваривания

Электрошлаковая сварка подходит не для всех металлов, но область ее применения нельзя назвать узкой. Обычно применяется для соединения низко- и среднеуглеродистых сталей, чугуна, цветных металлов (вплоть до титана и алюминия), реже — для легированных сталей.

Применяются при производстве массивных и крупногабаритных изделий (толщиной порядка 100-600 мм), при переплавке отходов.

На практике используются 3 основных способа сварки. Первый предполагает непрерывную подачу наполняющего электрода в расплав, направляемого в горизонтальной плоскости. Движение электрода является альтернативой для обеспечения максимальной плотности контакта.

Второй электрошлаковый метод — это сварка пластинчатыми электродами увеличенного диаметра, которые фактически заменяют медные курсоры.

При этом добавка используется в меньшей степени — сами электроды плотно закрывают зазор и обеспечивают эффективное сплавление — концы деталей соединяются без добавки. Но в этом случае необходимо придать электродам форму, подходящую к деталям, это узкоспециализированный метод.

Третий прием основан на сочетании первых двух. Содержит как пластинчатый электрод, так и специальный расходный электрод. Первый остается неподвижным в течение всего процесса электрозащитной сварки, второй подается в зону плавления и, по сути, является добавкой.

Обратите внимание, что химический состав добавки должен быть аналогичен составу основных металлов.

Также существуют два разных принципа работы систем электрошлаковой сварки. Аппараты, в которых реализован первый способ, работают с твердой шлаковой смесью, которая растворяется сама по себе. Установки, работающие по второму принципу, используют жидкую смесь, предварительно расплавленную в печи.

Первым для начала работы требуется более мощный пусковой ток, потому что на приведение шлака в жидкое состояние тратится много энергии. Второе, следовательно, требует наличия поблизости плавильной печи.

С помощью электродных проволок

Процесс осуществляется проволочным электродом диаметром сечения 2-3 мм без поперечных колебаний.

Скорость подачи проволоки в шлаковой ванне должна быть постоянной. Метод применяется для сварки металлов толщиной до 50 мм.

Для сварки более толстых металлов используются несколько электродных проволок. Электроды перемещаются поочередно в направлении, перпендикулярном продольной оси свариваемого шва.

Использование электродов большого сечения

Используйте стержни и пластины круглого, квадратного или другого сечения. Размер и количество электродов зависят от размера соединяемых деталей, формы и размера отверстий и сварных полостей.

Метод в основном применяется при большой толщине свариваемых элементов и высоте шва до 1 м.

Пластинчатый электрод, пока он плавится, опускается в шлаковую ванну, глубина которой составляет 20-25 мм. Образование шва происходит в результате плавления основного металла, соединяющего расплавленный материал пластин.

ЭШС с пластинами

В этом методе используются электроды в виде пластин большого диаметра, необходимые для максимального увеличения пространства между соединяемыми деталями. Электродные пластины прикрепляются для подачи в ванну через короткие промежутки времени, в зависимости от того, достаточно ли расплавленного металла в ванне, чтобы заполнить пространство между поверхностями.

На это следует ответить, что проектировать устройства для ЭШС с пластинами или электродами большого диаметра проще, чем с использованием проволоки.

Электроды большого диаметра бывают разной формы: их поперечное сечение может быть прямоугольным или круглым, если вам нужно работать с цилиндрическими деталями. Они даже внутри полые, заполненные крупинками металла.

Применение плавящегося мундштука

Метод сочетает сварку электродной проволокой и электродами большого сечения. В пространство между соединяемыми деталями устанавливается неподвижная стальная пластина (мундштук). В нем есть трубки или канавки, через которые проходят электродные провода.

Во время сварки мундштук остается неподвижным. В шлаковую ванну вставляются электродные проволоки, которые расплавляются и заполняют пространство между соединяемыми элементами. Одновременно с проволокой плавится та часть мундштука, которая находится в шлаковой ванне.

Электрошлаковый сварочный механизм

Размер мундштука и количество проволок выбирается исходя из размеров свариваемых деталей. Этот метод используется при соединении элементов со сложным поперечным сечением и малой высотой стыка. Сопло термоэлемента выполнено с поперечным сечением той же формы, что и соединяемые детали.

Способы скоростной электрошлаковой сварки

Необходимость увеличения скорости электрозащитной сварки определяется не столько соображениями повышения производительности, сколько желанием улучшить качество сварного соединения за счет снижения тепловложения при увеличении скорости сварки.

Сварка с использованием порошкообразного присадочного материала

Появление неблагоприятной структуры в металле шва и в зоне термического влияния связано с низкой скоростью сварки, из-за чего сварное соединение подвергается воздействию высоких температур.

Добавление в шлаковую ванну «холодной» порошковой добавки поглощает значительную часть тепла для ее плавления. Эта добавка снижает тепловложение и увеличивает допустимую скорость сварки почти в 2 раза. Оптимальный размер гранул наполняющего порошка составляет 0,2-1,6 мм. Масса порошка шихты, подаваемого в сварочную ванну, примерно равна массе электродной проволоки, подаваемой в зону сварки.

Максимальная экономическая эффективность метода достигается при толщине свариваемого металла не более 100 мм.

Способ с сопутствующим принудительным охлаждением

Этот способ предназначен для сварки толстого проката из жаропрочных сталей повышенной прочности. При толщине металла 40-60 мм электрошлаковая сварка наиболее экономична. Но длительное воздействие высоких температур на металл шва и зону термического влияния значительно снижает прочность и ударную вязкость сварного соединения, особенно при воздействии отрицательных температур.

снизить этот негативный эффект можно с помощью высокотемпературной термообработки, но если готовое сварное изделие имеет большие размеры, провести такую ​​термообработку практически невозможно.

Для уменьшения негативного влияния высоких температур в процессе сварки закаленных сталей используется одновременное охлаждение стыка и термически измененной зоны водяным душем. При сопутствующем охлаждении скорость сварки увеличивается в 1,5–2 раза по сравнению с обычными методами электросварки. Этот способ наиболее эффективен при толщине свариваемого металла до 120 мм.

Сварка при увеличенном вылете сварочной проволоки

При ESW с обычным вылетом сварочной проволоки порядка 70-80 мм и скоростью сварки 200-250 м / ч проволока диаметром 3 мм нагревается до 400-500 ° C, что позволяет проволоке нагреваться погрузитесь в сварочную ванну достаточно глубоко, прежде чем она расплавится.

Если увеличить вылет до 180-200 мм, можно увеличить нагрев проволоки электрическим током до 1200 ° C и более до того, как она приблизится к сварочной ванне. Проволока, нагретая до таких температур, довольно быстро плавится при погружении в ванну диаметром 16-18 мм. При этом сила тока снижается на 20-30%.

Этот технологический прием позволяет увеличить скорость сварки в 2-3 раза. Метод подходит для сварки металлов толщиной до 300 мм, но улучшение свойств наблюдалось только при сварке низколегированных сталей толщиной не более 80 мм. Для электрощелевой сварки с выступом проволоки более 120 мм доступна специальная насадка, имеющая непроводящую направляющую под токопроводом.

Технология сварки

Свариваемые детали кладут вертикально, оставляя достаточное пространство между краями. Формирование металла шва обязательно. В зону сварки подают проволочный электрод или стальную пластину (пруток) и флюс. В начале процесса между проволокой и металлом горит дуга. После образования достаточного слоя потока жидкости (шлаковая ванна) дуга гаснет и прохождение электрического тока происходит только через поток. Вырабатываемое тепло расплавляет флюс, проволочный электрод и кромки сварного шва. Расплавленный металл образует сварочную ванну, которая стекает на дно шлаковой ванны.

Сварочная головка вместе с ползунами медной формы перемещается по соединяемым деталям снизу вверх, удерживая их. Ползунки, образующие металл шва, охлаждаются через каналы, по которым циркулирует вода. Цель состоит в том, чтобы обеспечить нормальное формирование сварного шва и предотвратить утечку жидкого шлака и металла из плавильного пространства. По мере заполнения пространства скользящие пластины перемещаются вверх. Металл ванны охлаждается, происходит кристаллизация и образование валика сварного шва по всей высоте кромок стыкуемых материалов.

Выбор сварочных материалов (проволоки и флюса)

В таблице ниже приведены рекомендуемые и наиболее распространенные комбинации свариваемых материалов и марки сварочной проволоки для них:

Все комбинации, указанные в таблице, могут быть выполнены с использованием марок флюсов АН-8 и АН-99, за исключением сталей 25ХН3МФА и 08Х18Н10Т. Эти стали рекомендуется сваривать флюсом 48-ОФ-6. Химический состав этих потоков должен соответствовать ГОСТ 9087.

также был разработан флюс АН-9, состоящий из CaF2 — 25-30%, CaO — 20-35%, Al2O3 — 10-15%, SiO2 — 15-20% и ZrO2 — 6-10%. Этот флюс сочетает в себе металлургические свойства флюса 48-ОФ-6 и технологические свойства флюса АН-8.

Выбор параметров режима сварки

Основными параметрами режима электрошлаковой сварки являются: падение напряжения на участке U электродно-шлаковой ванны, скорость подачи проволоки Ve, сварочный ток I, скорость сварки Vsw, глубина шлаковой ванны h, вылет проволоки электрода l, скорость поперечных колебаний электродов Vk, количество электродов n, сечение электрода (или сумма сечений всех электродов) S, расстояние между кромками g, расстояние между проводами ‘ электрода d, толщина пластины расходуемого мундштука sm, время остановки электродных проволок на ползунках t, толщина свариваемого металла s.

Правильный выбор режимов и поддержание их на необходимом уровне гарантирует хорошее качество сварки. Одной из важных характеристик сварного соединения является коэффициент формы сварного шва f, равный отношению ширины металлической ванны к ее глубине. Это соотношение характеризует склонность сварного шва к образованию холодных трещин, что является одним из наиболее распространенных дефектов при электрозащитной сварке. Среднее значение f составляет 1,5-4,0.

Величину сварочного тока можно определить по формуле:

I = (0,22 Ve + 90) n + 1,2 (Vw + 0,48 Vp) ab,

где Vp — скорость продвижения пластины; a и b — ширина и толщина, см. Размеры всех скоростей выражены в см / ч.

Скорость подачи проволоки:

Ve = VwF / S,

где F = g, см2; S = 0,071 н, см2.

Практический опыт применения ЭШС показал, что параметры h, l, Vk, t практически не зависят от толщины свариваемого металла и имеют следующие значения: h = 40-50 мм, l = 80-90 мм, t = 4-5 с.

Выбор количества электродных проволок

Это количество выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла. Металл толщиной не более 50 мм сваривают одной проволокой, 50-120 мм — двумя, а металл толщиной 120-450 мм — тремя электродными проволоками.

Электрошлаковая сварка плавящимся наконечником

При выборе количества электродных проволок следует учитывать толщину расходуемой плиты кристаллизатора sm. Количество электродов рассчитывается по формуле:

п = (s-40) / d +1,

округлить до единиц. Оптимальное значение d можно выбрать, исходя из следующих соотношений:

ЭШС с пластинчатым электродом

При сварке стали пластинчатым электродом ширина пластины выбирается равной толщине свариваемого металла. При использовании двух или трех пластин их общая ширина должна быть на 15-20 мм меньше толщины свариваемого металла (15-20 мм уходит в зазор между пластинами). Толщина пластинчатых электродов 10-12 мм. Оптимальная скорость продвижения электрода 1,2-3,5 м / ч.

Подготовка деталей к сварке

Подготовка осуществляется в два этапа: предварительный и прямой. Свариваемые кромки предварительно подготавливаются, придавая им необходимую геометрическую форму, размеры и класс обработки поверхности, по которому будут перемещаться устройства, образующие сварной шов.

При сварке деталей из конструкционной стали толщиной не более 200 мм кромки подготавливают газоплазменной резкой, а при толщине более 200 мм — мех обрабатывают. При сварке цветных металлов или легированных сталей также используется мех в обработке.

Непосредственная подготовка включает сборку деталей под сварку. Полученные на практике результаты показали, что для хорошей фиксации и исключения деформаций, возникающих при сварке, детали собираются с клиновидным зазором, расширяющимся вверх. Схема сборки представлена ​​на рисунке:

В зависимости от свариваемого материала, способа сварки электрошкафом, ее режимов и способа крепления угол раскрытия может составлять 1-2 °. Свариваемые детали закрепляют скобами или планками, приваренными по стыку с интервалом 50-80 см. После завершения сварки выходные полосы и входной карман разрезаются газоплазменной резкой.

Оборудование

Способ требует использования оборудования: сварочных автоматов и полуавтоматов, станков и комплексов.

Автоматический шлакосварочный аппарат содержит:

• источник питания;
• сварочная головка;
• устройства (ползунки) для принудительного удержания ванны расплава;
• механизмы перемещения сварочного аппарата и электродов;
• элементы управления;
• катушки с нитками;
• проточный бункер;
• устройства контроля положения сварочной ванны.

Примерная стоимость сварочных аппаратов на Яндекс.Маркете

Преимущества и недостатки

К положительным качествам метода можно отнести:

1. Возможность однопроходной сварки изделий неограниченной толщины. Следствием этого является снижение трудоемкости процесса сварки, удешевление производства и улучшение качества швов.
2. Нет необходимости в специальной подготовке краев деталей, что сокращает объем подготовительных работ.
3. Расход флюса в 15-20 раз меньше, чем при сварке под флюсом.
4. Вертикальное положение сварочного процесса не требует частых наклонов изделий.
5. Обеспечьте равномерное проплавление кромок соединяемых элементов.
6. Отсутствие угловых деформаций на листах после сварки .
7. Высокая производительность.

Недостатки:

• обязательная вертикальная ориентация шва;
• недопустимость прерывания процесса сварки во избежание дефектов;
• необходимость установки дополнительного оборудования (слайдеры, планки);
• крупнозернистая структура шва;
• необходимость термической обработки готового изделия с целью повышения его стойкости.

Применяемое оборудование и материалы

Оборудование ESW обычно продается в комплекте: сварочный аппарат плюс вспомогательные устройства. Этот комплект называется установкой для электрощелочной сварки. Это удобно, так как не нужно будет выяснять совместимость этих элементов между собой.

Выбрать поток сложнее. Прежде всего, его нужно растворить. Для разных сталей и сплавов подходят разные марки.

Например, электрошоковая сварка высокоуглеродистой стали или сталей с высоким содержанием никеля и хрома лучше всего подходит для флюсов АН-8, АН-22 и т.д.

Обратите внимание на АН-47, он дороже универсальных флюсов, но после него остаются чистые швы при том же процессе сварки.

Стали, устойчивые к нагреву, окалине и коррозии, хорошо сочетаются с марками флюсов АНФ-1,7 и 48-ОФ-6. Сталь с вяжущими примесями обжигают на АН-9. Для изготовления чугунных конструкций возьмите флюс АНФ-14 или АН-75.

Если у вас есть собственные материальные предпочтения, это не критично. Но важно знать, соответствует ли ваш поток правилам материалов ESW.

Его консистенция и свойства не должны изменяться с увеличением тока или напряжения, чтобы не останавливался процесс электрошлаковой сварки.

Поток должен обладать высокой теплопроводностью, чтобы оплавить края элементов и создать прочное соединение без трещин и пор.

Также следите за тем, чтобы поток не был слишком жидким, он не капал в космос. Образующийся при нагревании струи шлак должен легко очищаться от готового продукта.

Перед началом прокалите материал на нагревательной плите или в плавильной печи при температуре 400-600 градусов. Вы не должны делать это более двух часов, но прежде чем выбирать температуру, прочтите инструкции по потоку.

Какие применяют флюсы

Флюс — это, по сути, шлак, основное рабочее вещество электрошлаковой сварки. К нему предъявляются некоторые требования. Потоки должны обеспечивать:

• максимально быстрый запуск процесса электрошлаковой сварки при любом напряжении (диапазон рабочих напряжений достаточно широк);
• наиболее эффективное проникновение кромок;
• самый прочный шов;
• легкое снятие с поверхности после приготовления.

У каждого вида металла свои потоки. Поэтому для обжига низколегированных и высокоуглеродистых сталей используются флюсы АН-8, АН-22 или АН-47. Для нержавеющей стали — АН-45.

Для сплавов из высоколегированной стали используются АН-9, АНФ-1 и АНФ-7. Чаще всего в производстве используется рассматриваемый вид сварки, в бытовых условиях встречается редко.

Особенности и отличия ЭШС, плюсы и минусы

Для начала определимся с характеристиками ЭШС применительно к дуговым технологиям, как ручным, так и автоматическим.

Экономия ресурсов

При ESW ток проходит через шлак, поэтому в процессе не возникает брызг, которые обычно возникают при дуговой сварке из-за сильного выделения газа. Шлак вообще не распыляется. По этой причине ванна сварочного шлака может оставаться открытой.

В него закачивается очень мало шлака: его количество должно быть равным шлаковой корке толщиной 1,5 мм на поверхности шва. Такие малые дозы обеспечивают высокую производительность и экономию энергии, которые полностью расходуются на плавление металла и электрода.

Кроме того, оплавление краев металлических заготовок выполняется на гораздо большем удалении от электрода. При дуговой сварке это практически невозможно.

Экономный расход шлака составляет около 5% от веса металла, нанесенного в процессе. Это почти в двадцать раз меньше, чем при дуговой сварке под флюсом, и в четыре раза ниже, чем при открытой дуге.

Любая толщина металла по плечу

Схема сварки электрошлака.

Электрошлаковая сварка — настоящее сокровище тяжелого машиностроения из-за ее огромной способности сваривать массивные металлические детали с толстыми краями. Электрод можно сваривать с проходом кромок толщиной от 150 до 200 мм.

А если электродов несколько, толщина кромок практически не ограничена. Эти свойства делают технологию ESW очень перспективной в отрасли.

Особый подход

Оборудование для электрошлаковой сварки имеет свои особенности. В частности, для удобства проведения работ принято использовать электроды не цилиндрической формы, а плоские или ленточные. Для оптимизации рабочего процесса и достижения желаемых характеристик сварки используются струи различного состава.

• Ан-348А. Обладая высоким содержанием трехвалентного железа, он относится к марганцевым составам с высоким содержанием кремния и подходит для соединения нелегированных или слаболегированных сталей.
• FC-7. Аналогичен по характеристикам и условиям использования Ан-348А, он обеспечивает лучшую стабильность процесса в неглубоких шлаковых ваннах.
• Флюсы АН-8, ФК-21, АН-22 относятся к группе низкокремниевых марганцевых смесей. Для жаропрочных сталей перлитного класса больше подходит FC-21, для углеродистых и низколегированных — АН-8, для среднелегированных — АН-22.
• Композиции с низким содержанием кремния и марганца с маркировкой АН-9 и АН-25, заменившие флюс АН-2, разработанный перед Второй мировой войной, подходят для сварки легированных сталей. Именно благодаря последнему было тесно связано бронирование отечественных танков.
• Также стоит упомянуть составы, относящиеся к группе фторидов. С помощью АНФ-5 детали изготавливаются из нержавеющей стали, а применение АНФ-14 оправдано при сварке или наплавке чугуна.

Конечно, это далеко не полный перечень флюсов, а лишь единичные примеры, иллюстрирующие, как химический состав веществ, используемых для создания шлаковой ванны, может влиять на параметры процесса электрощелевой сварки.

Новые возможности

несложно догадаться, что электрошоковая сварка, требующая квалифицированного персонала, использования специального оборудования и имеющая ряд серьезных технологических ограничений, не может выполняться в домашних условиях. Однако многие компании активно и успешно используют эту технику. На это есть несколько причин.

• При правильной организации процесса структура соединительного шва максимально приближена к структуре соединяемого материала, что обеспечивает высокую прочность готовых изделий.
• Эта сила настолько велика, что во многих случаях технология электрошлаковой сварки позволяет отказаться от использования сложного оборудования, необходимого для литья и ковки заготовок, а также их последующей обработки.
• По сравнению с другими методами сварки значительно снижается расход материала. Это важно, потому что именно стоимость материалов составляет значительную часть стоимости конечного продукта.

«За» и «против»

ESW стабильно работает как на переменном, так и на постоянном токе. Если сила тока изменяется во время процесса, это не повлияет на процесс электрошлаковой сварки (даже если ток время от времени отключается).

Чтобы сделать хороший шов этим методом, не требуется особой квалификации.

Аукцион быстро закрывается, что делает процесс очень продуктивным. Если вы уже работали с этим типом, скорость работы увеличится.

Небольшой завод или мастерская могут изначально инвестировать в ESW, так как они могут быстро окупиться за счет больших партий.

В этом методе используется в десять раз меньше флюса, чем при традиционной дуговой сварке. Экономия также распространяется на электроэнергию — с ESW вы потратите на пятую меньше электроэнергии, чем при традиционной сварке.

Стоимость комплекта оборудования и других материалов небольшая.

Кромки элементов не нужно обрабатывать специальными методами, как при других видах сварки, а сама сварочная ванна надежно защищена от «вредного» воздействия атмосферных газов благодаря наплыву.

Главный недостаток — невозможно сваривать элементы, расположенные горизонтально или под углом более тридцати градусов. В этом случае сварщик ограничен в движении и не сможет сваривать детали, которые уже были закреплены ранее.

Процесс должен выполняться от начала до конца, так как паузы ухудшают качество сварки и характеристики шлака. Температура в помещении не должна быть ниже нуля, иначе соединение будет деформировано.

Кроме того, вам будет неудобно предварительная подготовка мелких деталей: «карманов», ползунков, планок.