Электрошлаковая сварка -- это сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. В этом принципиальное отличие процесса ЭШС от дуговых способов сварки.

Рис. 2. Схема процесса электрошлаковой сварки:

1 -- свариваемая деталь; 2 -- электрод; 3 -- расплавленный флюс; 4 -- сварочная ванна; 5 -- сварной шов; 6 -- подвижные ползуны-кристаллизаторы; 7 -- подвод охлаждающей воды; стрелками показано направление сварки.

Наибольшее практическое применение имеет ЭШС проволочным электродом (одним или несколькими) с колебаниями или без колебаний, пластинчатым электродом большого сечения и плавящимся мундштуком. Электрошлаковую сварку применяют при выполнении прямолинейных, криволинейных и кольцевых швов. Минимальная толщина деталей, соединение которых возможно ЭШС, находится в пределах 25...30 мм. Экономически наиболее целесообразно использовать ЭШС при изготовлении толстостенных конструкций из низко- и среднеуглеродистых, низко-, средне- и высоколегированных сталей, чугуна и цветных металлов (алюминия, титана). металл сварка электрошлаковый пайка

Сущность процесса. При электрошлаковой сварке (ЭШС) сварочный ток проходит по электроду, жидкому шлаку, обладающему определенным электрическим сопротивлением, и основному металлу, обеспечивая выделение тепла для расплавления основного и присадочного металлов, а также флюса, поступающего в ванну. Слой расплавленного шлака за счет меньшей, чем у расплавленного металла, плотности находится в верхней части ванны, исключает воздействие воздуха на жидкий металл и очищает капли электродного металла, проходящие через шлак, от вредных примесей.

Для начала электрошлакового процесса необходимо расплавление флюса и образование шлаковой ванны. Применяют следующие способы создания шлаковой ванны: «твердый старт», когда сварочный флюс вначале плавится электрической дугой во входном кармане, и «жидкий старт», когда в карман заливают жидкий флюс, который предварительно расплавляют в электрической печи. Для более легкого возбуждения дуги на дно входного кармана засыпают металлический порошок, стружку, термитные смеси, а затем дуга шунтируется подсыпаемым и расплавляющимся флюсом.

Глубина шлаковой ванны может изменяться в пределах 35...60 мм. Температура шлаковой ванны около электрода -- 1900...2000°С. Скорость плавления присадочного металла при электрошлаковой сварке больше, а расход флюса в 10...20 раз меньше, чем при дуговой сварке, и составляет около 5% расхода электродной проволоки. При ЭШС обеспечивается возможность получения за один проход сварных соединений теоретически любой толщины.

Рис. 3. Разновидности процесса электрошлаковой сварки:

а -- одним проволочным электродом без колебаний или с колебаниями электрода; б -- двумя проволочными электродами с колебаниями; в -- пластинчатыми электродами; г -- плавящимся мундштуком; 1 -- свариваемая деталь; 2 -- электронная проволока; 3 -- ванна расплавленного флюса; 4 -- расплавленный металл (основной и электродный); 5 -- сварной шов; 6 -- пластинчатый электрод; 7 -- медные водоохлаждаемые ползуны или формирующие устройства; 8 -- плавящийся мундштук; стрелками показаны направления колебаний и подачи электродов.

Электрошлаковые швы формируют с помощью водоохлаждаемых ползунов или медных подкладок, а также стальных подкладок или замковых соединений.

Шлаковая ванна в электрической сварочной цепи является нелинейным активным сопротивлением, что позволяет использовать для сварки источники с жесткой внешней характеристикой.

ЭШС за счет значительной тепловой инерции ванны характеризуется высокой устойчивостью процесса, мало зависящей от рода тока, кратковременных изменений силы тока и даже его прерывания. Процесс устойчив при плотностях тока 0,2...300 А/мм2 и позволяет использовать проволочные электроды диаметром от 1,6 мм и пластинчатые электроды сечением от 400 мм2 и более.

Основные недостатки электрошлаковой сварки. Сварку выполняют только в вертикальном или в близком к вертикальному положениях (отклонение от вертикали не более 30°). В случае вынужденной остановки сварной шов подвергают ремонту или полностью удаляют и вновь сваривают. Кроме того, необходимо изготавливать и устанавливать перед сваркой технологические детали (планки, «стартовые карманы», формирующие устройства и др.). Крупнозернистая структура в металле шва и зоне термического влияния и обусловленная этим низкая ударная вязкость металла сварного соединения при отрицательных температурах также ограничивают область применения ЭШС.