Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка (ЭШС) — это высокопроизводительный однопроходный процесс сварки толстых (от 25 мм до примерно 300 мм) материалов в вертикальном или близком к вертикальному положении. (ЭШС) аналогична электрогазовой сварке , но основное отличие состоит в том, что дуга зажигается в другом месте. Электрическую дугу сначала зажигает проволока, которая подается в нужное место сварки, а затем добавляется флюс. Дополнительный флюс добавляют до тех пор, пока расплавленный шлак , достигнув кончика электрода, не погасит дугу. Затем проволока непрерывно подается через расходуемую направляющую трубку (при желании может колебаться) на поверхности металлических заготовок, а затем присадочный металл плавится, используя электрическое сопротивление расплавленного шлака, чтобы вызвать коалесценцию . Затем проволока и трубка перемещаются вверх вдоль заготовки, в то время как медный удерживающий башмак, установленный перед началом сварки (при желании может иметь водяное охлаждение), используется для удержания сварного шва между свариваемыми пластинами. Электрошлаковая сварка используется в основном для соединения листов и/или профилей из низкоуглеродистой стали очень большой толщины. Его также можно использовать для конструкционной стали, если соблюдаются определенные меры предосторожности, а также для алюминиевых шин большого сечения. ^[1] В этом процессе используется напряжение постоянного тока (DC), обычно составляющее около 600 А и напряжение 40–50 В. Для более толстых материалов необходимы более высокие токи. Поскольку дуга гаснет, это не дуговой процесс.

История

Этот процесс был запатентован Робертом К. Хопкинсом в США в феврале 1940 года (патент 2191481) и разработан и усовершенствован в Институте Патона , Киев, СССР в 1940-х годах. Метод Патона был представлен на Западе на Брюссельской ярмарке 1950 года. ^[2] Первое широкое применение в США было осуществлено в 1959 году подразделением General Motors Electromotive Division в Чикаго для изготовления корпусов тяговых двигателей. В 1968 году компания Hobart Brothers из Трои, штат Огайо, выпустила ряд машин для использования в судостроении, мостостроении и производстве крупных строительных конструкций. По оценкам, в период с конца 1960-х по конец 1980-х годов только в Калифорнии методом электрошлаковой сварки было сварено более миллиона ребер жесткости. Два самых высоких здания в Калифорнии были сварены с использованием процесса электрошлаковой сварки — здание Bank of America в Сан-Франциско и здания-близнецы Security Pacific в Лос-Анджелесе.Землетрясение в Нортридже и землетрясение в Лома-Приете стало «реальным» испытанием для сравнения всех сварочных процессов. После землетрясения в Нортридже потребовался один миллиард долларов на ремонт сварочных трещин, возникших в сварных швах, выполненных безгазовой порошковой проволокой, в то время как ни в одном из сотен тысяч сварных швов, выполненных на пластинах непрерывности, сваренных с помощью Процесс электрошлаковой сварки. ^[3]

Однако Федеральное управление шоссейных дорог (FHWA) контролировало новый процесс и обнаружило, что электрошлаковая сварка из-за очень большого количества используемого ограниченного тепла приводит к образованию крупнозернистого и хрупкого сварного шва, и в 1977 году запретило использование этого процесса для многих применений. ^[4] FHWA заказало исследования университетам и промышленности, и технология улучшенной электрошлаковой сварки с узким зазором (NGI-ESW) в качестве замены была разработана . Мораторий FHWA был отменен в 2000 году. ^[5]

Преимущества

Преимущества этого процесса включают высокую скорость наплавки металла — он может укладывать металл со скоростью от 15 до 20 кг в час (от 35 до 45 фунтов в час) на электрод — и его способность сваривать толстые материалы. Многие сварочные процессы требуют более одного прохода для сварки толстых заготовок, но часто для электрошлаковой сварки достаточно одного прохода. Этот процесс также очень эффективен, поскольку подготовка шва и обработка материалов сводятся к минимуму, а использование присадочного металла является высоким. Этот процесс также является безопасным и чистым, без вспышки дуги, с низким уровнем сварочных брызг или деформации. Электрошлаковая сварка легко поддается механизации, что снижает потребность в квалифицированных ручных сварщиках.

Один электрод обычно используется для сварки материалов толщиной от 25 до 75 мм (от 1 до 3 дюймов), а для более толстых деталей обычно требуется больше электродов. Максимальная толщина заготовки, которая когда-либо была успешно сварена, составляла 0,91 м (36 дюймов), для выполнения которой требовалось одновременное использование шести электродов. ^{[ нужна ссылка ]}

Ссылки

^ Леру, Бертран (2015). «ЭЛЕКТРОСЛАГОВАЯ СВАРКА (ЭШС): новый вариант для металлургических заводов сварки алюминиевых шин». Легкие металлы 2015 . Общество минералов, металлов и материалов. стр. 837–842. дои : 10.1007/978-3-319-48248-4_141 . ISBN 978-3-319-48610-9 .
^ Пирес, Дж. Роберто; Лоурейро, Альтино; Больмшё, Гуннар (2005). Сварочные роботы: технология, системные проблемы и применение . Нью-Йорк: Спрингер. п. 11 . ISBN 1-85233-953-5 .
^ Эскандари, Амир (февраль 2009 г.). «История электрошлаковой сварки высотных зданий и мостов» . КорТех Индастриз/Аркматик. Архивировано из оригинала 9 февраля 2009 г. Проверено 16 июня 2009 г.
^ Линдберг, штат Калифорния (февраль 1977 г.). «Внимание: Электрошлаковая сварка» . Федеральное управление автомобильных дорог . Проверено 21 апреля 2008 г.
^ Денсмор, Дэвид (2000). «Узкощелевая электрошлаковая сварка мостов» . Технология моста . Федеральное управление автомобильных дорог . Проверено 21 апреля 2008 г.

Дальнейшее чтение

Кэри, Ховард Б. и Скотт К. Хельцер (2005). Современные сварочные технологии . Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Pearson Education. ISBN 0-13-113029-3 .
Серопе Калпакян и Стивен Р. Шмид. Производственная инженерия и технология . Пятое издание. Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси. ISBN 0-13-148965-8
<Практическое письмо по сварке> [1] </Выпуск №007>. 29 февраля 2004 г.

[1] Леру, Бертран (2015). «ЭЛЕКТРОСЛАГОВАЯ СВАРКА (ЭШС): новый вариант для металлургических заводов сварки алюминиевых шин». Легкие металлы 2015 . Общество минералов, металлов и материалов. стр. 837–842. дои : 10.1007/978-3-319-48248-4_141 . ISBN 978-3-319-48610-9 .

[2] Пирес, Дж. Роберто; Лоурейро, Альтино; Больмшё, Гуннар (2005). Сварочные роботы: технология, системные проблемы и применение . Нью-Йорк: Спрингер. п. 11 . ISBN 1-85233-953-5 .

[3] Эскандари, Амир (февраль 2009 г.). «История электрошлаковой сварки высотных зданий и мостов» . КорТех Индастриз/Аркматик. Архивировано из оригинала 9 февраля 2009 г. Проверено 16 июня 2009 г.

[4] Линдберг, штат Калифорния (февраль 1977 г.). «Внимание: Электрошлаковая сварка» . Федеральное управление автомобильных дорог . Проверено 21 апреля 2008 г.

[5] Денсмор, Дэвид (2000). «Узкощелевая электрошлаковая сварка мостов» . Технология моста . Федеральное управление автомобильных дорог . Проверено 21 апреля 2008 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]