Обладнання 3-мсту Урок№31 Тема: Електрозварювальні установки для електрошлакового зварювання 20.11.20

 Опрацювати тему: Електрозварювальні установки для електрошлакового зварювання на сайті

http://moodle.ipo.kpi.ua/moodle/mod/resource/view.php?id=34317

Описати що називаєм електрошлаковим зварюванням, яка будова  Апарата для електрошлакового зварювання 

 Обладнання для електрошлакового зварювання

[ 1-14, 16-18, 23-27]

Електрошлакове зварювання ( Рис.4.1) – це зварювання плавленням, при якому для нагрівання використовується тепло, що виділяється при проходженні електричного струму через розплавлений шлак.

У перший момент зварювання між початковою планкою , встановленої в нижній частині зварюваного стику, та електродним дротом збуджується електрична дуга , яка розплавляє флюс , в просторі, обмеженому крайками деталей і охолоджуваними планками . Після того як під впливом тепла дуги зварювальний флюс розплавився і утворилася шлакова (жужільна) ванна, електродуговий процес припиняється. Електричний струм починає протікати через шлакову ванну , нагріваючи її до високої температури.

Для зварювання можна використовувати один або кілька дротяних електродів або електродів іншого збільшеного перетину . У результаті цього досягається висока продуктивність і економічність процесу , яка підвищуються із зростанням товщини зварюваного металу.

Рис.4.1 Принципова схема електрошлакового зварювання

Розплавлені флюси утворюють шлаки , які є провідниками електричного струму. При протіканні зварювального струму через об’єм розплавленого шлаку ( жужільна ванна) виділяється теплота . Цей принцип і лежить в основі електрошлакового зварювання . Електрод 1 і основний метал 2 електрично з’єднані через розплавлений шлак. Теплота, що виділяється в шлаковій ванні 3, перегріває її вище температури плавлення основного і електродного металів. В результаті метал електрода і кромки основного металу оплавляються і стікають на дно , утворюючи ванну розплавленого металу 4.

Електродний метал у вигляді окремих крапель , проходячи через рідкий шлак , взаємодіє з ним , змінюючи при цьому свій склад. Шлакова ванна , знаходячись над поверхнею розплавленого металу , перешкоджає його взаємодії з повітрям..
Зварюваний метал , жужільна і металева ванни утримуються від витікання зазвичай спеціальними формуючими пристроями - рухливими або нерухомими мідними повзунами 5 , що охолоджуються водою 6 , або пластинами, що залишаються після зварювання. Верхня кромка повзуна розташовується трохи вище дзеркала шлакової ванни. Розплавлений метал, кристалізуючись в нижній частині металевої ванни утворює шов 7 . Шлакова ванна , перебуваючи над поверхнею металевої ванни , стикаючись з охолоджуваними повзунами , утворює на них тонку шлакову кірку , виключаючи тим самим безпосередній контакт розплавленого металу з поверхнею охолоджуваного повзуна.

Витрата флюсу при цьому способі зварювання невеликий і зазвичай не перевищує 5 % маси наплавленого металу. Зважаючи на малу кількість шлаку легування наплавленого металу відбувається в основному електродним дротом . Частка основного металу в шві може бути знижена до 10-20 %. Вертикальне положення металевої ванни , підвищена температура її верхній частині і значний час перебування металу в розплавленому стані сприяють поліпшенню умов видалення газів і неметалевих включень з металу шва. У порівнянні зі зварювальної дугою жужільна ванна - менш концентрований джерело теплоти. Тому термічний цикл електрошлакового зварювання характеризується повільним нагріванням і охолодженням основного металу.

Електрошлаковий процес стійко протікає при щільності струму близько 0,1А/мм (при дуговому зварюванні порядку 20-30А/мм). Тому можлива заміна дротяних електродів на пластинчаті або стрічкові електроди. У зв`язку с цим, в залежності від типу використовуваного електроду, одержали поширення наступні способи електрошлакового зварювання:

- дротяним електродом (одним або кількома);

- електродом великого перетину;

- плавким мундштуком.

Дріт є найбільш розповсюдженим типом електродів. Його використовують при зварюванні кільцевих поворотних і стикових прямолінійних швів, товщиною до 500мм.

Електроди великого перетину використовують для зварювання прямолінійних швів довжиною не більш 1500мм металу і товщиною-30…1000мм.

За допомогою плавких мундштуків можливо зварювати товщини від 200мм до 3000мм.

Таким чином, електрошлакове зварювання може використовуватись для зварювання за один прохід металу практично будь-якої товщини ( Рис.4.2) .

Рис.4.2 Приклади вузлів, виконаних електрошлаковим зварюванням:

1 - траверса нижня (переріз зварювання -2490 х 3860мм, маса - 150 т ); 2- середня частина станини преса зусиллям 60 МН (переріз зварювання - 3380 х 3170 мм, маса - 145 т ): 3 – архітрав преса (переріз зварювання - 865 х 320 мм, маса - 124 т ): 4 – зварювання кільцевого шва труби жорсткості

Апарат електрошлакового зварювання повинен забезпечувати:

1 – подачу електродного матеріалу в зазор між зварювальними кромками

2 – утримання зварювальної ванни в зазорі

3 – регулювання положення формуючих пристроїв відносно джерела нагріву

4 – надійний струмопідвід

5 – робочі, налагоджувальні і корегуючі переміщення апарату та його вузлів

Апарат для електрошлакового зварювання дротяними електродами (Рис.4.3), в загальному випадку, має у своєму складі такі основні вузли (Рис.4.4),:

1 – направляючу (колону) для переміщення апарату вздовж стику;

2 – ходовий механізм ( механізм переміщення з зварювальною швидкістю);

3 – механізми налагоджувальних та корегувальних переміщень;

4 – механізм подавання електроду;

5 – пристрої для розміщення електродного матеріалу;

6 – формуючі пристрої.

Рис.4.3 Загальний вид апарата електрошлакового зварювання дротяними електродами

Рис.4.4 Структура апарата електрошлакового зварювання дротяними електродами

Для зварювання стрічками, пластинами, стержнями або плавким мундштуком застосовуються спеціальні автомати , які належать до категорії автоматів підвісного типу . Відсутність у них механізмів зварювального руху робить їх простими і портативними . До складу такого автомата входить тільки механізм подачі електродів і пристрій підведення струму до мундштука

Автомат для зварювання пластинами і стрижнями (Рис.4.5) складається з механізму подачі (опускання) пластинчастого електрода , затискача електрода з струмопідводом і станини.

Подача електрода при його розплавленні здійснюється гвинтовим приводом , оснащеним двигуном постійного струму з регульованим числом обертів

Для налагоджувальних переміщень електрода відносно крайок зварюваного виробу є горизонтальні супорти . Крім того, на автоматі передбачений додатковий ковзний струмопідвід , який служить для направлення довгого електрода і шунтування струму при зварюванні металів з високим електроопором

Недолік автоматів для зварювання пластинами або стрижнями полягає в обмеженні довжини (висоти ) зварюваного шва, що визначається граничною довжиною електрода.

Рис.4.5 Апарат електрошлакового зварювання пластинчатими електродами

1 – ходовий гвинт, 2 – електродотримач, 3 – пластина-електрод,4 - напрямна рейка

В автоматах для зварювання плавким мундштуком електрична енергія підводиться до шлакової ванні по самому мундштуку , який при утворенні шва розплавляється . Присадний дріт, що додатково подається в зону зварювання, , як і плавкий мундштук , знаходиться під зварювальною напругою і проводить струм. Однак головна функція дроту - участь в утворенні наплавленого металу.

Автомат для зварювання плавким мундштуком (Рис.4.6) призначений для зварювання виробів прямокутного або складного профілю. До його складу входить багатороликовий механізм подачі електродів 1 , спеціальна струбцина 5 для закріплення його на зварюваному виробі 4 , а, також, струмопідвід 2 , пульт керування і котушки для дроту.

Механізм подачі дозволяє подавати по каналах плавкого мундштука від 1 до 6 дротів. Швидкість подачі яких може змінюватися плавно , що полегшує початок зварювання (створення шлакової ванни ) і керування процесом.

Струбцина 5 служить для кріплення автомата до зварюваного виробу . Для точної установки відносно зазору між крайками струбцина має п'ять ступенів свободи. Струбцина електрично ізольована від автомата і виробу.

Рис.4.6 Загальний вид апарата електрошлакового зварювання плавким мундштуком:

1– механізм подачі, 2 – струмовідвід, 3 – плавкий мундштук, 4- виріб, що зварюється, 5 – струбцина, 6 - супорти