О компанииПрайсыКак нас найтиОбратная связь



ПОИСК
Статьи
Книги
Видео





654000, г. Новокузнецк, ул. Ярославская, 21, тел. (3843) 52-88-45, 52-87-14, 8-905-904-99-11

up
Главная » Статьи » Сварка

Особенности электрошлаковой сварки

С момента изобретения электрошлаковой сварки в ИЭС им. Е.О. Патона в 50-х годах она получила широкое рас­пространение как в странах СНГ, так и в других странах, что оп­ределяется ее значительными преимуществами и достоинствами по сравнению с другими способами.


К достоинствам электрошлаковой сварки можно отнести:
  • возможность сварки металла больших толщин за один про­ход;
  • низкая склонность к образованию пор и других дефектов;
  • малая вероятность образования горячих трещин;
  • низкая стоимость подготовки кромок;
  • отсутствие угловых деформации свариваемых листов.
Несмотря на широкое применение электрошлаковой сварки следует признать, что этот процесс имеет достаточно серьезные недостатки и не полностью удовлетворяет всем воз­росшим требованиям производства.

К основным недостаткам
электрошлаковой сварки можно отнести:
  • большой расход энергии и сварочных материалов;
  • низкая скорость процесса;
  • необходимость проведения послесварочной высокотемпера­турной обработки изделий;
  • низкая ударная вязкость шва и околошовной зоны.
С целью устранения указанных недостатков и расшире­ния возможностей электрошлаковой сварки применяют различные технологические приемы. Так для существенного снижения перегрева капель и жидкой металлической ванны предложено при непре­рывной подаче электрода периодически отключать электропита­ние от расходуемого электрода, а накопившееся в шлаковой ванне тепло использовать для расплавления присадочного мате­риала, который подается в этот период без тока. Искусственное изменение теплового баланса позволяет значительно уменьшить оплавление кромок, регулировать её величину, создать более благоприятные условия кристаллизации металла шва и, как следствие, повысить скорость сварки.

Долю отбираемой мощно­сти можно определить по формуле:

сварка

где

tu - время импульса тока, с;
tn - время паузы, с.

tu + tn =T - длительность цикла сварки, с.

Для обеспечения устойчивости процесса и отбора тепло­вой мощности оптимальны следующие соотношения длительно­сти импульса и паузы tu = 0,8.. .1,2 с; tn = 0,2...0,5 с. При этом доля отбора тепловой мощности, вероятно, может составлять 30...35%.

Дозирование тепловой мощности позволяет увеличить скорость сварки более чем в 1,5... 2,0 раза и улучшить качество сварного соединения благодаря уменьшению тепловложения и перегрева околошовной зоны. Одним из резервов повышения производительности электрошлаковой сварки является уменьшение зазора между свариваемыми кромками (в разумных пределах). В работе
Горбачев Ю.И., Кузнецов В.А. Электрошлаковая сварка по уменьшенным зазорам как путь снижения трудо- и энергоза­трат // Сварочное производство.- 1981.- №4.- С.14-15, предложена технология электрошлаковой сварки стали ВСтЗсп толщиной 80 мм с оптимальным зазором 17... 19 мм. Дня обеспечения стабильно­сти электрошлакового процесса силикатный флюс АН-8 был заменен фторидным флюсом АНФ-6, обладающим высокой электропроводностью и хорошими технологическими характе­ристиками. Высокая рафинирующая способность данного флю­са повышает стойкость сварных швов к образованию трещин, которые отсутствуют даже при коэффициентах формы шва 1,4... 1,5. Указанная технология ЭШС с уменьшенными зазора­ми позволяет в 1,5...2 раза повысить скорость сварки и на 30- 40% сократить расход сварочных материалов и электроэнергии.

Замедленная кристаллизация Металла шва при
электрошлаковой сварке предопределяет увеличение поперечных размеров первичных кристаллитов и усложнение их дендритного строения, что при­водит к уменьшению плотности металла и низкому значению ударной вязкости в центре шва [Сидорук B.C., Дудко Д.А. Выбор оптимального способа электрошлаковай сварки для измельчения первичной структуры металла шва // Сварочное производство.- №8.- С.20-227].

Широко применяют способы, основанные на использо­вании порошкообразного присадочного материала, подаваемого в шлаковую ванну [Дудко ДА, Сидорук B.C., Горбенко Н.В. Слойно-периодная электрошлаковая сварка - новое прогрессивное на­правление развитая метода электрошлаковой сварки: Информа­ционное письмо.- Киев: ИЭС им. Е.О. Патона- 1982.- №39 (1333).-4 с. / Сидорук B.C., Дудко Д.А. Выбор оптимального способа электрошлаковай сварки для измельчения первичной структуры металла шва // Сварочное производство.- №8.- С.20-22.]. Наиболее эффективным способом воз­действия на скорость кристаллизации металла шва было при­знано увеличение скорости сварки с помощью подачи дополни­тельной присадки в сварочную ванну - проволоки, металличе­ского порошка или крупки, в сочетании с сопутствующим охла­ждением водой поверхности стыка при помощи формирующего ползуна [
Сидорук B.C., Дудко Д.А. Выбор оптимального способа электрошлаковай сварки для измельчения первичной структуры металла шва // Сварочное производство.- №8.- С.20-22.]. В ИЭС им. Е.О. Патона разработан способ ЭШС с моду­ляцией тока, открывающий новые возможности управления кристаллизацией металла шва [Дудко Д. А., Сидорук B.C., Тарасевич Н.И. Выбор Спо­соба электрошлаковой сварки для уменьшения перегрева метал­ла // Сварочное производство.-1985.- №3.- С.2-4. ].

В работе [Сидорук B.C., Дудко Д.А. Выбор оптимального способа электрошлаковай сварки для измельчения первичной структуры металла шва // Сварочное производство.- №8.- С.20-227] приведен сопоставительный анализ первич­ных микрострукт
ур металла шва, полученного при
электрошлаковой сварке тради­ционным способом без модуляции тока, с применением порош­кообразного присадочного металла и новым способом с модуля­цией сварочного тока. Во всех трех случаях использованы пла­стины из стали 15ГС толщиной 40 мм с зазором между свари­ваемыми кромками 25 мм.

В первом случае скорость сварки составляла - 0,4 мм/с (1,5 м/ч), во втором - 2,8 мм/с (10 м/ч), в третьем - 0,22 мм/с (0,8 м/ч). При первом случае сварки максимальная ширина первич­ных кристаллитов составляет 0,6-1,0 мм, во втором и третьем - 0,3...0,8 мм. Микрохимическая неоднородность металла шва наименьшая при сварке с модуляцией тока. По качеству металла шва наименее перспективным следует считать сварку с приме­нением порошкообразного материала, наиболее перспективным - сварку с модуляцией сварочного тока.

Основным недостатком
электрошлаковой сварки является перегрев металла шва и ОШЗ, вызванный длительным пребыванием (50... 60 с и более) металла при температуре интенсивного роста Зерна аустенита (1100°С и выше) [Дудко Д.А., Сидорук B.C., Тягун-Белоус Г.С.,Тарасевйч Н.И. Пути снижения тепловложения в свариваемый металл при электрошлаковой сварке толстостенных конструкций // Автома­тическая сварка.-1982.- №10 - С.48-50. 3]. Для уменьшения перегрева металла приме­няют различные способы и приемы. Представляет интерес срав­нение способов электрошлаковой сварки [Дудко Д. А., Сидорук B.C., Тарасевич Н.И. Выбор Спо­соба электрошлаковой сварки для уменьшения перегрева метал­ла // Сварочное производство.-1985.- №3.- С.2-4. 8]: традиционного, с непрерывной пода­чей электродной проволоки; усовершенствованного с умень­шенным зазором между свариваемыми кромками; повышенной скоростью сварки; присадкой порошкообразного металла и но­вого способа модулированным током с различной жесткостью режима (отношение длительности паузы к длительности им­пульса).

Методом численного эксперимента на ЭВМ определе­ны показатели, характеризующие теплофизическую обстановку в зоне сварки: глубину металлической ванны; ширину участков ОШЗ, нагреваемых до различных температур (TLy Ts, темпе­ратуры начала роста аустенитного зерна, А3, АО; градиент тем­ператур на межфазной границе - твердый-жидкий металл. Наи­более благоприятная теплофизическая обстановка получена при сварке модулированным током при tu = 20 с, tn = 50 с. Глубина металлической ванны при этом в 5 раз меньше, чем при тради­ционном способе ЭШС, ширина участка, нагреваемого до TL = 1510°С в 2,5 раза меньше, а до Ts= 1460°С - в 2 раза меньше.

В данном случае жесткость режима (50с/20с=2,5) счита­ется оптимальной. Ширина различных участков ОШЗ при сварке модулированным током намного меньше по сравнению со свар­кой традиционным способом и составляет соответственно: на­греваемых до 700°С - 1,2 см и 3,3 см, до 1000°С - 0,7 см и 2,1 см. Погонная энергия при сварке по первому способу составляет 2,66 кДж/см, по второму способу - 3,74 кДж/см.

сварка
На рис. при­ведена кривая термического цикла при ЭШС с модуляцией сва­рочного тока.


Особенность способа электрошлаковой сварки с модуляцией тока состоит в том, что он обеспечивает, одновременно со сваркой, термообра­ботку металла шва и ОШЗ путем термоциклирования, вызванно­го модуляцией сварочного тока. Градиент температур на меж­фазной границе, определяющий мгновенную скорость кристал­лизации металла шва при данном способе наибольший по срав­нению с другими приведенными в работе [Дудко Д. А., Сидорук B.C., Тарасевич Н.И. Выбор Спо­соба электрошлаковой сварки для уменьшения перегрева метал­ла // Сварочное производство.-1985.- №3.- С.2-4. 8]

Таким образом, из пята рассмотренных способов электрошлаковой сварки способ с модуляцией сварочного тока наиболее полно удовле­творяет требованиям снижения перегрева металла. При этом способе обеспечиваются наименьшие глубина и ширина метал­лической ванны, ширина ЗТВ, длительность пребывания металла при температуре выше 800°С, а также наибольший градиент температур в центре шва. При ЭШС модулированным током осуществляется автотермообработка в результате термоциклирования, вызванного модуляцией сварочного тока. Последнее также обеспечивает снижение перегрева металла при условии, если жесткость режима и глубина модуляции в пределах им­пульса сварочного тока максимальны. При наличии всех поло­жительных достоинств ЭШС с модуляцией тока, нужно отме­тить, что ее скорость более чем в два раза меньше при опти­мальных режимах, чем при сварке традиционным способом.

Оптимальные режимы термоциклирования при сварке стали 15ГС толщиной 40 мм обеспечивают высокую ударную вязкость ЗТВ при температуре ~40°С [Сидорук B.C., Дудко Д А., Горбенко Н.В., Саржевский В.А. Имитация термического цикла в зоне термического влия­ния при электрошлаковой сварке модулированным током //Автоматическая сварка.-1985.-№7.-С.12-15. 9]. При сварке модулиро­ванным током производится управляемое многократное (2...3 раза и более) нагрев и охлаждение металла в интервале темпера­тур, близком к межкритическому (Ась .АсзХ но не выше 1300°С. Благодаря этому уменьшается продолжительность по­следующей термообработки или вообще исключается необходи­мость ее применения.

В работе [Хакимов A.H., Дарьяваш Н.Г., Захаров В А. Устройст­во для модуляции тока при электрошлаковой сварке // Автома­тическая сварка.- 1986 - №11- С.75-76.] приведены примеры сварки модулирован­ным током стали 16ГС толщиной 40 мм. Ударная вязкость шва при сварке модулированным током повышается с 0,08 до 0,4 МДж/м2 (соединения после отпуска 650°С, испытанные при ~40°С). Кроме того, предложенная технология обеспечивает также экономию электрической энергии до 20...30 %. Таким образом, усовершенствование способа
электрошлаковой сварки путем модуляции сва­рочного тока и другими приемами позволило решить частично некоторые проблемы сварки толстолистового металла, однако многие недостатки процесса: большой расход сварочных мате­риалов, низкая скорость сварки, необходимость термообработки и др. существенно ограничивают применение этого способа.





Категория: Сварка | Добавил: Виктор (22.06.2013)
Просмотров: 2083 | Теги: Электрошлаковая сварка | Рейтинг: 0.0/0

Кирея © 2011. Разработка сайтов в Новокузнецке. 8-913-40-30-50-1, 8-904-572-40-43, www.kireya.ru

Сварочные материалы: сварочные электроды, сварочные прутки, сварочные флюсы, маски сварочные. Гвозди строительные.
Сварочные материалы: сварочные электроды, сварочные прутки, сварочные флюсы, маски сварочные. Гвозди строительные.
Качество продукции гарантировано ведущими российскими производителями: ОАО «ЛЭЗ», ОАО «ММК-МЕТИЗ», ЗАО «Электродсервис»,
ОАО «Спецэлектрод», ЗАО «ЭСАБ-СВЕЛ», ОАО
«СЭЗ», ОАО «ЗСМК» UTP, Castolin, Sabaros, ESAB, Lincoln Electric, Capilla, Askaynak ...

Используются технологии uCoz654000, г. Новокузнецк, ул. Ярославская, 21, тел. (3843) 52-88-45, 52-87-14, 8-905-904-99-11

Яндекс.Метрика
города Новокузнецк, Кемерово Бесплатные объявления Казахстана - Freeads.kz