Соединение сваркой стальных токоведущих частей электрических установок с алюминиевыми осуще­ствляют в зависимости от их сечения, конструкции контактных узлов или их назначения с помощью переходных сталеалюминие­вых пластин или непосредственно. Пластины могут быть изготов­лены на стыковых сварочных машинах или сваркой с предвари­тельным алитированием стальных заготовок.

Стыковая контактная сварка. Сварка плавлением стали с алю­минием невозможна из-за образования в шве хрупкого сплава

Fe—Al. Сварка осложняется также большим различием темпера-, тур плавления алюминия (650° С), стали (1530° С) и окисной пленки алюминия (2050° С).

Для получения пластичных и прочных швов сталь — алюми­ний необходима такая организация процесса, при которой хруп­кая составляющая AlFe удалялась бы и в шве оставался бы лишь твердый раствор Fe + А1, содержащий не более 1,9% железа на стороне алюминия и не более 10% алюминия на стороне железа в диаграмме состояния. Такой процесс может быть осуществлен контактной стыковой сваркой при условии создания ударной осадки соединяемых частей с высокой скоростью до того момента, когда начнется застывание сплава. При этом должны быть обес­печены наличие достаточного количества в жидкой фазе стали и алюминия, диффузия металлов друг в друга и необходимое усилие осадки. С этой целью завод «Электрик» в Ленинграде разработал и серийно выпускает специальную машину типа МС3201 с преобра­зователем давления, обеспечивающим осадку со скоростью 300— 350 мм/с.

Эта машина используется в электромонтажной практике преи­мущественно для заготовки узлов ошиновки установок электро­лиза алюминия (электролизных ванн). На ней выполняется сварка пакетов алюминиевых лент со стальными стержнями (блюмсами) катодных блоков и приварка алюминиевых башмаков к анодным стальным стержням. В первом случае пакет из 54 алюминиевых лент толщиной 1 мм и шириной 150 мм, общим сечением 8100 мм2 приваривается к блюмсу сечением 115 X 240 мм; во втором случае алюминиевый башмак сваривается со стальным стержнем диа­метром 140 мм.

Установочная длина стальной и алюминиевой свариваемых частей составляет по 75 мм. Таким образом, в начальный момент сварки расстояние между зажимами машины равно 150 мм. Сварка производится на 16-й ступени регулировки трансформа — Yopa. Весь процесс после зажатия деталей выполняется автома­тически. При сварке происходит угар и выплавление стали на 10 мм и пакета алюминиевых лент на 65 мм, что учитывают при заготовке пакетов.

За одну смену работы на машине МС3201 сваривают около 40 соединений стальных блюмсов с пакета ми алюминиевых лент, что позволяет оборудовать этими узлами ошиновки два крупных электролизера алюминия.

Сварные соединения стали с алюминием имеют высокие элек­трические и механические характеристики. Предел прочности при испытании на растяжение составляет 60—80 МПа (6—8 кгс/мм2). Разрушение происходит по алюминию в зоне термического влия­ния. Исследование микроструктуры сварных соединений показало, что при соблюдении необходимого технологического режима хруп­кая составляющая выдавливается из зоны шва в результате удар­ной осадки. В случае же несвоевременной осадки в шве остается

прослойка хрупкой составляющей, толщина которой колеблется от 0,02 до 0,1 мм. Эта прослойка обусловливает низкую пластич­ность шва.

Таблица 11-6

Режимы алитирования стальных пластин

Сечение пла­стин, мм

Мини­мальное количе­ство рас­плавлен­ного алю­миния в тигле, кг

Продол­житель­ность алитиро- ваиия, о

30X3

10

30

40X4

15

40

50X5

20

60

60X6

25

80

80X6

30

100

80X8

35

120

100Х 10

40

160

100Х 12

50

240

Примечание, стин 200 мм.

Длина пла«

Сварка плавлением стали с алю­минием производится с пред­варительным покрытием кромок стальных деталей (пластин) тон­ким слоем алюминия путем али — тирования.

Для алитирования стальные пластины на участке 25—30 мм от торцов очищают от окалины и ржавчины на наждачном круге, при этом острые кромки немного закругляют. На зачищенную по­верхность наносят флюс ВАМИ, разведенный водой до состояния густой пасты. После просушки слоя флюса при комнатной тем­пературе кромки пластин погру­жают в расплавленный в тигле алюминий, нагретый до 750—

780° С. Режимы алитирования приведены б табл. 11-6. В процессе алитирования пластинам сообщают колебательные движения, что способствует удалению остатков флюса и шлаков.

Таблица 11-7

Режимы сварки стальных алитированных пластин с алюминиевыми

Сечение пластин, мм

Технологический зазор между кромками при сварке, мм

Диаметр угольного электро» да, мм

Диаметр присадочного прутка, мм

Сварочный ток, А

Число прохо­дов при сварке

Мини­мально допусти­мые раз­меры шва, мм

Размеры канавки в подклад­ке, мм

Ориентировочная продолжи­тельность сварки, с

при сварке с лицевой СТО — I роны шва, мм

при подварке с обратной сторо­ны шва, мм

с лицевой стороны

при подварке

Ширина

1

Усиление

Ширина

Глубина

30X3

Без

15

5

150

1

15

3

15

3

20

зазора

40X4

То же

15

5

200

1

20

3

20

3

25

50X5

»

18

5

200

1

25

3,5

25

3,5

30

60X6

»

18

8

250

1

30

6

30

6

45

80X8

2

18

10

300

250

1

1

35

7

35

7

80

100Х 10

3

20

12

350

250

2

1

40

8

40

8

130

100Х 12

3

20

12

350

250

2

2

40

8

40

8

180

Не разрешается встряхивать пластины для удаления избыточ­ного алюминия после выемки их из тигля. При наличии темных пятен или разрывов слоя алитирования следует вновь зачистить

пластину на наждачном круге и повторить алитирование.

Стальные алитированные пла­стины сваривают с алюминиевы­ми пластинами угольным электро­дом на постоянном токе прямой полярности. Режимы сварки при­ведены в табл. 11-7. Для пластин толщиной до 6 мм можно также использовать аргонодуговую свар­ку неплавящимся электродом. Режимы аргонодуговой сварки не отличаются от приведенных в табл. 9-9 для соединения алю­миниевых шин встык.

Рис. 11-5. Применение сталеалюми­ниевых переходных контактных пластин при монтаже крановых троллей: a — компенсатор на тем — тературном шве троллея; б — при­соединение алюминиевой подпиточ — ной шины к троллею; в — подклю­чение питающего алюминиевого про­вода к троллею

1 — троллей из стального угольника;

2 — сварной шов; 3,4 — стальная и алюминиевая части пластины троллей­ного компенсатора типа У-1010; 5 —

гибкая часть компенсатора; б — на­правляющее устройство на стыке угол­ков; 7, 9 — стальная и алюминиевая части троллейной планки типа ПТ і 8 =■ алюминиевая подпиточная шина;

10 — алюминиевый провод

Пластины с тщательно зачи­щенными проволочной щеткой кромками укладывают на приспо­собление, предназначенное для сварки шин встык, с угольной подкладкой. На кромки пластин наносят флюс ВАМИ. В процессе сварки дугу направляют на кромки алюминиевой пластины. Сталь­ная пластина нагревается только за счет натекающего на нее слоя расплавленного алюминия. Соеди­нение достигается в результате сплавления алитирующего слоя с наплавленным алюминием. Тех­ника сварки аналогична технике сварки встык алюминиевых шин.

Важным условием получения достаточной механической проч­ности соединения является вы­полнение шва с усилением необ­ходимой величины, которая долж­на быть не менее указанной в табл. 11-7.

На рис. 11-5 приведены примеры использования сталеалюми­ниевых пластин, изготовляемых заводами Главэлектромонтажа.

Переходные пластины при заготовке узлов ошиновок или при электромонтажных работах приваривают алюминиевой частью к алюминиевым частям и стальной частью — к стальным.