Электрошлаковая сварка

12.07.2018
В конце пятидесятых годов прошлого века, когда сварочному производству остро не хватало высокопроизводительных механизированных способов неразъемного соединения металла большой толщины, в Институте электросварки, впервые в мировой практике, была создана электрошлаковая сварка (ЭШС). Электрошлаковый сварочный процесс родился при попытках механизировать способ электродуговой сварки под флюсом вертикальных стыковых соединений.

Г.З. Волошкевич и Б.Е. Патон обратили внимание на то, что при определенных условиях, а именно в случае применения медных охлаждаемых водой пластин (ползунов), удерживающих расплавленный флюс от вытекания из вертикально расположенного зазора, дуговой процесс может переходить в шлаковый. При увеличении глубины расплавленного флюса электрическая дуга шунтируется и гаснет, а сварочный ток, проходя через образовавшуюся шлаковую ванну, выделяет определенное количество тепловой энергии. Как оказалось, ее вполне достаточно, чтобы расплавить присадочную электродную проволоку и оплавить кромки свариваемых заготовок. Вертикальное расположение сварочного зазора и принудительное формирование свариваемого пространства медными ползунами обеспечивает образование сварного шва. Таким образом, был открыт совершенно новый процесс сварки плавлением, который таил в себе огромные преимущества для получения соединений металла большой толщины.

Для практического осуществления и эффективного использования ЭШС в первую очередь потребовалось досконально изучить условия существования электрошлакового сварочного процесса, определить основные принципы управления его тепловой энергией, обосновать требования к выбору основных и сварочных материалов (флюсы, электродные проволоки). Стало понятно, что для осуществления ЭШС в промышленных условиях необходимо создать принципиально новое сварочное оборудование (аппараты и источники питания) и технологическую оснастку, обеспечивающие выполнение качественных неразъемных соединений практически любой встречающейся в сварочном производстве толщины, конфигурации и протяженности швов.

Решающую роль в успешном решении этих вопросов уже в начальный период сыграло не только руководство работами по созданию нового способа, но и участие Бориса Евгеньевича в разработке основ управления процессом ЭШС. В короткое время были изучены физические и температурно-временные условия протекания процесса. Исследования влияния температурных режимов шлаковой ванны и формы межэлектродного промежутка позволили сформулировать базовые требования к источникам питания, главными среди которых, кроме мощности, стали требования к типу вольт-амперной характеристики, напряжению холостого хода, диапазонам регулирования вторичного напряжения под нагрузкой. Были изучены тепловые, металлургические и технологические особенности электрошлакового процесса. Созданы новые высокоэффективные технологии, сварочное оборудование, оснастка и источники питания, разработаны сварочные материалы. На основе применения ЭШС были разработаны новые принципы конструирования сварно-литых, прокато-сварных и сварно-кованых крупногабаритных многотонажных металлоконструкций.

ИЭС активно пропагандирует новый процесс как в России, так и за рубежом, добиваясь признания и широкого внедрения его в сварочном производстве. И вполне естественно, что институт является лидером в создании и внедрении наиболее широко распространенных способов ЭШС — проволочными электродами, электродами большого сечения и плавящимся мундштуком, а также специализированного сварочного оборудования.

Создание нового процесса однопроходной сварки толстого металла позволило коренным образом изменить стратегию развития тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения. Появилась реальная возможность изготавливать качественно новые изделия — уникальные по своей мощности агрегаты различных отраслей тяжелого машиностроения, так как процесс позволял осуществлять неразъемные соединения (швы) практически неограниченной толщины.

На основе технологий ЭШС были созданы ранее неизвестные образцы машин и агрегатов: архитравы, станины прессов и прокатных станов, рабочие колеса самых мощных в мире гидротурбин, негабаритные бандажи вращающихся обжиговых печей, валы генераторов, тяжеловесные узлы металлургического оборудования и др.

В творческий процесс разработки и освоения ЭШС удалось вовлечь крупнейшие научно-исследовательские, конструкторские организации и промышленные предприятия.

Новый сварочный процесс был взят на вооружение практически всеми странами бывшего соцлагеря (Чехия, ГДР, Венгрия, Болгария, Польша, КНР и др.), а также развитыми капстранами (Великобритания, Швеция, ФРГ, Франция, Япония, США, Канада и др.).

За разработку и внедрение в тяжелое машиностроение электрошлаковой сварки Б.Е. Патону и Г.З. Волошкевичу вместе с работниками ряда заводов была присуждена Ленинская премия, а на Всемирной выставке в Брюсселе ИЭС им. Е.О. Патона HAH Украины был удостоен высшей награды — «Гран-при».

Важную роль в развитии процесса ЭШС и его распространении сыграла монография авторского коллектива ИЭС под редакцией Б.Е. Патона «Электрошлаковая сварка», изданная в 1956 году. В дальнейшем она была дважды переиздана в расширенном и дополненном новыми данными виде, а также выпущена за рубежом в английском переводе. Монография определила формирование основных направлений развития и освоения электрошлаковых сварочных и металлургических процессов.

С момента создания ЭШС и до настоящего времени в ИЭС уделяется большое внимание всем аспектам научного и производственного развития ЭШС. Создаются новые технологии ЭШС, а также образцы современного сварочного оборудования нового поколения. Наглядным примером этому может служить современный аппарат АШ 115 M для сварки неповоротных стыков больших диаметров.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: