3.2. Электрошлаковая сварка.
При электрошлаковой сварке теплота дуги ипользуется только в началный преиод процесса, а после расплавления флюся и образования шлаковой ванны сварка производится теплотой, выделяющейся при прохождении тока через расплавленный шлак. Шлак защищает расплавленный металл от воздействия воздуха. Формирование шва осуществляется с помощью движущихся вдоль кромок медных ползунов с водяным охлаждением.
Преимущества:
- возможность сварки больших толщин (до 2-3 м);
- высокая производительность.
Недостатки :
- громоздкость оборудования;
-длительность процесса сварки (десятки часов) и невозможность прерывания процесса;
сильное тепловое воздействие на сновной металл и, как следствие, проблемы при сварке сталей, склонных к изменению структуры при перегреве.
Сварные соединения при ЭШС регламентированы ГОСТ 15164-78.
3.3. Особые виды сварки.
В особо ответственных конструциях (резервуары, турбины, электронные изделия и др.) применяют тугоплавкие и химически активные металлы и сплавы, неподдающиеся обычным способам сварки. Для получения высококачественных сварных швов применяют источники с высокой концентрацией теплоты и осуществляют сварку в среде с низким содержанием кислорода, азота и водорода. В этих случаях наиболее часто применяют электронно-лучевую, плазменную и лазерную сварку.
3.3.1. Электронно-лучевая сварка выполняется с помощью сфокусированного пучка ускоренных электронов, источником которого является электронная пушка. Большая тепловая мощность при высокой концентрации энергии позволяет получать узкие и глубокие швы с минимальной зоной термовлияния. Применяется в основном для изготовления высокоточных деталей из спецсплавов.
Недостатком является небходимость в сложном оборудовании, в том числе и в вакуумных камерах большого размера.
3.3.2. При лазерной сварке используется луч квантового генератора (рубинового или газового), обладающий высокой тепловой мощностью и высокой концентрацией энергии. Луч лазера способен нагревать и плавитьпрактически любые материалы, применяется таккже для резки.
3.3.3. Плазменная сварка основана на применении струи ионизированного газа - плазмы. Различают плазменную струю прямого и косвенного действия. Струей нагретого до 104С и ионизированного газа сваривают различные материалы, в том числе тугоплавкие и даже неэлектропроводные (неметаллические). В качестве плазмообразующего газа используют аргон, водород, гелий. Примняется также для резки и нанесения покрытий с особыми свойствами (плазменное напыление).
Преимущества:
- высокая производительность сварки и резки;
- низкая деформируемость свариваемогоо и разрезаемого материала.
Недостатки:
- высокий уровень шума.
3.4. Газовая сварка и резка
3.4.1. Газовая сварка (ацетилено-кислородная)
Сварка плавлением, при которой нагрев кромок и присадочного материала производится теплотой сгорания горючих газов в кислороде.
Источником теплоты является газовый факел, образующийся при сгорании смеси кислорода и горючего газа. В качестве горючего газа могут быть использованы ацетилен, водород, пропан, бутан, блаугаз, МАФ, бензин, бензол, керосин и их смеси. Тепло, выделяющееся при горении смеси кислорода и горючего газа, расплавляет свариваемые поверхности и присадочный материал с образованием сварочной ванны. Пламя может быть окислительным, «нейтральным» или восстановительным, это регулируется количеством кислорода.
В последние годы в качестве заменителя ацетилена применяется новый вид топлива — сжиженный газ МАФ (метилацетилен-алленовая фракция). МАФ обеспечивает высокую скорость сварки и высокое качество сварочного шва, но требует применения присадочной проволоки с повышенным содержанием марганца и кремния (СВ08ГС, СВ08Г2С). МАФ гораздо безопаснее ацетилена, в 2-3 раза дешевле и удобнее при транспортировке. Благодаря высокой температуре сгорания газа в кислороде (2927 °C) и высокому тепловыделению (20800 Ккал/м³), газовая резка с использованием МАФ гораздо эффективнее резки с использованием других газов, в том числе и ацетилена.
Огромный интерес представляет использование для газовой сварки дициана, ввиду его весьма высокой температуры сгорания (4500 °C). Препятствием к расширенному применению дициана для сварки и резки является его повышенная токсичность. С другой стороны, эффективность дициана весьма высока и сравнима с электрической дугой, и потому дициан представляет значительную перспективу для дальнейшего прогресса в развитии газопламенной обработки. Пламя дициана с кислородом, истекающее из сварочной горелки, имеет резкие очертания, очень инертно к обрабатываемому металлу, короткое и имеющее пурпурно-фиолетовый оттенок. Обрабатываемый металл (сталь) буквально «течёт», и при использовании дициана допустимы очень большие скорости сварки и резки металла.
Значительным прогрессом в развитии газопламенной обработки с использованием жидких горючих может дать применение ацетилендинитрила и его смесей с углеводородами ввиду самой высокой температуры сгорания (5000 °C). Ацетилендинитрил склонен при сильном нагреве к взрывному разложению, но в составе смесей с углеводородами гораздо более стабилен. В настоящее время производство ацетилендинитрила очень ограничено и стоимость его высока, но при развитии производства ацетилендинитрил может весьма ощутимо развить области применения газопламенной обработки во всех её областях применения
Сварочной горелкой называется устройство, служащее для смешиванпя горючего газа или паров горючей жидкости с кислородом и получения сварочного пламени. Каждая горелка имеет устройство, позволяющее регулировать мощность, состав и форму сварочного пламени. Сварочные горелки согласно ГОСТ 1077—69 подразделяются следующим образом: по способу подачи горючего газа и кислорода в смесительную камеру — инжекторные и безинжекторные; по роду применяемого горючего газа — ацетиленовые, для газов-заменителей, для жидких горючих и водородные, по назначению — на универсальные (сварка, пайка, наплавка) и специализированные (выполнение одной операции); по числу пламени — однопламенные и многопламенные, по мощности пламени — малой мощности (расход ацетилена 25—400 дм3/ч), средней мощности (400—2800 дм3/ч), большой мощности (2800 —7000) по способу применения — ручные и машинные Сварочные горелки должны быть просты и удобны в эксплуатации, обеспечивать безопасность в работе и устойчивое горение сварочного пламени.
Инжекторная горелка — это такая горелка, в которой подача горючего газа в смесительную камеру осуществляется за счет подсоса его струей кислорода, вытекающего с большой скоростью из отверстия сопла. Этот процесс подсоса газа более низкого давления струей кислорода, подводимого с более высоким давлением, называется инжекция, а горелки данного типа — инжекторными. Для нормальной работы инжекторных горелок необходимо, чтобы давление кислорода было 1,5—5 кгс/см2, а давление ацетилена значительно ниже — 0,01—1,2 кгс/см2.
Безинжекторная горелка — это такая горелка, в которой горючий газ и подогревающий кислород подаются примерно под одинаковым давлением О5—1,0 кгс/см2. В них отсутствует инжектор, который заменен простым смесительным соплом, ввертываемым в трубку наконечника горелки