Некоторые особенности использования термитной сварки

  • 24 Декабрь
  • 62 просмотров
  • комментариев
  • 37 рейтинг
Оглавление: [скрыть]
  • Что такое термиты и сварка на их основе?
  • Разновидности термитных смесей для сварочных работ
  • Термитная сварка: условия для проведения
  • Основные сферы применения термитной сварки
  • Термитная сварка рельсов: назначение и состав шихты
  • Термитная сварка проводов: некоторые особенности применения

Сегодня в строительстве и промышленности широко используются самые разнообразные виды сварки. Среди них выделяется сварка термитная, существенно отличающаяся от таких популярных способов, как электродуговая и газовая.

Термитная сварка конструкций из металла

Термитная сварка не нуждается в посторонних источниках энергии.

Этот особый вид соединения металлических заготовок специалисты ценят за высокую скорость соответствующей операции и его надежность. Кроме того, особенностью данной технологии является ее относительная простота: для нее не требуется наличие электродов и сварочного аппарата (хотя должны присутствовать специальные приспособления, исходя из особенностей свариваемых объектов).

Что такое термиты и сварка на их основе?

Схемы термитной сварки

Схемы термитной сварки.

Рассматриваемый здесь вариант получения неразъемного соединения металлических конструкций – это такая термическая сварка, при которой металл одновременно разогревается до полужидкого состояния и сплавляется в единое целое специальным порошкообразным составом из различных химических элементов.

Классическая термитная сварка основана на применении специального термитного порошка. Главными рабочими компонентами такой смеси является оксид железа (его могут заменять окислы некоторых других металлов) и алюминия. Благодаря смешиванию этих компонентов в месте сваривания получают практически безупречный катализатор на основе алюмотермической реакции. Суть ее состоит в восстановлении химическим способом металла из соответствующего оксида.

При этом рекристаллизация, провоцируемая содержащимся в порошке алюминием, происходит с чрезмерным ростом температуры.

Сварка металлических изделий происходит в результате плавления их кромок в зоне соединения, куда направлен одновременно расплавленный металл из термита (он надежно скрепляет заготовки, выполняя роль присадочного материала) и сильный жар.

Такой интенсивный тепловой поток (с температурой 2300-2700°C), который инициирует указанная сварка, успешно подменяет собой тепло, выделяемое горелкой газосварки или электродом дуговой электросварки. Интересной особенностью данной технологии является то, что порошкообразный термит «самовоспламеняется» благодаря наличию в его составе кислорода, выделяемого в процессе химреакции из оксида железа. Благодаря этому свойству такую сварку можно выполнять в средах, заполненных «негорючими» газами (например, углекислым или инертным газом), и даже в абсолютном вакууме.

Вернуться к оглавлению

Разновидности термитных смесей для сварочных работ

Схема заливки стали в форму после термитной реакции

Схема заливки стали в форму после термитной реакции.

Типовая порошкообразная смесь для формирования термитов представляет собой соединение оксида железа (окалина) и алюминиевой пудры. Процентное соотношение основных компонентов в наиболее распространенном термите следующее: оксид железа – 75%, алюминий – 25%.

Вместо алюминия в сочетании с окалиной могут применяться и другие металлы, в том числе в таких соотношениях:

  • оксид железа (69%) + магний (31%);
  • оксид железа (57%) + кальций (43%);
  • оксид железа (69%) + титан (31%);
  • оксид железа (79%) + кремний (21%).
Вернуться к оглавлению

Термитная сварка: условия для проведения

Для нормального начала указанного процесса должны быть соблюдены следующие условия:

Тигель для сжигания термита

Схема устройства тигеля для сжигания термита.

  1. Объем шихты термита следует рассчитать таким образом, чтобы во время реакции расплавления было сгенерировано столько тепла, сколько необходимо для плавления всех конечных продуктов химической реакции.
  2. Необходимо убедиться в том, что все ингредиенты, входящие в состав шихты, измельчены для минимальных по размеру частиц и хорошо перемешаны между собой.
  3. Температурный импульс (от зажигательного элемента), который дает начало расплавлению термита, во всех точках шихты должен быть не менее 1350°C.

Обычно активная термитная химическая реакция продолжается примерно 20-30 секунд. За это время примерно половина суммарного веса шихты уходит на образование жидкого металла, соединяющего отдельные заготовки, и шлак.

Вернуться к оглавлению

Основные сферы применения термитной сварки

Сварка с использованием термита достаточно широко применяется в различных отраслях строительства и промышленности. Стоит отметить, что в некоторых особых случаях в тех или иных сферах надежное соединение металлических элементов возможно исключительно с помощью указанной сварочной технологии.

Стяжной пресс для рельсового стыка

Стяжной пресс для рельсового стыка.

В частности, данным способом пользуются в процессе производства сложных крупногабаритных деталей, таких как, например, лопасти гребных валов и рулевые рамы для морских и речных судов, коленчатые валы автомобилей. Сварка с использованием термитов применяется для ремонтно-восстановительных работ на различных частях крупного металлургического и металлообрабатывающего оборудования (элементах прокатных станов, роторных валах, кузнечных прессах, изложницах, шлаковых поддонах, ковшах и т.д.).

Особое значение имеет возможность использовать сварочные работы на базе термитов там, где объективно невозможно применение стыковой сварки. Речь здесь в первую очередь идет о крупногабаритных стержнях, установленных в больших блоках различных гидросооружений.

Термитной сваркой также активно пользуются в случаях, когда необходимо сварить друг с другом стержни металлической арматуры, имеющие большой диаметр. При проведении данной операции обычно используют универсальные огнеупорные материалы, которые одновременно являются и формой, и тиглем.

Очень активно такой вид сварочных работ применяется в транспортной сфере (для производства термитной приварки металлических соединений к железнодорожным рельсам) и в электротехнической отрасли (сварка электрических кабелей и проводов). На этих сферах применения термитной сварки стоит остановиться особо.

Вернуться к оглавлению

Термитная сварка рельсов: назначение и состав шихты

Стяжной пресс для рельсового стыка

Стяжной пресс для рельсового стыка.

Традиционно для укладки и ремонта путевых рельсов применяется несколько видов сварочных операций. Это и электроконтактный способ, и газопрессовый, и электродуговой, и электрошлаковый, и некоторые другие виды. Среди этих способов выделяется термитный, особенно если речь идет о монтаже улучшенного рельсового полотна.

В последнее время на железнодорожном транспорте широко используется технология бесстыкового рельсового пути. Этот вариант имеет несколько преимуществ, в сравнении с простой укладкой рельсов встык. В частности, данный способ сокращает затраты на содержание рельсового пути, уменьшает уровень шума при прохождении поездов, позволяет рельсовым транспортным средствам двигаться с большей скоростью. Кроме того, такой способ соединения – хорошая защита от блуждающих токов, наносящих большой вред металлическим коммуникациям, которые находятся под землей.

Именно термитный способ сваривания обеспечивает качественную сплошную рельсовую полосу без стыков. Для этой сварки формируют специальный порошкообразный термит, в состав которого входят такие ингредиенты, как различные оксиды меди, ферромарганец и медно-алюминиевый сплав. В шихту добавляют фрагменты малоуглеродистой проволоки и порошковый графит. На изготовление тигель-форм, в которых сжигается термитная смесь, обычно идет жаропрочный графит определенных видов, который может эффективно эксплуатироваться на протяжении нескольких сотен рабочих плавок.

Вернуться к оглавлению

Термитная сварка проводов: некоторые особенности применения

Одним из самых распространенных, простых и надежных вариантов соединения различных типов неизолированных проводов является сварка с применением термитных смесей.

Максимальный эффект от данной технологии достигается при точном соблюдении всех технических правил и требований. При этом сечение у цельнометаллического соединения проводных концов получается больше диаметра соединяемых электропроводов.

Для такой сварки в точке соединения формируют специальный термитный патрон. Он состоит из кокиля (листовая медь толщиной 1,25-1,5 мм), специального вкладыша (представляет собой медно-фосфорный сплав, который создает сварочную зону и заполняет пустоты) и термитной шашки (в момент горения выделяет в зоне сварки тепло, требуемое для нормального расплавления вкладыша и концов проводов).

https://youtu.be/kuydZx-ckTs

Таким образом, термитный вариант представляет собой перспективную технологию сварки, которая чем дальше, тем активнее применяется в различных производственных сферах. Как можно заметить, овладение этой технологией требует от работника добротных знаний в области химии.


Responsive Menu Clicked Image