Электрошлаковая сварка. 
Материаловедение и технологии конструкционных материалов. 
Технология сварки плавлением

Конструктивные элементы подготовки кромок под сварку и геометрические размеры сварных швов регламентируются ГОСТ 15 164–78. Электрошлаковую сварку (ЭШС) широко применяют при изготовлении ответственных конструкций большой толщины. Равнопрочность сварного соединения достигается легированием металла шва через электродную проволоку и при переходе элементов из расплавляемого металла кромок основного металла.

Малая интенсивность реакций взаимодействия между шлаком и металлом при ЭШС исключает возможность легирования металла шва через флюс. Поэтому даже при сварке спокойных низкоуглеродистых сталей хороших результатов достигают применением проволоки Св-08ГА либо пластины стали 09Г2. Для предупреждения образования газовых полостей при сварке кипящих сталей, содержащих мало кремния, рекомендуется электродная проволока Св-08ГС. При сварке низколегированных сталей 09Г2С, 10Г2С1, 16ГС, 15ХСНД, 10ХСНД применяют проволоки Св08ГА, Св-08ГС, Св-10Г2, Св-10Г2С, Св-08ХГ2СМ, Св-08ХН2М.

При ЭШС низкоуглеродистых и низколегированных сталей используют как обычные окислительные флюсы, разработанные для дуговой сварки, например АН-348А, ФЦ-7, гак и специальные флюсы, образующие электропроводный расплав с заданными технологическими свойствами: вязкостью, электропроводностью, температурой плавления и т. д. (АН-8, АН-8М, АН-22 и др.). Однако для сварки указанных сталей лучше использовать флюсы АН-22 и АН-8М, обладающие высокими технологическими свойствами и большей способностью к уменьшению содержания серы в шве.

Устойчивость электрошлакового процесса, форма шва и глубина проплавления основного металла зависят от параметров режима сварки. Основными параметрами являются сила сварочного тока, напряжение на шлаковой ванне и скорость сварки, скорость подачи электродов и ряд вспомогательных параметров (количество электродов, расстояние между электродами, зазор между кромками, глубина шлаковой ванны, сухой вылет электрода, сечение электродов и др.). Число электродных проволок, их диаметр и сечение пластинчатых электродов или плавящихся мундштуков, скорость их подачи и другие параметры выбирают таким образом, чтобы получить скорость сварки и напряжение процесса, обеспечивающие его устойчивость и требуемые размеры и форму шва. Ориентировочные значения основных параметров режима приведены в табл. 4.

Режимы электроишаковой сварки низкоуглеродистых сталей

Таблица 4.

Толщина металла, мм.	Зазор, мм.	Сила тока на один электрод, А.	Напряжение сварки, В.	Число элек тро; дов.	Диамегр (сечение) электродов, мм.	Расстояние между электродами, мм.	Скорость подачи электродов, м/ч.	Скорость сварки, м/ч.
Проволочный электрод
		640… 660.	46…48.			;		1,1.
		660…620.	42…46.			45…50.		1,6.
		450…500.	44…50.					0,85.
			46…48.					0,5.
		500…550.	50…550.					0,45.
		400…450.	46…48.			ПО.		0,3.
Пластинчатый электрод
			28…30.		10×90.	;	1,6.	0,5.
			28…30.		10×90.	;	1,6.	0,5.
			30…32.		10×135.	;	1,6.	0,45.

Глубина шлаковой ванны в зависимости от силы сварочного тока изменяется от 25 до 70 мм, скорость возвратно-поступательного движения электрода — 25…40 м/ч, «сухой» вылет электрода — 60…80 мм.

В процессе ЭШС металл шва и околошовиой зоны находится длительное время при высокой температуре и подвергается значительному перегреву. Это часто приводит к образованию неблагоприятных, крупнозернистых структур, вызывающих ухудшение механических свойств (пластичности, стойкости против перехода в хрупкое состояние) по сравнению с исходными свойствами основного металла.

Отрицательное влияние перегрева металла шва и околошовной зоны устраняют, как правило, путем сложной (иногда многоступенчатой) последующей высокотемпературной термообработки, позволяющей измельчить вторичную структуру и уменьшить остаточные напряжения в сварном соединении. Ответственные сварные конструкции из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, выполненные ЭШС, обычно подвергают нормализации с высоким отпуском, что существенно увеличивает трудоемкость технологии изготовления конструкции. Поэтому изыскиваются приемы снижения степени перегрева металла при ЭШС.

Для снижения длительности пребывания металла при высоких температурах в шлаковую ванну вводят дополнительную присадку в виде порошкообразного материала (рубленая проволока с гранулами 0,2… 1,6 мм), применяют способы сварки модулированным током или производят соответствующее принудительное охлаждение поверхности шва и околошовной зоны паровоздушной смесью. В некоторых случаях эти приемы могут обеспечить требуемые свойства сварных соединений без последующей высокотемпературной термообработки сварного изделия. Однако проблема снижения степени перегрева металла в зоне термического влияния остается в ряду ключевых в технологии ЭШС.

Вопросы для самопроверки

• 1. Какую группу сталей относят к углеродистым конструкционным сталям? По какому признаку их классифицируют в сварочной технике?
• 2. Какова чувствительность низкоуглеродистых сталей к термическому циклу сварки? Из каких участков состоит зона термического влияния при сварке низкоуглеродистых сталей, какова структура этих участков?
• 3. Какие стали называют легированными? Как они классифицируются по степени легирования и структурному состоянию?
• 5. Какие стали относят к низколегированным низкоуглеродистым? Каковы свойства и свариваемость этих сталей?
• 6. Назовите особенности технологии дуговой сварки покрытыми электродами, в защитных газах и порошковой проволокой.
• 7. Техника и технология сварки под флюсом и элсктрошлаковой сварки.