После пуска источник теплоты — шлаковая ванна
Электрошлаковая сварка соединяет преимущественно толстые детали в вертикальном или близком к вертикальному положении. В начале процесса дуга создаёт расплавленный электропроводный шлак. После установления шлаковой ванны дуга прекращается, и ток, проходящий через шлак, выделяет теплоту электрического сопротивления. Эта теплота плавит присадочный электрод и кромки. Установившуюся электрошлаковую стадию нельзя описывать как непрерывное горение дуги под обычным флюсом.
Расплав удерживают формирующие устройства по сторонам соединения, часто медные водоохлаждаемые ползуны. По мере заполнения зазора ванна перемещается вверх, а металл ниже неё затвердевает. Конструкция ползунов, подвод электродов и условия охлаждения связаны с толщиной и геометрией соединения. Электрогазовая сварка отличается сохранением дугового нагрева, поэтому её газовая защита и технологические возможности не подменяют электрошлаковый процесс.
Управление ванной и формированием
| Узел или параметр | Назначение | Что контролировать |
|---|---|---|
| Шлак | Проводит ток и защищает расплав | Состав, глубину и устойчивость ванны |
| Электродная подача | Поступление присадочного металла | Скорость, расположение и стабильность |
| Ползуны | Удержание и формирование поверхности | Положение, прилегание и охлаждение |
| Зазор соединения | Объём заполнения и доступ теплоты | Повторяемость по высоте |
| Пуск и завершение | Переходные участки процесса | Выводные элементы и дальнейшую обработку |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Условный баланс объёма
Для иллюстрации рассмотрим прямоугольный зазор шириной 20 мм, толщину детали 80 мм и высоту заполняемого участка 500 мм. Геометрический объём составляет 20 × 80 × 500 = 800000 мм³, или 800 см³. При условной плотности металла 7,85 г/см³ масса заполнения равна 6,28 кг. Это расчёт идеального объёма, не указание допустимого зазора или диапазона толщин для конкретной установки.
Расход электрода будет отличаться от массы заполнения, поскольку часть объёма образуется за счёт расплавленных кромок. В обратную сторону действуют выводные участки, припуски и технологические потери. Для оценки закупки необходимо учитывать реальную геометрию, участие основного металла и конструкцию пуска и выхода. Плотность также относится к выбранному металлу; её нельзя переносить на иной сплав без проверки.
Тепловой цикл и ограничения применения
Высокая производительность одного прохода сопровождается значительным тепловым воздействием и относительно медленным охлаждением. Это может приводить к крупнозернистой структуре зоны термического влияния и ограничивать ударную вязкость. Пригодность оценивают для конкретной стали и требований конструкции. Рекомендация термообработки должна опираться на квалифицированную технологию и возможность обработки всего изделия, а не на общий тезис о пользе отжига.
Состав и электропроводность шлака определяют характер нагрева; механическая подача электродов и скорость подъёма должны поддерживать согласованный баланс. Неустойчивость ванны или несоответствие расположения электродов может привести к несплавлению кромок и дефектам формирования. Охлаждение ползунов является частью предусмотренной системы, которую проверяют по инструкции изготовителя. Самодельное изменение водяного контура или защит недопустимо.
Прерывание длительного вертикального прохода создаёт отдельную технологическую задачу. Способ возобновления и контроль участка остановки заранее предусматривают в документации. Нельзя считать такой участок эквивалентом установившейся стадии только потому, что полость полностью заполнена. Отмечают высоту остановки, состояние ванны и выполненные действия, чтобы обеспечить прослеживаемость контроля.
На квалификационном соединении проверяют сплавление по сечению, химический состав и механические свойства, включая те, которые требуются для зоны термического влияния. Неразрушающий контроль и обработку переходных участков выбирают по конструкции. Внешняя непрерывность поверхности не доказывает удовлетворительную вязкость толстого соединения; геометрический баланс нужен для планирования, а испытания — для подтверждения качества.