Электрошлаковая сварка

Процесс электрошлаковой сварки возник как дальнейшее развитие сварки под флюсом, когда электрод закорачивается на слой расплавленного шлака и выделение тепла происходит при прохождении тока через шлаковую ванну.

Процесс ЭШС начинается путем заливки порции заранее распплавленного шлака в пространство, ограниченное стенками водоохлаждаемых медных формирующих ползунов и кромками собранных с зазором δ свариваемых листов. При прохождении тока черех непрерывно подаваемую в зону сварки проволоку выделяется теплота, которая расходуется на поддержание шлаковой ванны и оплавление основного металла. Под шлаковой ванной наводится металлическая ванна. При перемещении ползунов вертикально вверх нижняя часть металлической ванны кристаллизуется, образуя сварной шов.

Общее количество теплоты, выделяемой при ЭШС в зоне сварки, определяется как

Q = I²R_сум t,

где R_сум – суммарное сопротивление шлаковой и металлической ванн.

Применение ЭШС позволяет сваривать за один проход детали значительной толщины (до нескольких метров). С ростом толщины растет количество одновременно подаваемых проволок.

Флюсы для ЭШС отличаются повышенной электропроводностью в расплавленном состоянии и содержат повышенное количество антистабилизаторов дугового разряда (СaF₂). ЭШС ведется обычно на переменном токе силой до нескольких килоампер.

Тепловые процессы при сварке

Основные понятия

Тепло, сообщенное источником нагрева, вызывает разнообразные физические и химические процессы в сварном соединении – плавление, кристаллизацию, фазовые и структурные превращения, металлургические реакции, упругие и пластические деформации и напряжения. Для управления этими процессами необходима информация о распределении температуры в сварном соединении в пространстве и во времени. Эти вопросы рассматривает теория тепловых процессов при сварке , которая является частным случаем теории теплопроводности. Основной вклад в ее развитие внес академик Рыкалин Н.Н.

При изучении теории тепловых процессов при сварке используются следующие основные величины и понятия.

1.Температура Т– характеризует степень нагретости тела. Измеряется в градусах Кельвина.

2.Температурное поле T(x,y.z,t) – распределение температуры в теле в пространстве и во времени. Температурное поле может выражаться как в абсолютной температуре, так и в приращении температуры относительно начальной температуры тела То . Температурное поле может быть объемным, плоским или линейным. Для наглядности температурное поле представляют графически в виде семейства изотерм.

3. Изотерма – геометрическое место точек с одинаковой температурой.

4.Термический цикл сварки ¾ зависимость температуры во времени в заданной точке тела А с координатами x,y,z .

5.Удельная теплоемкость с – количество теплоты, необходимое для изменения на один градус температуры единицы массы тела. В теории Н.Н. Рыкалина применяется усредненная в определенном температурном интервале удельная теплоемкость, что позволяет существенно упростить вывод расчетных формул.