При электрошлаковой сварке следует различать расчетные, сборочные и сварочные зазоры. Расчетный зазор - это фиктивная величина, на основании которой подсчитывают размеры свариваемых деталей. Величины расчетных зазоров приведены в ГОСТ 15164--69. Сборочный зазор превышает расчетный на величину ожидаемой деформации. Он обычно не одинаков по длине стыка и расширяется кверху. Сварочный зазор - это зазор в месте сварки. Он является элементом режима, так как от него зависит скорость сварки.

Электрошлаковый процесс возможен при различных сечениях и формах электродов, начиная с проволок диаметром меньше миллиметра и кончая пластинами сечением в десятки квадратных сантиметров. Наиболее часто применяют проволоки диаметром 3 мм или пластины толщиной 8-12 мм и шириной на 15-20 мм меньше толщины свариваемого металла.

При большом диаметре сварочной проволоки и толщине металла до 60-100 мм мундштук может оставаться вне разделки. Проволока проходит через аппарат, изгибается и подается в разделку по дуге окружности с таким расчетом, чтобы на уровне поверхности металлической ванны ось проволоки совпадала с осью шва. Этим обеспечиваются постоянство положения электрода относительно оси разделки при колебаниях уровня металлической ванны и непрерывный подогрев поверхности металлической ванны. При больших толщинах металла и малом диаметре электрода такая схема не обеспечивает точного направления электрода, мундштук приходится вводить внутрь разделки. При этом электрод выпрямляется внутри разделки, чем обеспечивается совпадение осей шва и электрода независимо от положения металлической ванны.

При сварке проволокой формирование лицевой стороны шва (со стороны аппарата) выполняется скользящим ползуном. Для обратной стороны шва применяют ползуны, неподвижные медные подкладки или стальные привариваемые подкладки. Во всех случаях, где это возможно, предпочтение следует отдавать ползуну. Он требует меньше времени на установку, меньшего расхода меди и затрат на изготовление, не требует дополнительных устройств для крепления, обеспечивает хороший обзор сварочного пространства, позволяет продолжать сварку при выходе из строя верхнего мундштука. Медную подкладку и остающуюся подкладку применяют в недоступных при сварке местах или при очень неровной поверхности изделия.

При сварке плавящимся мундштуком и пластиной основным элементом формирующего устройства является медная подкладка. Однако в доступных местах при удовлетворительной поверхности ее следует заменять ползунами. Привариваемая подкладка удобна там, где ее можно использовать как сборочную. Однако применять ее следует осторожно, так как создается концентрация напряжений (особенно при угловых швах) и могут возникнуть трещины.

Кроме того, привариваемая подкладка требует большого расхода металла, а подгонка ее к неровной поверхности затруднительна.

Ввиду неэлектропроводности твердого шлака для начала электрошлакового процесса его необходимо расплавить и довести до высокой температуры, при которой процесс идет устойчиво. Практически нагрев осуществляется электрической дугой, возбуждаемой между электродом и изделием внутри разделки. По мере расплавления шлак шунтирует дугу, гасит ее, и процесс переходит в электрошлаковый. Так как условия устойчивости электрошлакового процесса во многом противоположны условиям стабилизации дугового разряда, то возбуждение дуги и наплавление шлаковой ванны сопряжены с известными трудностями.

Заметно облегчить начало сварки можно уменьшением скорости подачи электродной проволоки в начале процесса до 100-120 м/ч. С этой целью механизмы подачи аппаратов для электрошлаковой сварки имеют электродвигатели с регулируемой частотой вращения. Еще больше облегчает начало сварки засыпка на дно входного кармана железного порошка слоем около 20 мм. При сварке электродом большого сечения и отсутствии железного порошка можно применять специальный флюс, электропроводный в твердом состоянии.

Сварку начинают с горизонтально расположенной пластины одинаковой толщины со свариваемыми листами (входная планка). Во избежание образования в начале шва дефектов в пластине делают вырез глубиной до 50 мм. За время заполнения выреза металлом успевает установиться процесс и несколько подогреваются кромки изделия. Перед началом сварки головку и ползун устанавливают в такое положение, чтобы сварка началась на 30- 50 мм ниже нормального уровня ванны. Вырез в начальной планке заваривается без подъема аппарата. После того, как уровень металлической ванны займет заданное режимом положение относительно ползуна, включается вертикальное перемещение. Повышенный вылет электрода в начале сварки ускоряет установление электрошлакового процесса.

В начале сварки часто происходит короткое замыкание электрода и его выгибание к передним или задним кромкам. Чтобы избежать при этом повреждения ползуна или подкладки, их рекомендуется защищать тонкими полосками из жести, завернутыми для изоляции в бумагу, или же тонкими деревянными пластинками. Сварку следует начинать на повышенном напряжении. После оплавления кромок изделия напряжение снижают до величины, заданной режимом.

В конце шва обычно образуется усадочная раковина глубиной до 20-30 мм. Для вывода ее за пределы шва над разделкой устанавливают выводные планки высотой не менее 80 мм. Сварку продолжают до переливания шлака через выводные планки. Данные, приведенные в табл. 3-2, действительны для низкоуглеродистых сталей. Для высокоуглеродистых и легированных сталей

Таблица 3-2

Предельная толщина металла, свариваемого электрошлаковым способом, мм

Пределы могут быть уже. Металл толщиной 16-40 мм сваривается одним электродом с неподвижной осью, а толщиной 40-70 мм - одним электродом с колебаниями. Электрощлако-вую сварку металла толщиной меньше 40 мм применяют только взамен ручной сварки вертикальных швов, кантовка которых в нижнее положение невозможна или невыгодна. В других случаях такой металл выгоднее сваривать дуговой сваркой под флюсом.

По экономическим соображениям число электродов следует увеличивать раньше, чем будет достигнут технический предел свариваемой толщины. Однако производительность сварки растет не пропорционально числу электродов, а значительно медленнее. Если при меньшем числе электродов скорость подачи электродной проволоки была принята максимально допустимой по условиям отсутствия горячих трещин в шве, то, увеличивая их число, приходится снижать скорость подачи.

Металл толщиной 70-150 мм выгодно сваривать двумя электродами, причем для металла толщиной свыше 85 мм следует применять колебания электродов. В интервале толщин 70-85 мм размах колебаний слишком мал, и осложнять процесс колебаниями нецелесообразно. Металл толщиной свыше 150 мм сваривают, как правило, тремя электродами с колебаниями. При сварке мундштуками, вводимыми сбоку, больше трех электродов не применяют. При сварке несколькими электродами их включают в трехфазную систему питания. При этом для большей равномерности загрузки сети и оборудования число электродов желательно выбирать кратным трем.

§ 3-6. Электроннолучевая сварка

Высокая концентрация мощности в электронных пучках и практически идеальные защитные свойства вакуума открыли возможности разработки принципиально нового сварочного процесса - электроннолучевой сварки. Ее применение при изготовлении изделий из тугоплавких и химически активных материалов (молибдена, вольфрама, ниобия, тантала и др.) позволяет получить сварные соединения с узкой зоной термического влияния и малыми деформациями без обогащения металла шва вредными примесями. При сварке высокотеплопроводных материалов- меди, алюминия и их сплавов обеспечиваются высокий термический коэффициент плавления и возможность получения узких и глубоких швов при сравнительно малой мощности элек-