Газосварка

К числу передовых технологических процессов, имеющих важное значение при изготовлении металлических конструкции, относится электрическая сварка металлов, которая нашла широкое применение в различных отраслях промышленности.

С каждым годом увеличивается объем сварочных работ, совершенствуются способы электрической сварки, увеличивается их производительность. Большую роль в деле повышения производительности сварочных работ сыграл способ автоматической сварки под слоем флюса, который успешно внедрен на многих заводах нашей страны. При изготовлении некоторых сварных конструкций, например речных и морских судов, пролетных строений мостов, железнодорожных цистерн, резервуаров и др., объем сварочных работ, выполняемых с помощью сварки под флюсом, достигает 50—60%, а в некоторых случаях 70—80% объема всех сварочных работ.

Автоматическая сварка под флюсом обычно применяется для соединения листов толщиной до 30—40 мм. Наибольшая эффективность процесса достигается при однослойной сварке, проводимой односторонним или посторонним швом. При многослойной сварке кромок, применяемой обычно для соединения питон толщиной более 30 мм, производительность процесса значительно снижается, хотя и остается более высокой, чем при ручной сварке открытой дугой. При сварке металла толщиной 100 мм и более многослойная сварка под флюсом мало эффективна. Между тем в настоящее время заводы нашей страны изготовляют большое количество разнообразных крупногабаритных изделий, уникальных машин, мощных прессов, прокатное и другое оборудование. Сварные детали и узлы таких машин и механизмов изготовляются из металла толщиной до 300 мм и более.
Полный текст

При электродуговой сварке, как известно, нагрев и расплавление кромок свариваемого изделия и электродного металла осуществляется за счет тепла, выделяющегося в электрической дуге. Жидкая металлическая ванна, которая образуется вблизи источника нагрева — электрической дуги, по мере продвижения последней вдоль кромок охлаждается до полного затвердевания, образуя при этом сварной шов.

Для получения швов высокого качества при ручной сварке применяют электроды, покрытые обмазками, при расплавлении которых образуются шлаки и газы, защищающие расплавленный металл от окисления и насыщения азотом и водородом. Кроме того, при расплавлении обмазок в сварочную ванну вводятся раскислители и легирующие элементы, придающие металлу шва требуемые механические свойства. Обмазки при расплавлении обеспечивают также устойчивое горение сварочной дуги и получение швов требуемой формы, без подрезов и других дефектов.

При сварке закрытой дугой аналогичные функции выполняются флюсом, который, расплавляясь под воздействием тепла дуги, образует шлак, плотно закрывающий сварочную ванну и шов.

Сварочные флюсы, применяемые для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом, в расплавленном состоянии являются проводниками электрического тока. Этим же свойством обладают обычные металлургические шлаки. Электрическое сопротивление расплавленных флюсов-шлаков зависит от их химического состава и во много раз больше, чем сопротивление металла (например, стали). Поэтому если в расплавленный шлак поместить два стержня-электрода и пропустить через них электрический ток, то в шлаке будет выделяться большое количество тепла. Эта особенность шлака была использована для разработки способа электрошлаковой сварки, являющегося новым способом неразъемного соединения металлов.
Полный текст

Схема процесса электрошлаковой сварки, установленной в нижней части свариваемого стыка, и электродной проволокой возбуждается электрическая дуга, которая расплавляет флюс, засыпаемый в пространство, ограниченное кромками деталей и охлаждаемыми планками. После того как под воздействием тепла дуги сварочный флюс расплатится и образовалась шлаковая ванна (расплавленный флюс, взаимодействуя с жидким металлом, образует шлак), электродуговой процесс прекращается. Электрический ток начинает протекать через шлаковую ванну, нагревая ее до высокой температуры.

Подача электродной проволоки в зону сварки и передвижение медных охлаждаемых планок осуществляется специальным сварочным аппаратом. По мере заполнения зазора расплавленным электродным металлом сварочный аппарат передвигается вверх. Поэтому уровень шлаковой и металлической ванны относительно медных планок, перемещающихся вместе с аппаратом, остается постоянным. Однако это обстоятельство действительно только в тех случаях, когда при постоянной скорости передвижения аппарата и постоянной скорости подачи проволоки зазор между кромками сохраняется по высоте строго постоянным. При колебаниях зазора уровень шапочной ванны относительно медных планок может изменяться. Значительные колебания уровня ванны могут привести к нарушению процесса сварки. Для предупреждения этого аппараты для электрошлаковой сварки снабжаются схемой автоматического регулировании уровня ванны.

Наиболее распространенным в настоящее время является способ электрошлаковой сварки с помощью электродных проволок. При этом способе сварка может выполняться одним или несколькими (обычно не более трех) электродами, имеющими возвратно-поступательное перемещение в направлении, перпендикулярном продольной оси свариваемого шва. Количество электродов выбирается в зависимости от толщины свариваемых листов. Подробно об этом будет сказано ниже.
Полный текст

Электрошлаковая сварка имеет серьезные преимущества не только по сравнению с ручной сваркой открытой дугой, но также и по сравнению с многослойной автоматической сваркой под флюсом. Наиболее важным преимуществом электрошлаковой сварки, как уже было сказано выше, является возможность однопроходной сварки изделий большой (практически — неограниченной) толщины. Эта особенность электрошлаковой сварки позволила решить одну из сложнейших проблем современного тяжелого машиностроения — проблему изготовления крупногабаритных стальных изделий без привлечения уникального ковочного и литейного оборудования, при значительном удешевлении и упрощении производства.

При электрошлаковой сварке кромки деталей не требуют специальной подготовки. Поэтому отпадают такие трудоемкие операции, как строжка кромок, вследствие чего объем подготовительных работ значительно уменьшается.

Электрошлаковая сварка производится в один проход. Это значит, что не требуется зачистка шлака после наложения каждого слоя, как при многослойной сварке в нижнем положении. Вследствие этого уменьшается трудоемкость сварочных работ, а также улучшается качество швов, так как при недостаточно тщательной зачистке шлака в многослойных швах часто встречаются дефекты в виде шлаковых включений.
Полный текст

Страниц: 1 2

В качестве электродного металла может использоваться электродная проволока, пластины или стержни сечений.

Флюсы для электрошлаковой сварки. К флюсам для электрошлаковой сварки предъявляются следующие основные требования:

1. Флюс должен обеспечить быстрое установление электрошлакового процесса и его высокую устойчивость. Мри электрошлаковом процессе в некоторых случаях наблюдается возникновение дугового разряда, проходящего между электродом и металлической ванной и глубине шлаковой ванны или между электродом и поверхностью шлака. Иногда дуга возникает между электродом и свариваемой кромкой. Возникновение дугового разряда при установившемся шлаковом процессе может принести к образованию в швах серьезных дефектов. Полому флюсы для электрошлаковой сварки должны обладать свойствами, которые затрудняют возбуждение и существование дугового разряда.

2. Флюс должен обеспечить проплавление кромок и удовлетворительное формирование поверхности шва. Для проплавления кромок свариваемых деталей необходимо, чтобы температура шлаковой ванны была выше температуры плавления металла, в противном случае кромки детали и электродный металл будут только нагреваться, а не плавиться.

3. Флюс в сочетании с электродным металлом и выбранным режимом сварки должен обеспечить высокое качество сварных швов. В швах не должно быть пор, трещин и других дефектов.
Полный текст

Страниц: 1 2

Схема процесса электрошлаковой сварки с указанием буквенных обозначений глубины шлаковой ванны, расстояния между электродами и др. приведена ниже.

Вспомогательными составляющими режима электрошлаковой сварки являются: напряжение холостого хода источника питания дозировка подачи флюса, интенсивность охлаждения медных формирующих ползунов и др.

Электрошлаковая сварка может производиться на постоянном и на переменном токе. Устойчивость процесса при сварке на переменном токе так же высока, как и на постоянном. Однако при переменном токе в начальный период сварки требуется большее время для установления электрошлакового процесса, чем при постоянном. Характер нагрева и плавления основного металла при переменном токе остается примерно таким же, как и при постоянном токе. Однако, значительные эксплуатационные преимущества переменного тока и сравнительно малая стоимость источников питания способствует его более широкому применению для электрошлаковой сварки.

Режим сварки оказывает большое влияние на размеры и качество швов, а также на устойчивость процесса сварки.

Для лучшего понимания процессов, происходящих в шлаковой ванне, вызываемых изменением тех или иных составляющих режима сварки, рассмотрим некоторые особенности источника нагрева при электрошлаковой сварке — шлаковую ванну.
Полный текст

Страниц: 1 2

При электрошлаковой сварке с помощью электродной проволоки, имеющей поперечное перемещение в зазоре, шлаковая ванна нагрета весьма неравномерно. Непосредственно под электродом располагается участок наиболее разогретого шлака. Другие участки ванны, по мере удаления от них электрода, охлаждаются и их электропроводность резко падает.

Одной из основных особенностей электрошлаковой сварки с применением электродов большого сечения является более равномерный нагрев шлаковой ванны, «следствие чего устойчивость процесса сварки повышается. Эта особенность позволяет производить сварку электродами большого сечения при малых плотностях тока и более низком напряжении сварки — 25—40 в вместо 30—50 в при проволочном электроде.

При электрошлаковой сварке электродами большого сечения величина сварочного тока зависит от сечении электрода и скорости его подачи в шлаковую ванну. Чем больше сечение электрода и чем больше скорость его подачи в шлаковую ванну, тем больше будет сварочный ток.
Полный текст

Страниц: 1 2 3

Важным условием получения швов высокого качества поддержание постоянного уровня сварки относительно формирующих устройств. При постоянной скорости подачи электрода и постоянной скорости перемещения аппарата в процессе сварки неизбежные изменения зазора между свариваемыми деталями будут всегда сопровождаться изменением уровня металлической и шлаковой ванны относительно ползуна. На участках с малым зазором может иметь место повышение уровня металлической ванны, при котором жидкий металл будет переливаться через край. С увеличением зазора уровень сварочной ванны будет понижаться вплоть до вытекания жидкого металла из-под ползуна. В обоих случаях неизбежны нарушения, а иногда и прекращение процесса сварки.

Регулирование уровня ванны можно осуществить путём изменения скорости сварки или скорости подачи электродной проволоки. Известно, что при изменении скорости подачи электродной проволоки изменяется режим сварки, и, в первую очередь, сварочный ток. Значительные изменения величины тока приводят к образованию в швах таких дефектов, как непровары, трещины и др. Поэтому способ регулирования уровня ванны путем изменения скорости подачи электродной проволоки не приемлем.

Более совершенной является система регулирования уровня ванны, основанная на изменении скорости передвижения сварочного аппарата в зависимости от положения металлической ванны под ползуном. Определение положения металлической ванны производится с помощью дифференциальных термопар, расположенных в рабочей стенке ползуна, или путем измерения напряжения между концом охлаждаемого щупа, погруженного в шлаковую ванну, и поверхностью металлической ванны.
Полный текст

Страниц: 1 2

К числу дефектов, встречающихся в швах, выполненных электрошлаковой сваркой, относятся непровары кромок, поры, шлаковые включения, горячие трещины и плавления металла шва с основным металлом.

Главными причинами, вызывающими образование этих дефектов, являются: 1) несоблюдение установленного режима сварки; 2) низкое качество материалов, применяемых при сварке (основного металла, флюса, электродного металла); 3) неисправность сварочной аппаратуры; 4) плохая подготовка и сборка деталек под сварку.

Дефекты в сварных швах могут быть вызваны од ной, двумя или несколькими причинами. Кратко остановимся на основных причинах образования дефектов швов, сваренных электрошлаковой сваркой, наиболее часто встречающихся в производственной практике.

Непровары кромок свариваемых деталей образуются главным образом при низком напряжении сварки и недостаточном зазоре между свариваемыми кромками. Образованию этого дефекта способствует чрезмерное увеличение глубины шлаковой ванны (более 70 мм при сварке электродной проволокой и более 35—40 мм при сварке пластинчатыми электродами), а также увеличение сварочного тока при неизменном напряжении сварки. Местные непровары кромок могут быть вызваны неправильным расположением электродной проволоки в зазоре после выхода ее из мундштука и из-за неисправности мундштука сварочного аппарата.
Полный текст

Страниц: 1 2

Аппараты для электрошлаковой сварки отличаются от аппаратов для автоматической сварки под флюсом в нижнем положении двумя главными особенностями: во-первых, они снабжаются медными охлаждаемыми ползунами для удержания сварочной ванны и формирования шва; во-вторых, в состав этих аппаратов входит специальное устройство для удержания и передвижения его по вертикальной плоскости.

В зависимости от способа удержания и передвижения аппаратов по изделию их разделяют на следующие основные типы: а) рельсовые аппараты, которые перс двигаются вдоль шва по рельсам или специальным направляющим; б) безрельсовые аппараты, передвигающиеся непосредственно по свариваемому изделию; в) шагающие магнитные аппараты, передвигающиеся и удерживающиеся на изделии при помощи системы электромагнитов.

Наряду с приведенной классификацией, отражающей конструктивные особенности аппаратов для электрошлаковой сварки, их разделяют также и по назначению. Аппараты, применяемые промышленностью в настоящее время, разделяются по этому признаку следующим образом:
Полный текст