2. Электрошлаковая сварка.

Электрошлаковая сварка (рис. 4) имеет три основных разновидности: сварка проволочными электродами (рис. 4, а), пластинчатыми электродами (рис. 4, б) и плавящимся мундштуком (пластино - проволочными электродами, рис. 4, б). Как следует из рис. 4, электрошлаковая сварка во всех случаях выполняется при вертикальном расположении шва.

Электрошлаковая сварка проволочными электродами при­меняется для соединений встык толстого металла (толщиной около 40 мм и более) при относительно большой протяженности швов, например при сварке продольных швов барабанов котлов высо­кого давления и других изделий.

Сварка пластинчатыми электродами используется для соеди­нения массивных деталей, имеющих прямоугольное сечение, если длина шва и толщина металла не намного отличаются друг от друга.

Рис. 4. Схема процесса электрошлаковой сварки:

а — проволочными электродами; б — пластинчатыми электродами; в — пла­вящимся мундштуком; 1 — пластины, 2 — стальные трубки, 3 — электрод­ные проволоки, 4 — шлаковая ванна, 5 — медные водоохлаждаемые пла­стины, 6 — свариваемые детали, 7 — металлическая ванна; Δ — зазор между пластинами; В и δ— ширина и толщина пластинчатого электрода; S — тол­щина свариваемых деталей (S_mах — максимальная; S_min — минимальная); V_эл — скорость подачи электродов в шлаковую ванну; V_св — скорость сварки (скорость подъема металлической ванны); h_Ш — глубина шлаковой ванны.

Сварка плавящимся мундштуком применяется для соединения массивных деталей, если сечение их отличается от прямоуголь­ного, например имеет трапецеидальную форму или другую.

Сущность способа электрошлаковой сварки состоит в том, что расплавленный флюс образует так называемую шлаковую ванну, которая является проводником электрического тока. При про­хождении тока через расплавленный флюс — шлак выделяется тепловая энергия, которая поддерживает температуру шлака около 1730 °С, т. е. выше температуры плавления основного (свариваемого) и электродного металла. В результате электродная проволока, подаваемая с определенной скоростью в зону сварки, и кромки основного (свариваемого) металла расплавляются, вследствие чего создается металлическая ванна, после затвердевания которой образуется шов.

Расплавленный основной металл, шлаковая и металлическая ванна удерживаются от вытекания специальными формирующими устройствами — подвижными (медными водоохлаждаемыми ползунами) пли неподвижными (медными водоохлаждаемыми шинами).

Как видно из схемы рис. 4, при любой толщине металла сварка выполняется за один проход, что при изготовлении кон­струкций из толстого металла во много раз повышает производи­тельность по сравнению с любым другим способом сварки.

Поэтому областью рационального применения является получение сварных соединений на металле большой толщины.

3. Электроннолучевая сварка.

Схема про­цесса электроннолучевой сварки показана на рис. 5. Катод 3 электронной пушки, нагретый проходящим током или электрон­ной бомбардировкой до высокой температуры (вольфрамовый катод до 2130—2430 °С, эмитирует электроны, которые, попадая в электрическое поле, создаваемое прикатодным электродом элек­тростатической фокусировки 4, направляются в виде пучка к аноду 5. Электрическое поле высокой напряженности разгоняет электроны до больших скоростей. Пройдя через центральное отверстие в аноде, пучок имеет наименьшее сечение (кроссовер 6), но начинает расходиться и для его фокусировки на изделии 1 используют электромагнитные линзы 7, представляющие собой плоские катушки, создающие магнитное поле высокой напряжен­ности. В результате взаимодействия электронов с магнитным полем осуществляется электромагнитная фокусировка пучка элек­тронов, причем фокусное расстояние рассчитывается так, чтобы сфокусировать пучок на поверхности изделия, либо на некотором заглублении.

Рис. 5. Схема процесса электроннолу­чевой сварки:

1 — изделие, 2 — электронный луч, 3 — катод, 4 — прикатодный управляющий электрод, 5 — анод, 6 — кроссовер, 7 — магнитная линза, 8 —система отклонения луча, 9 — сварочная ванна, 10 — вакуум­ная камера; U_Н — напряжение накала ка­тода: U_У — ускоряющее напряжение; U_эм.ф. — напряжение электромагнитной фокусировки; U_откл - напряжение отклоняющей системы.

Корректировка положения луча относительно кромок свари­ваемого металла выполняется с помощью магнитной отклоняющей системы 5.

При электроннолучевой сварке используют электронные пучки мощностью от 2 кВт (например, А852.18) до 60 кВт (ПЛ-105, ЭЛА-60/60), позволяющие выполнять сварку различных металлов и сплавов толщиной до 80—100 мм и более.

Для достижения и поддержания необходимого рабочего ва­куума в камерах используют соответствующие откачные (вакуум­ные) системы. Эти системы комплектуются механическими насо­сами, создающими предварительное разрежение 1,33—1,33- 10^-1 Па и высоковакуумными пароструйными насосами, обеспечивающими разрежение в камерах в пределах 1,33- 10^-1—1,33.10^-4 Па.