Параметры режима и их влияние на размер сварочной ванны

При ЭШС форму и состав шва в основном определяет ширина шва, с изменением которой изменяются условия кристаллизации сварочной ванны, доля основного металла в шве, химический состав шва и его свойства.

Устойчивость электрошлакового процесса, форма шва и глу­бина проп-лавления основного металла зависят от параметров режима сварки. К основ-ным параметрам относятся: скорость сварки V_св, сварочный ток I_св, скорость подачи электродов V_п.п, напряжение сварки U_св, толщина металла, приходя-щаяся на один электрод, расстояние между электродами Z. Вспомогатель­ные составляющие режима: зазор между кромками b_р, состав флюса, глубина шлаковой ванны h_шв, скорость возвратно-посту­пательных движений элект-рода, его «сухой» вылет lэ, сечение электродов и др. Глубина шлаковой ванны в зависимости от силы сварочного тока изменяется от 25 до 70 мм. Скорость возвратно-поступательного движения электрода 25—40 м/ч. Сухой вылет электрода 60-80 мм. Влияние некоторых параметров режима сварки на ширину провара показано на рис. 60, б — е.

... 500 м/ч) уменьшается расстояние между концом, погруженным в шлаковую ванну электрода, и поверхностью металлической ванны. Высота пласта шлака между концом электрода и металлической ванны уменьшается, т.е. уменьшается его сопротивляемость. Это приводит к повышению тока и дополнительного подогревания ванны и росту температуры шлака, который также ведет к увеличению скорости расплавления эллектрода и роста расстояния между концом электрода и металлической ванны. Ширина шва уменьшается (3.51,д).

С увеличением силы тока увеличивается скорость расплавле­ния элект-рода и растет глубина металлической ванны h_м.в. Ши­рина шва изменяется незначительно (рис. 60, б). Сначала возрастает ширина провара вследствие увеличения тепловой мощности. Дальнейшее увеличение І_св уменьшает ширину провара, так как возрастает глубина металлической ванны и в шлаковой ванне выделяется меньше теплоты. С увеличением скорости подачи электрода V_пр (обычно составляет 100-500 м/ч) конец электрода погружается в шлаковую ванну более глубоко, уменьшается расстояние между концом, погруженным в шлаковую ванну электрода и поверхностью металлической ванны. Это уменьшает напряжение сварки U_св, глубину металлической ванны hм.в и ширину шва b_пр (рис. 3.51, в и д). Высота слоя шлака между концом электрода и металлической ванны уменьшается, т.е. уменьшается его сопротивляемость. Это приводит к повышению тока и дополнительного подогревания ванны, и росту температуры шлака, который также ведет к увеличению скорости расплавления электрода и росту расстояния между концом электрода и металлической ванны. Ширина шва уменьшается (3.51,д).

Это уменьшает напряжение сварки U_св, глубину металлической ванны h_м.в и ширину шва b_пр (рис. 60, в и д). Коэффициент формы шва (формы металлической ванны) ψ= b_пр/ h_м.в уменьшается с ростом силы тока и повышается с увеличением диаметра элек­трода и напряжения сварки.

Число электродных проволок, их диаметр и сечение пластин­чатых эле-ктродов или плавящихся мундштуков, скорость их по­дачи и другие параметры выбирают таким образом, чтобы полу­чить скорость и напряжение сварки, обеспечивающие устойчи­вость процесса и требуемые размеры и форму шва.

Рис. 60 – Зависимость размеров и формы шва (а) от основных параметров электрошлаковой сварки (б — е).Значения параметров сварки за исклю­чением рассматриваемого: I_св = 600 А; U_пр= 40 м/ч; U_cв= 38-40 В; b_p= 20 мм

Напряжение на электроде. Повышение напряжения на шлаковой ван-не значительно увеличивает ширину провара (3.51,в) и рост коэффициента формы металлической ванны. Но чрезмерное повышение напряжения на шлаковой ванне вызывает закипание шлака и нарушение стойкости процесса ЭШС.

Скорость сварки. Увеличение ее достигается за счет увеличения скоро-сти подачи электрода (проволоки) V_пр, тока и уменьшение зазора, при этом возрастает глубина металлической ванны, а ширина шва изменяется по более сложной зависимости и имеет максимум.

Зазор (b_р) между сварочными кромками. Увеличение его вызывает рост ширины провара и шва (3.51,е), но приводит к увеличению не обходимого количества металла для заполнения шва и снижает производительность. Уменьшение b_р повышает производительность сварки, но это приводит к снижению коэффициенту формы шва, так как при неизменной глубине ванны ширина ее уменьшается, что увеличивает опасность появления горячих трещин в шве.

Сухой вылет электрода.Увеличение его приводит к уменьшению провара, так как при неизменной скорости подачи электроду І_св уменьшается из-за предварительного нагрева электрода и повышения его сопротивления. Он берется равным 60...70мм.

При ЭШС должно придерживаться равенство мощности, выделяемой в шлаковой ванне, и мощности, необходимой для образования сварочной ванны и шва. Глубина металлической ванны достигает максимума в средней части. Форма и размер ее существенно влияют на качество сварного соединения и определяются режимом сварки.

Электропроводность флюса заметно влияет на глубину металлической ванны и ширину шва. Снижение электропроводности флюса приводит к росту ширины шва и h _м.в., в результате чего увеличивается теплота, которая веделя-ется в сварочной ванне.

Количество электродных проволок, их диаметр и сечение пластинча-тых электродов или плавких мундштуков, скорость их подачи и другие па-раметры выбирают таким образом, чтобы получить скорость и напряжение сварки, обеспечивающие стойкость процесса и необходимые размеры и форму шва.

Преимущества способа ЭШС

1) Возможность сварки за один проход металла практически безгранич-ной толщины;

2) не нужно удаления шлака и соответствующей настройки сварочной установки перед сваркой следующего прохода (при автоматической сварке под флюсом);

3) отсутствие операции обработки кромок;

4) для сварки возможно применение одного или нескольких проволоч-ных электродов, или электродов повышенного сечения;

5) относительная простота и возможность автоматизации процесса;

6) высокое качество сварных соединений.

Недостатки способа ЭШС

1) Технически возможна сварка при толщине металла более 16мм, а эко номично выгодно при толщине металла более 40мм;

2) возможна сварка только вертикальных швов;

3) необходимость термической обработки для получения необходимых свойств сварного соединения