Электрошлаковая сварка относится к термическому классу и является видом сварки плавления. Источник нагрева – теплота, выделяющаяся при прохождении энергоносителя в шлаковой ванне.
Содержание
Рабочий процесс протекает в вертикальной плоскости и заключается в прохождении сварочной цепи электрического тока по электроду, основному металлу и жидкому шлаку. Происходит расплавление основного металла, присадочного материала за счет тепла от нагретой шлаковой ванны.
Классифицируют электрошлаковую сварку по виду, числу электродов и наличию колебаний электрода.
ГОСТы
Требования, технические условия, типы соединений и другая информация, относящаяся к электрошлаковой сварке, содержится в ГОСТах, обязательных для выполнения. Некоторые стандарты:
- Процессы сварки: ГОСТ 30482-97 – правила технологического процесса проведения работ проволочным электродом или плавящимся мундштуком низколегированных и углеродистых сталей.
- Сварочные материалы: ГОСТ 9087-81, ГОСТ 30756-2001 – технические условия на флюсы сварочные плавленые для электрошлаковой сварки и технологий.
- Сварные соединения: ГОСТ 15164-78 – типы, элементы, размеры.
Где применяется
Основная область применения – тяжелое машиностроение.
Возможности использования:
- соединение толстостенных листов и деталей (бронекорпусов кораблей, валов гидравлических турбин, станин мощных прессов и прокатных станов, брони танков, барабанов котлов высокого давления);
- сварка металлов, имеющих разный химический состав;
- сооружение кожухов домен;
- производство сварно-кованых и сварно-литых конструкций;
- изготовление металлургического оборудования, толстостенных цилиндров.
Метод также применяют для сварки металла небольшой толщины (14-30 мм), например, монтажных стыков корпусов судов на стапеле.
Способы сваривания
Методы электрошлаковой сварки зависят от типа применяемых электродов и подразделяются:
- электродными проволоками;
- электродами большого сечения;
- плавящимся мундштуком.
С помощью электродных проволок
Процесс выполняется с применением проволочного электрода с диаметром сечения 2-3 мм без поперечных колебаний.
Скорость подачи проволоки в шлаковую ванну должна быть постоянной. Метод применяется при сварке металла толщиной до 50 мм.
Для сваривания металла большей толщины используется несколько электродных проволок. Электроды перемещаются возвратно-поступательным способом в перпендикулярном направлении к продольной оси свариваемого шва.
Использование электродов большого сечения
Применяют стержни и пластины круглого, квадратного или другого сечения. Размеры и количество электродов зависят от размеров соединяемых деталей, формы и величины завариваемых отверстий и полостей.
Способ преимущественно используется при большой толщине свариваемых элементов и высоте шва до 1 м.
Пластинчатый электрод по мере его оплавления опускается в шлаковую ванну, глубина которой составляет 20-25 мм. Образование шва происходит в результате соединения расплавления основного металла с расплавленным материалом пластин.
Применение плавящегося мундштука
Метод соединяет в себе сварку электродными проволоками и электродов большого сечения. В зазор между соединяемыми деталями устанавливается неподвижно стальная пластина (мундштук). Она имеет трубки или пазы, через которые пропускаются электродные проволоки.
Мундштук в процессе сварки остается неподвижным. В шлаковую ванну подаются электродные проволоки, которые расплавляются и заполняют зазор между соединяемыми элементами. Одновременно с проволокой происходит оплавление той части мундштука, которая находится в шлаковой ванне.

Размер мундштука и количество проволок выбираются в соответствии с размерами свариваемых деталей. Этот метод применяют при соединении элементов со сложным сечением и небольшой высотой швов. Плавящийся мундштук изготавливают с сечением такой же формы, как у соединяемых частей.
Технология сварки
Свариваемые детали устанавливают вертикально, оставляя достаточный зазор между кромками. Формирование металла шва происходит принудительно. В зону сварки подается проволочный электрод или стальная пластина (стержень) и флюс. Между проволокой и металлом в начале процесса горит дуга. После образования достаточного слоя жидкого флюса (шлаковой ванны) дуга гаснет, и прохождение электрического тока происходит только через флюс. Выделяющееся тепло способствует дальнейшему расплавлению флюса, проволочного электрода и кромок свариваемых материалов. Расплавленный металл образует сварочную ванну, стекая на дно шлаковой ванны.
Сварочная головка вместе с медными ползунами-кристаллизаторами перемещается по соединяемым деталям снизу вверх, удерживая их. Ползуны, формующие металл шва, охлаждаются через каналы, по которым циркулирует вода. Цель – обеспечение нормального формирования шва и предотвращение вытекания из плавильного пространства жидкого шлака и металла. По мере заполнения зазора пластины ползуна перемещаются вверх. Металл ванны охлаждается, происходит кристаллизация и образование сварного шва по всей высоте кромок соединяемых материалов.
Оборудование
Метод требует применения оборудования – сварочных аппаратов автоматического и полуавтоматического типа, станков и установок.
Сварочный автомат для шлаковой сварки содержит:
- источник питания;
- сварочную головку;
- устройства (ползуны) для принудительного удержания сварочной ванны;
- механизмы перемещения сварочного аппарата и электродов;
- элементы управления;
- катушки для проволоки;
- бункер для флюса;
- приборы контроля положения сварочной ванны.

Преимущества и недостатки
К положительным качествам способа относятся:
- Возможность однопроходной сварки изделий, имеющих неограниченную толщину. Следствие – уменьшение трудоемкости сварочного процесса, удешевление производства, улучшение качества швов.
- Отсутствие необходимости в специальной подготовке кромок деталей, что уменьшает объем подготовительных работ.
- Расход флюса в 15-20 раз меньше по сравнению с электродуговой сваркой под флюсом.
- Вертикальное положение процесса сварки не требует частой кантовки изделий.
- Обеспечение равномерного провара кромок соединяемых элементов.
- Отсутствие угловых деформаций на листах после сварки.
- Высокая производительность.
Недостатки:
- обязательная вертикальная ориентация шва;
- недопустимость прерывания сварочного процесса во избежание дефектов;
- необходимость установки дополнительного оборудования (ползуны, планки);
- крупнозернистая структура шва;
- необходимость термообработки готового изделия с целью улучшения прочности.