Elektrostruskové svařování

Metoda tavného svařování charakterizovaná ohřevem kovu pomocí tepla z průchodu elektrického proudu roztavenou elektricky vodivou struskou se nazývá elektrostruskové svařování. Při tomto procesu se elektrická energie téměř úplně přenese do struskové lázně az ní na elektrodu a poté na základní kov. Tavenina tavidla je navíc současně jak prostředkem k ovlivnění nemetalurgického procesu probíhajícího v roztaveném kovu, tak k jeho ochraně před nepříznivými vlivy atmosférického prostředí. Vrstva roztavené strusky, která se tvoří na povrchu lázně a brání do ní pronikání okolního vzduchu, díky své nižší hustotě než kov čistí i kapky kovu elektrody od nežádoucích nečistot.

Technologie elektrostruskového svařování

Podstatou elektrostruskového svařování je využití tohoto procesu jako zdroje energie. V tomto případě je maximální výhřevné plochy dosaženo s minimální koncentrací energie na výhřevném místě. Existuje několik možností pro svařování touto metodou. Nejrozšířenější svařování je pomocí náustkových nebo deskových elektrod, jedné drátové elektrody nebo několika, s oscilačními pohyby nebo bez nich.

Schéma procesu elektrostruskového svařování zahrnuje kombinování základního a elektrodového kovu do svařovacího okruhu prostřednictvím roztavené strusky s elektrickým proudem, který jimi prochází. Během této operace se ve struskové lázni vytváří teplo, pod jehož vlivem kovy připojených prvků a elektrody, tající a proudící, klesají ke dnu roztavené hmoty a tvoří tak svarovou lázeň. Při zahájení svařovacích prací se zapálí elektrický oblouk, jehož působením se v procesu tavení tavidel vytvoří strusková lázeň, která oblouk vyplňuje. Když zhasne, začíná přechod z obloukového procesu na elektrostruskový proces.

Nezbytné vybavení

O jeho výhodách rozhoduje řada vlastností zařízení pro elektrostruskové svařování, jednou z nich je nízká spotřeba tavidel, v průměru asi 5 % hmotnosti ukládaných kovů. Také pomocí této metody můžete svařovat obrobky libovolné tloušťky, a to i v jednom průchodu. Navíc nevyžaduje řezné hrany a produktivita takového svařování je několikanásobně vyšší než vícevrstvé svařování tavidlem prováděné pomocí automatického stroje. Elektrostrusková metoda také pomáhá čistit svarový kov od cizích vměstků a odstraňovat z něj plyny. K tomu dochází v důsledku značných teplot horní vrstvy kovové lázně, její vertikální polohy a dlouhé doby zdržení kovů v roztavené formě.

K nevýhodám provozu zařízení pro elektrostruskové svařování patří výrazné přehřívání materiálů v oblasti u svaru. To může vést ke zhoršení jeho plastických vlastností. Pro dosažení požadovaných mechanických vlastností svarového spoje je navíc podroben speciální vysokoteplotní úpravě. Také elektrostrusková metoda je komplikována nutností instalace speciálních technologických zařízení (kapsy, pásy atd.) před svařováním. Je účinný pouze ve vertikální poloze nebo blízko k ní a zastavení jeho procesu před dokončením svařování je spojeno s výskytem defektů ve švech.

Obrobky svařované elektrostruskovým svařovacím zařízením jsou sestaveny vertikálně bez použití zkosených hran a velikost mezery mezi nimi je obvykle od 2 do 4 cm Pomocí speciálních tvářecích zařízení, desek nebo vodou chlazených měděných šoupátek, roztavený kov se struskou je bráněno vytékání, dokud se nevytvoří svarový spoj. Šev se tvoří během krystalizace kovové taveniny ve spodní zóně kovové lázně.

Proces svařování se provádí pomocí speciálních zařízení, která poskytují požadované režimy elektrostruskového svařování. Jsou schopné přivádět elektrody do oblasti svařování, udržovat elektrostruskové operace stabilní a pohybovat se podle potřeby podél svarové linie. Nejčastěji se pro tyto účely používají automatické stroje, protože těžší zařízení poloautomatických zařízení se obtížněji pohybují ve vertikálním směru. Každé automatické zařízení pro elektrostruskové svařování se skládá ze samojízdného svařovacího stroje, který je připojen k měděným botkám, chlazeným vodou a tvořícím šev; kazety s elektrodovým drátem v nich obsaženým; násypka naplněná tavidlem; zdroj energie s ovládacím zařízením. K provádění svařování tímto způsobem se používají jak konvenční tavidla, tak speciální, schopná vytvořit elektricky vodivou taveninu.

Aplikace elektrostruskového svařování

Podstata procesu elektrostruskového svařování a oblast jeho použití jsou neoddělitelně spojeny. Vzhledem k tomu, že tato možnost svařování je technicky proveditelná pouze pro tloušťky materiálu nad 1,6 cm a ekonomické výhody jsou patrné u obrobků o tloušťce 2,5-3 cm, je nejvhodnější ji použít při konstrukci silnostěnných konstrukcí. Tímto způsobem je možné spojovat litiny a oceli (legované, nízkou a středně uhlíkaté), ale i neželezné kovy, především měď a hliník. Kromě toho se elektrostruskový proces používá pro navařování různých slitin na výrobcích vyrobených z nízkolegovaných nebo nízkouhlíkových ocelí.

Tato metoda svařování umožňuje provádět jak rovné švy, tak zakřivené nebo kruhové. S jeho pomocí lze vyrobit nejen tupé spoje, ale také T-spojy nebo rohové spoje, i když jsou vzácné. To je vysvětleno možností jejich nahrazení možnostmi zadku. Konfigurace výsledných švů umožňuje variabilní zakřivení, prstencový, přímočarý a variabilní průřez. Pokud si zakoupíte zařízení pro elektrostruskové svařování, můžete radikálně změnit celý postup výroby velkorozměrových konstrukcí. Díky ní bude možné nahradit velkorozměrové kované a odlévané obrobky prvky menších rozměrů vyráběné metodou svařované-kované nebo svařované-odlévané.

Metoda elektrostruskového svařování (dále jen ESW) se vyznačuje tím, že zdrojem ohřevu při svařování je teplo uvolněné v lázni roztaveného tavidla při průchodu proudu od elektrody k výrobku. ESW se používá pro výrobu kovových konstrukcí o tloušťce obvykle >20 mm. Elektrostruskovým svařováním lze nejefektivněji spojovat kov prakticky neomezené tloušťky.

Popis procesu (obr. 1). Strusková lázeň 3 vzniká jako výsledek tavení svařovacího tavidla. V průběhu celého procesu zůstává hloubka struskové lázně nacházející se v mezeře mezi svařovanými hranami, po stranách uzavřená vytvořením vodou chlazených zařízení 2 (šoupátka, překryvy) nebo zbývajících ocelových plátů, zpravidla konstantní. Svařovací proud, procházející struskovou lázní 3 mezi elektrodami v ní ponořenými (drát 1, deska 7 nebo tavicí tryska 6) a kovovou lázní 4, udržuje vysokou teplotu a elektrickou vodivost strusky. Kovová lázeň 4, která krystalizuje, tvoří svar 5.

Charakteristické rysy elektrostruskového svařování, které určují jeho technické možnosti, zahrnují:

• povaha uvolňování tepla v zóně svařovacího procesu v závislosti na typu tavených přídavných materiálů (deska, dráty, trysky atd.) a parametrech elektrického proudu ve struskové lázni (úrovně proudu a napětí, doba trvání pauzy v toku proudu, jejich závislost na rychlostech tavení materiálů, které se při svařování taví);
• prostorové rozložení zdrojů tepla ovlivňující teplotní pole ve svařované části a tím i tvar svarové lázně; povaha tepelných cyklů a jejich vliv na strukturu a vlastnosti obecného kovu;
• přítomnost minimální možné mezery mezi svařovanými díly, která musí být zachována beze změny, i přes značné deformace a pohyby svařovaných dílů, ke kterým dochází při elektrostruskovém svařování;
• značná úroveň vlastních (vnitřních) pnutí, mající tříosou povahu a překračující mez kluzu kovu díky svému objemu, která mohou způsobit křehké lomy dílů jak během svařování, tak po něm;
• nutnost zpravidla tepelného zpracování po dokončení svařování pro uvolnění objemových zbytkových napětí a zlepšení struktury svarového spoje.

Rýže. 1. Schéma elektrostruskového svařování: a – drátovými elektrodami; b – tavící náustek; c – elektroda velkého průřezu; g – průřez mezery; h_м, h_ш — hloubka kovových a struskových lázní.

Odrůdy procesů elektrostruskového svařování.

Existují tři hlavní typy elektrostruskového svařování a navařování: svařování drátovými elektrodami; tavící náustek; svařování elektrodami s velkým průřezem.

Svařování drátovými elektrodami je v průmyslu nejrozšířenější a má následující hlavní varianty: dráty s jedním, dvěma, třemi elektrodami bez vibrací; totéž s vibracemi (viz obr. 1, a); drátové elektrody bez vložení náustku do mezery.

Drátovými elektrodami se nejčastěji vyrábí prodloužené nebo kruhové svarové spoje kovu o tloušťce 20 mm. Počet elektrodových drátů se volí na základě tloušťky svařovaného kovu: tloušťky do 500 mm se obvykle svařují jednou pevnou elektrodou: pokud je kov tlustý >50 mm, pak při jeho svařování elektrody provádějí oscilační pohyby v svařovací mezera.

Svařování přídavnou tryskou (viz obr. 1, b) je nejuniverzálnější metodou, kterou lze svařovat díly o tloušťce 20. 3000 mm, včetně dílů s proměnnou tloušťkou a zakřiveným tvarem.

Tavicí náustek je sada desek nebo tyčí, které jsou vybaveny kanály pro přívod elektrodového drátu. V konkrétním případě může být tavným náustkem tlustostěnná trubice s vnitřním průměrem 1, . .2 mm přesahující průměr drátu elektrody. Tvar odtavné trysky je dán konfigurací svařovaného spoje a materiál je zpravidla podobný základnímu kovu výrobku nebo se volí v závislosti na požadavcích na chemické složení svarového kovu. Rozšířil se náustek s kanály pro přívod elektrodového drátu ve formě spirál navinutých ze svařovacího drátu.

Elektrostruskové svařování s elektrodami velkého průřezu (viz obr. 1, c) zahrnuje svařování s jednou, dvěma nebo třemi deskami plného průřezu nebo s podélnými řezy napojenými na společné nebo samostatné zdroje svařovacího proudu. Elektrody lze připojit ke zdroji pomocí třífázového nebo bifilárního obvodu (obr. 2 a 3). Deskové elektrody se nejčastěji používají při svařování rovných spojů o délce ≤ 1500 mm na kov o tloušťce > 30 mm. Tloušťka deskových elektrod je obvykle 10. 15 mm, při svařování hliníku a jeho slitin je 20. 25 mm a při svařování kovu do tloušťky 2000 mm s bifilárním spojením elektrod dosahuje 60. 100 mm.

Rýže. 2. Schéma třífázového připojení elektrod velkého průřezu ke zdroji energie.

Rýže. 3. Bifilární schéma připojení elektrod ke zdroji energie: 1 – pohyblivé elektrody; 2 – pevné elektrody; 3 – zařízení, které tvoří vnější povrch švu; 4 – pánev se struskou; 5 – sifon.

Rýže. 4. Schéma svařování pásovými elektrodami: 1 – role pásové elektrody; 2 — podávací mechanismus; 3 — vodicí spony; 4 – izolátory.

Elektrostruskové svařování pásovou elektrodou (obr. 4) se blíží metodě svařování deskovou elektrodou. Jako obalovací elektrodu lze použít plněný drát nebo plněnou pásku. Prášková směs, která takovou elektrodu vyplňuje, může obsahovat složky ovlivňující metalurgické procesy (tj. dezoxidaci, odsíření, legování, modifikace) nebo doplňující spotřebu svařovacího tavidla při procesu svařování.

Elektrostruskové navařování dílů se obvykle provádí stejnou technologií jako svařování. V tomto případě je místo jedné ze svařovaných hran použit měděný vodou chlazený plech. Dále se používá elektrostruskové navařování rovin ve spodní poloze a navařování válcových ploch.

Copyright. Při citování jakýchkoli materiálů ze Stránky, včetně zpráv z fór, je vyžadován přímý aktivní odkaz na portál weldzone.info.