2 раза менЬше, чем при дуговой сварке. Еще более важным результатом этих особенностей является возможность осуществления однопроходной сварки металла толщиной до 150-200 мм на один электрод, а при больщем числе электродов - металла практически неограниченной толщины.

При сварке проволокой значительная часть теплоты выделяется вследствие омического сопротивления электрода между местом токоподвода и концом электрода. При сварке плавящимся мундштуком или пластиной эта доля значительно меньше. Основная часть теплоты выделяется в сопротивлении растекания шлаковой ванны. При большой скорости подачи сварочной проволоки много теплоты может выделяться при кратковременных замыканиях электрода с ванной через капли жидкого металла.

Наилучшие условия для получения глубокой шлаковой ванны обеспечиваются при вертикальном положении оси шва. Поэтому при электрошлаковой сварке используют обычно принудительное формирование. Сущность принудительного формирования состоит в искусственном охлаждении свободной поверхности металлической ванны. На рис. 2-10, а показан теоретический случай, когда обмен теплоты через свободную поверхность металлической ванны отсутствует. Рис. 2-10, б соответствует наличию подогрева металлической ванны расплавленным шлаком, как это бывает при сварке под флюсом. Если изменить направление теплоотвода на обратное, как показано на рис. 2-10, в, то ванна примет чашеобразную форму. Такая форма позволяет производить сварку при вертикальном положении оси шва.

Охлаждение производится обычно с помощью медных пластин, в свою очередь охлаждаемых проточной водой. Для введения электрода в пространство между кромками необходимо, чтобы хотя бы с одной стороны охлаждающаяся поверхность передвигалась вверх вдоль шва по мере его образования. Такое скользящее устройство называется ползуном. Ползун является одновременно устройством, удерживающим шлаковую ванну от вытекания.

Важнейшими требованиями к шлакам для электрошлаковой сварки являются высокая температура кипения и отсутствие газообразования при нагреве до высоких температур. Некоторые шлаки кипят спокойно, без бурного выделения газов. Такое кипе-

Рис. 2-10. Зависимость формы металлической ванны от направления тепло-отвода

g 0,8 I 0,6 \ ft*

0

Рис. 2-11. Зависимость электропроводности флюса АН-8 от температуры

ние, если оно не слишком интенсивно, не мешает процессу сварки, а, наоборот, служит хорошим регулятором температуры ванны, т то то то то то °с поглощая излишек энергии при

повышении температуры. При прохождении электрического тока через шлак не происходит такого интенсивного выделения газов, сопровождающегося разбрызгиванием, как при дуговой сварке.

При установившемся электрошлаковом процессе разбрызгивания не происходит вовсе. Это позволяет вести сварку с открытой поверхностью шлаковой ванны. Подача флюса в ванну ограничивается очень небольшим количеством, равным количеству отлагающейся на поверхности шва шлаковой корки толщиной 1-1,5 мм. Это составляет всего 2-3% массы наплавленного металла. Благодаря малому количеству расплавляемого флюса хорошо используется электрическая энергия.

Поскольку основное назначение шлаков для электрошлаковой сварки - преобразование электрической энергии в тепловую, то и основной их характеристикой является электропроводность и ее зависимость от температуры. Электропроводность расплавленных шлаков резко повышается с ростом температуры, ниже определенной температуры они практически являются непроводниками (рис. 2-11). Это обстоятельство усложняет стабилизацию процесса.

Из химических веществ, устойчивых в жидком состоянии при температурах, превышающих температуру плавления сталей, наиболее стойкими являются различные соли, в первую очередь фториды и хлориды щелочных металлов. При температурах 1000-2000° С они дают расплавы, полностью диссоциированные на одно- и двухзарядные ионы. Такие расплавы при температурах плавления стали имеют проводимость порядка нескольких ом см~ , обеспечивающую выделение достаточной для плавления черных металлов мощности при практически приемлемых напряжениях на электродах (порядка нескольких десятков вольт). Из однокомпонентных расплавов применяются фтористый кальций Сар2 для сварки сталей и фтористый натрий NaF для сварки и наплавки меди и ее сплавов.

Одним из недостатков чистого CaFg является его высокая электропроводность, вследствие которой нужная температура ванны и мощность достигаются при напряжении на электродах ниже 30 В и сравнительно больших токах. Это требует повышения сечения токоподводящих проводов и токоведущих частей самого

аппарата. Кроме того, расплав чистого фтористого кальция очень текуч, а это затрудняет удержание шлаковой ванны. Чаще применяются многокомпонентные шлаки, в состав которых входят СаО, МпО, СаРа и другие соединения (см. гл. 7).

§ 2-З.ЭлектронныйЗлуч

Электронным лучом (пучком) называют острофокусный поток ускоренных электронов. Поток электронов, эмитированный катодом, ускоряется в вакууме разностью потенциалов между катодом и анодом, а затем фокусируется в пятно малых размеров (диаметр от сотых долей до нескольких миллиметров).

При торможении ускоренных электронов вблизи поверхности металлического тела их кинетическая энергия превращается в тепловую. Чем больше плотность мощности в месте торможения пучка, тем достигается больший локальный разогрев. По концентрации мощности электронный пучок уступает лишь лучу оптического квантового генератора (табл. 2-2).

Открытие термоэлектронной эмиссии, использование магнитных и электростатических аксиально-симметричных полей для фокусировки электронных пучков, развитие вакуумной техники - основные вехи на пути развития электроннолучевой сварки. Промышленное применение электроннолучевой сварки началось в конце 50-х годов нашего столетия.

В зависимости от ускоряющего напряжения и свойств металла электроны могут проникать в вещества на глубину нескольких десятков микрометров. Электрон испытывает многократные столкновения и теряет энергию, причем меняются скорость и направление его движения. Угол вероятного отклонения электрона после соударения возрастает с уменьшением скорости электрона, в результате на конечном участке пути электрон растрачивает основную часть своей энергии. Таким образом, электронный нагрев происходит в самом веществе в отличие от обычных, широко

Таблица 2-2

Сравнительные характеристики источников сварочного нагрева

4 Заказ № 782