применяются в комбинации с плавящимися электродами и выполняют вспомогательные технологические функции: поддержание шлаковой ванны в нагретом состоянии в период, когда плавящиеся электроды не подают в сварочную ванну, для циклического изменения мощности при сварке, в качестве датчика для стабилизации режима сварки и т. д.

Рис. 137. Схемы электрошлаковой наплавки

Электрошлаковый процесс наплавки (рис. 137): плоских поверхностей в вертикальном положении (рис. 137, а); плоских поверхностей в нижнем положении (рис. 137, б); цилиндрических поверхностей (рис. 137, в, д); инструмента (рис. 137, г).

Техника электрошлаковой сварки и сварочные электроды, применяемые при электрошлаковой наплавке в вертикальном положении, не отличаются от электрошлаковой сварки.

Контактно-шлаковая сварка (рис. 138) отличается простотой технологии. Сущность ее заключается в том, что свариваемые поверхности занимают горизонтальное положение; шлаковая ванна находится между нижней и верхней деталями. При пропускании тока через шлак свариваемые поверхности оплавляются, а на нижней поверхности образуется ванна расплавленного металла (рис. 138, а). После этого свариваемые части сближаются; шлак вытесняется из пространства между ними, расплавленный металл затвердевает, и детали оказываются сваренными между собой (рис. 138, б).

Типы сварных соединений и виды швов. Электрошлаковая сварка позволяет выполнять все существующие типы сварных соединений и виды швов.

Наиболее распространенными и простыми с точки зрения техники сварки являются стыковые соединения (рис. 139 и 140). Исходя из возможностей сварочной аппаратуры, к этому типу швов можно свести большинство свариваемых соединений. Стыковое соединение имеет зазор в (табл. 45) между двумя прямыми

контактно-шлаковой

Рис. 138. Схемы сварки:

/ - 2 - свариваемые детали; 5 - шлаковая ванна; 4 - металлическая ванна;5 - грат; 6 - форма

кромками (рис. 139, а-г и э). В некоторых случаях допускается фасонная разделка кромок (рис. 139, д-ж).

Для надежной компенсации деформаций соединяемых частей и сохранения в процессе сварки заданной величины сварочного зазора сборка деталей осуществляется, как правило, с клиновидным зазором, расширяющимся кверху.

0-50,

Рис. 139. Типы сварных стыковых соединений

В зависимости от марки стали, способа электрошлаковой сварки, ее режима и условий закрепления угол раскрытия зазора а при сборке может составлять 1-2° (0,02-0,03 рад). Если необходимо получить высокую точность геометрических размеров готового сварного изделия, то сборочный зазор и условия сварки определяют по специальной методике.

Угловые и тавровые соединения (рис. 141, а-в) встречаются реже, чем стыковые, из-за сложности их выполнения; V-образную (рис. 141, г) и К-образную (рис. 141, д) разделки выбирают в случае использования трубчатого плавящегося мундштука. Трубчатый плавящийся мундштук позволяет выполнять также крестообразные соединения (рис. 141, ж, з). Если возможно, угловые и тавровые соединения заменяют стыковыми (рис. 141, е).

Выполняемые электрошлаковой сваркой прямолинейные швы (рис. 142, а. б) встречаются на практике в сочетании с соединениями всех типов. Как правило, прямолинейные швы сваривают в вертикальном положении. Возможно

45. Сборочный зазор между параллельными кромками п зависимости от толщины свариваемого металла и расчетного зазора

50-100

50-100

Рис. 140. Общий вид стыка, подготовленного к электрошлаковой сварке:

/ - свариваемое изделие; 2 - начальная технологическая планка; 3 - конечные технологические планки

наклонное положение, допускающее отклонение продольной оси шва от вертикали не более чем на 15-20° (рис. 142, б).

Дальнейшее увеличение угла приводит к увеличению площади поверхности шлаковой ванны и уменьшению глубины ванны, вследствие чего устойчивый

Рис. 141. Типы угловых и тавровых соединений

шлаковый процесс становится невозможным. Разработано формирующее устройство для электрошлаковой сварки в наклонном положении, позволяющее увеличивать угол наклона оси шва и вести сварку в переменном наклонном положе НИИ, сохраняя объем и глубину шлаковой ванны постоянными.

> г) д) е) Ж)

Рис. 142. Виды швов, выполняемых электрошлаковой сваркой

В нижнем положении удается в настоящее время выполнять только электрошлаковую наплавку (рис. 137, б).

Кольцевые швы выполняют на цилиндрических (рис. 142, в), конических (рис. 142, г) и сферических (рис. 142, д) деталях. Обычно кольцевые швы встречаются со стыковыми соединениями.

При сварке швов сложного профиля в некоторых случаях, исходя из возможностей технологии сварки, существующее сечение дополняют до прямоугольного специальными планками (рис. 142, ж).

Применение плавящегося мундштука позволяет сваривать швы сложной пространственной формы, например кольцевые швы неповоротных соединений (рис. 142, в). Длина швов от 100-150 мм до 20 м и более.

Подготовка деталей к сварке. С точки зрения технологии сварки наиболее важными факторами в подготовке деталей к сварке являются форма и шероховатость торцовых поверхностей свариваемых кромок, состояние боковых поверхностей кромок, по которым будут перемещаться или на которые будут установлены формирующие устройства, взаимное расположение примыкающих участков после сварки.

Способ обработки торцовой поверхности кромок зависит от толщины свариваемого металла, его химического состава, точности геометрических размеров, требуемой от сварного изделия, и ответственности конструкции.

При сварке металла толщиной до 200 мм торцовую поверхность кромок обрабатывают обычно газорезательными автоматами, при этом величина отдельных гребешков и выхватов не должна превышать 2-3 мм, а максимальное отклонение

Рис. 143. Типы сборочных скоб

от прямоугольности реза 4 мм. При толщине металла > 200 мм применяют механическую обработку кромок; в случае необходимости можно применять и машинную огневую резку.

Подготовку кромок деталей из легированной стали осуществляют в большинстве случаев механическим способом. В литых и кованых заготовках поверхности, по которым будут перемещаться ползуны, подвергают механической обработке до 3-4-го классов шероховатости поверхности на ширину 60-80 мм от торца кромки. Если заготовки выполнены из проката, поверхность под ползуны может быть очищена от окалины и заусенцев переносным наждачным кругом. Кромки кольцевых швов обрабатывают, как правило, механическим способом.

Для фиксации соединяемых частей при сборке применяют обычно скобы (рис. 143) или прямоугольные планки, привариваемые поперек стыка к соединяемым деталям на расстоянии 500-800 мм одна от другой вдоль стыка. В нижней части стыка прикрепляют, входной карман (начальную технологическую планку), а в верхней - конечные технологические планки для вывода усадочной раковины. После окончания сварки начальную и конечную технологическую планки удаляют.

При сборке прямолинейных стыков превышение наружной плоскости одной свариваемой кромки над другой (смещение кромок) не должно превышать 1-3 мм, а изменение смещения и волнистости не должны выходить за пределы 1 мм на длине 200-250 мм. Заметим, однако, что современная технологическая оснастка и сварочная аппаратура позволяют выполнять при необходимости некоторые типы стыковых соединений со смещением кромок до 10 мм и изменением смещения в пределах ±10 мм на протяжении 0,5-0,7 м стыка. При применении специальной оснастки допускается смещение кромок до 25-30 мм.

Выполнение кольцевых швов значительно сложнее, чем прямолинейных, поэтому допуски на смещение кромок для них меньше. Максимальная разность диаметров соединяемых частей не должна превышать ±0,5 мм, а максимальное смещение кромок при сборке 0,5-1,0 мм. При сварке кольцевых швов цилиндрических изделий большого диаметра с малой толщиной стенки (до 100 мм), свальцованных из проката без механической обработки кромок, смещение соединяемых частей не должно превышать 3 мм.

Рекомендуемый зазор между соединяемыми кромками кольцевого стыка (рис. 144) приведен в табл. 46.

В месте начала сварки устанавливают начальные технологические планки ( карман ), приваривая их к торцовой поверхности одной из свариваемых частей.

46. Рекомендуемый зазор между

соединяемыми кромками кольцевого стыка

Рис; 144. Схема кольцевого стыка

Затем укрепляют дистанционные прокладки /, , /, фиксирующие требуемую величину зазора (см. табл. 46). Собранные части фиксируются с помощью шести или восьми планок, привариваемых равномерно по всей окружности кольцевого стыка.

Способы формирования поверхности шва: свободное; с помощью остающихся накладок и вкладышей; с помощью передвигаемых или переставляемых формирующих устройств, охлаждаемых или неохлаждаемых.

Идеальным может быть признан способ свободного формирования поверхности шва. Однако вследствие жидкотекучести металлической и шлаковой ванн и большого их объема этот способ может быть осуществлен только при электрошлаковой наплавке в нижнем положении.

Наибольшее распространение получили формирующие устройства, охлаждаемые водой (ползунов, накладок и др.).

Типы защиты металлической ванны: шлаковой ванной (окислительной по отношению к компонентам металла шва, нейтральной, раскис-лительной); шлаковой ванной с дополнительной защитой струей газа (инертного, активного - СОз, Ng и др.).

Наибольшее распространение получила электрошлаковая сварка без дополнительной защиты струей газа. Окислительные шлаки (АН-8, АНФ-7, АНФ-8, АНФ-23, АН-348А, ФЦ-7 и др.) используют при электрошлаковой сварке стали и меди. Нейтральные шлаки (АНФ-1П, АН-301, АН-Т2 и др.) применяют при

сварке высоколегированной стали, алюминия, титана и других химически активных металлов.

Раскислительные шлаки применяют при электрошлаковой наплавке пайкой нержавеющей стали, меди и ее сплавов на сталь.

Дополнительную защиту шлаковой ванны инертными газами используют при электрошлаковой сварке активных металлов, например титана и высоколегированной стали.

Известна также дополнительная защита разогретых частей свариваемого металла газом, подаваемым через штуцеры ползуна.

Техника электрошлаковой сварки. Электрошлаковая сварка - специфический технологический процесс, где обеспечение устойчивой работы аппарата и технологической оснастки и получение сварного соединения гарантированного качества зависит не только от правильного выбора технологических параметров режима (скорости подачи электрода, напряжения сварки и т. д.), но и от точного выполнения оператором-сварщиком всей совокупности операций по обеспечению процесса (правильной установки аппарата, укрепления ползунов и корректировки их положения в процессе сварки, соблюдения оптимального положения токоподводящего мундштука в зазоре, предотвращения протекания шлака через случайные зазоры между поверхностью детали и ползуном ИТ. д.), что в совокупности получило название техники электрошлаковой сварки.

Техника электрошлаковой сварки прямолинейных швов. Собранное изделие устанавливают на сварочном стенде в зоне действия сварочного аппарата либо аппарат крепят на изделии. Устанавливают требуемый вылет электрода, проверяют параллельность формирующих ползунов свариваемым кромкам. Выставляют в зазоре электроды и, если необходимо, добиваются нужного размаха их колебаний (возвратно-поступательного перемещения вдоль зазора). После этого опускают аппарат вниз по стыку, к началу шва, чтобы мундштуки находились от дна кармана на расстоянии ПО-120 мм, и плотно прижимают ползуны к стыку. Усилие прижатия должно быть 50-80 кг. По контуру прилегания ползунов делают уплотнение зазоров глиной. На дно начальной планки насыпают металлический порошок или стружку слоем толщиной около 10 мм, затем слой сварочного флюса толщиной 3-5 мм. В нижней части изделия приваривают пластину 150 х ЮО х Ю для крепления кабеля заземления.

Включают подачу охлаждающей воды в ползуны. На пульте управления аппарата и на источнике питания устанавливают заданные параметры сварки. Проверив наличие необходимого количества электродной проволоки, флюса, а также инструмента, нажимают кнопку пуск . После возбуждения дуги досыпают флюс до заданного количества. Если необходимо, изменяют скорость подачи электродной проволоки. По мере увеличения глубины шлаковой ванны сообщают электродам возвратно-поступательное перемещение в зазоре. При необходимости корректируют напряжение сварки.

Время наведения шлаковой ванны и перехода к электрошлаковому процессу составляет 3-5 мин. Нормальный электрошлаковый процесс должен установиться в пределах начальной технологической планки.

При подходе зеркала шлаковой ванны к верхнему срезу ползунов включают механизм вертикального перемещения сварочного аппарата. При ручном управлении аппарата механизм ее вертикального перемещения включают периодически, чтобы высота подъема за одно включение составляла 2-3 мм. Средняя скорость и напряжение сварки зависят от толщины свариваемых деталей. Первая с увеличением толщины деталей уменьшается, вторая - увеличивается (рис. 145).

В процессе сварки необходимо наблюдать за расположением электродов в зазоре и при необходимости производить их корректировку, а также периодически обстукивать ползуны.

После выполнения шва нажимают кнопку стоп , а затем кнопку вверх для вывода электродов из шлаковой ванны. Снимают ползуны и отключают подачу охлаждающей воды.