Сварка при производстве электромонтажных работ

Сварка алюминия со сталью

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.

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.

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.

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.