Поэтому основное назначение установок ЭШП - производство слитков из высококачественных сталей - валковых, шарикоподшипниковых, нержавеющих, Электрошлаковая сварка (ЭШС). Она широко используется в
промышленности для соединения металлов большой толщины: стали, чугуна, меди, алюминия, титана и их сплавов. В качестве тепловыделяющего элемента здесь используются расплавленные шлаки, нагревающиеся до заданной температуры при протекании по ним переменного тока. Принципиальная схема ЭШС показана на рис. 2.19.
Электрод 3 и части свариваемого металла 1 включаются в электрическую цепь через шлак 2, нагреваемый проходящим током выше температуры плавления свариваемого и электродного металла. В результате электродный и свариваемый металлы расплавляются и стекают на дно сварочной ванны 5, заполняя шов 4.
Боковые стороны шва закрываются охлаждаемыми ползунами. ЭШС осуществляется автоматами и полуавтоматами, подающими электродную проволоку, дозирующими флюс. Они имеют соответствующую аппаратуру управления. У источников питания ЭШС бывают разные внешние характеристики от крутопадающей до жесткой, мощность их 60-550 кВ·А, вторичное напряжение 8-63 В.
УСТАНОВКИ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ 3.1. Физические основы электрической контактной сварки и ее разновидности
Электрическая контактная сварка представляет собой процесс образования неразъемного соединения в результате нагрева металлических деталей протекающим по ним электрическим током, расплавления и сдавливания деталей с последующим охлаждением зоны сварки за счет теплопроводности в тело свариваемых деталей.
Контактная сварка объединяет большую группу методов сварки, отличительной особенностью которых являются надежность получаемых соединений, высокий уровень автоматизации и механизации, высокая производительность процесса и культура производства.
По способу получения соединений различают стыковую, точечную и шовную контактную сварки (рис. 3.1.)
Контактная сварка
| 
Рис. 3.1. Виды контактной сварки:
а - стыковая; б - точечная; в – шовная
Так как площадь точек очень мала, то в них возникает большое сопротивление прохождению тока, что вызывает сильный локальный нагрев металла. С повышением температуры в месте сварки его сопротивление возрастает, что ускоряет выделение теплоты и нагрев металла до температуры сваривания. Когда металл нагреется до пластического или оплавленного состояния, при сжатии деталей произойдет их сваривание. Застывание металла в точке сварки после отключения тока происходит за счет теплопроводности свариваемых деталей.
Сварочные установки для контактной сварки имеют две основные части: электрическую и механическую. Электрическая часть состоит из сварочного трансформатора специальной конструкции, токопроводящих частей и устройств для включения и выключения сварочного тока. Механическая часть установок представляет собой устройство для импульсного сжатия свариваемых деталей.
3.2. Стыковая сварка
Стыковая сварка - это способ контактной сварки, при котором детали соединяются по всей площади их касания. Различают два способа стыковой сварки - сопротивлением и оплавлением.
При сварке сопротивлением (рис. 3.1, а) свариваемые детали 2 укрепляют в токоподводах 1 и сжимают с усилием Fсж При сварке непрерывным оплавлением детали сближаются при включенном сварочном трансформаторе и путем сжатия осуществляется их контакт. При этом стык разогревается за счет протекания тока. Затем силу сжатия уменьшают, вследствие чего увеличивается контактное сопротивление и снижается сварочный ток. При снижении давления
соприкосновение деталей по плоскости заменяется соприкосновением в отдельных точках При сварке оплавлением с подогревом детали предварительно подогревают методом кратковременных замыканий их торцов, а затем оплавляются.
Сварка с оплавлением стыка деталей по сравнению со сваркой без оплавления имеет следующие преимущества: более прочный шов, не требующий большой механической обработки; меньшая мощность сварочной установки; пониженный удельный расход электроэнергии; возможность сваривания различных металлов.
К недостаткам следует отнести неизбежную хотя и небольшую потерю металла и наличие «грата» на стыке свариваемых деталей.
Конструктивная схема и сварочный контур машины стыковой сварки показаны на рис. 3.2.
Машины для стыковой сварки могут быть подразделены по способу сварки (без оплавления стыка и с его оплавлением), назначению (универсальные и специализированные) и способу установки (стационарные и переносные).
Рис. 3.2. Конструкция (а) и сварочный контур (б) машин стыковой сварки:
1 - источник тока; 2 - станина; 3 - токоподводы; 4 - неподвижная плита; 5 - губки; 6, 7 - зажимные устройства; 8 - подвижная плита; 9 - привод подачи; 10 - направляющие; 11 - аппаратура управления
3.3. Точечная сварка
При осуществлении точечной сварки свариваемые детали помещают между двумя электродами, закрепленными в электрододержателях (рис. 3.1, б). Посредством нажимного механизма электроды плотно сжимают свариваемые детали. После сжатия на электроды подается напряжение и проходящий через детали ток нагревает место сварки до необходимой температуры, при достаточном сжатии в этом месте образуется неразъемное сварное соединение. В центре сварочной точки температура несколько выше температуры плавления свариваемого металла, ее диаметр близок к диаметру электродов.
Машины точечной сварки различаются по способу подвода тока. Наиболее широко распространена одноточечная двусторонняя (нормальная) сварка (см. рис.
3.1, б). Верхний и нижний электроды имеют рабочую поверхность,
обеспечивающую необходимую плотность тока для концентрированного разогрева места сварки. При необходимости уменьшить вмятины от электродов с одной стороны свариваемого изделия применяют один из способов «бесследной» сварки (рис. 3.4, а-в). Это достигается увеличением рабочей поверхности одного из электродов (рис. 3.4, а), сваркой на плоском электроде (рис. 3.4, б) либо введением промежуточной плоской пластины между одним из электродов и деталью (рис.
3.4, в). Необходимая плотность тока для обеспечения концентрированного нагрева создается вторым электродом с нормальной рабочей поверхностью.
Рис. 3.4. Принципиальные схемы основных способов точечной сварки
В случае невозможности осуществления нормальной одноточечной сварки применяется точечная сварка с косвенным токоподводом. При этом, с одной стороны, ток подводится электродом с нормальной контактной поверхностью, а с другой - электродом с большей контактной поверхностью (рис. 3.4, г). Для уменьшения местных остаточных деформаций от сварки применяются способы, показанные на рис. 3.4, д, е.
При сварке тонколистовых изделий применяется односторонняя многоточечная сварка (рис. 3.4, ж). Одновременная сварка двух точек при двустороннем токопроводе от спаренного трансформатора (рис. 3.4, з) позволяет сваривать металлические изделия большой толщины.
3.4. Шовная сварка
В процессе шовной сварки соединение двух свариваемых деталей (обычно двух листов) осуществляется с помощью вращающихся роликов за счет пропускания через место сварки электрического тока, как показано на рис. 3.5. Машины для шовной сварки имеют два токопроводящих ролика, из которых один приводной, а другой вращается за счет силы трения при передвижении свари- ваемых листов. По своему принципу шовная сварка аналогична точечной сварке. При осуществлении процесса шовной сварки могут иметь место следующие режимы: непрерывное движение роликов с непрерывной подачей тока; непрерывное движение роликов при прерывистой подаче тока; прерывистое движение роликов с прерывистой подачей тока (шаговая сварка).
Рис. 3.5. Схема шовной сварки: 1- сварочный трансформатор; 2 - контактные ролики; 3 - прижимное устройство; 4 - свариваемые детали
Рис. 3.6. Схема расположения роликов и свариваемых деталей при различных способах шовной сварки
Первый из указанных режимов применяется при сварке листов суммарной толщиной до 1,5 мм, поскольку при большей толщине после выхода из-под роликов сваренные листы могут расслоиться вследствие медленного остывания нагретого до пластического состояния стыка. Кроме того, при непрерывной подаче тока может происходить значительное коробление свариваемых листов. Наиболее распространен второй из указанных режимов. При сварке этим способом швы получаются с незначительным короблением листов, а расход электроэнергии - наименьшим.
Наиболее эффективно применение шовной сварки при изготовлении тонкостенных сосудов, сварных металлических труб и других подобных изделий. Взаимное расположение роликов и свариваемых деталей при осуществлении различных способов шовной сварки показано на рис. 3.6.
