Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности изготовления термитной смеси своими руками

Применение алюминотермитной технологии для сварки рельс на железной дороге

Термитной сваркой называют такой способ сварки, когда для подогрева металла используется термитная смесь. Технология сварки состоит из следующих процессов:

  • «заформовывание» деталей, которые будут соединяться, огнеупорным материалом;
  • подогрев соединяемых деталей;
  • процесс расплавки термита;
  • залив расплавленного термита на место сварки.

Таким образом, металл из расплавленных деталей соединяется с термитом в жидком состоянии. Подобное соединение будет гарантировать прочность и надежность. В основном, данный вид сварки, в отличии от дуговой применяется для сплавки чугуна, стали, реставрации трещин, стыковки рельсов, а также труб.

Что входит в состав термитной смеси

Чаще всего используется железоалюминиевая термитная сварка: Fe2O3 = 75 %; Al = 25 % (такая смесь содержит в себе или прокаленную окалину, или железную руду). Такой состав используется, в основном, для сварки рельсов и много габаритных деталей. Воспламеняется данная смесь при температуре приблизительно 1300 °C, а шлак и железо, которые образуются, нагреваются до 2400 °C. Достаточно часто в железоалюминиевую смесь добавляют железную обсечку, легирующие присадки и флюсы. Данный процесс происходит в магнезитовом тигеле.

Алюминий – не единственный металл, который применяют. Также используются следующие комбинации:

  • Mg (31 %) + Fe2O3 (69 %)
  • Ca (43 %) + Fe2O3 (57 %)
  • Ti (31 %) + Fe2O3 (69 %)
  • Si (21 %) + Fe2O3 (79 %)
  • Ba(NO3)2 (26 %) + Fe3O4 (50 %) + Al (24 %)
  • Ba(NO3)2 (37.5 %) + Al (26.5 %) + уголь (3 %) + связующие вещества типа шеллака (23 %)
  • Fe2O3 (21 %) + Al (13 %) + Ba(NO3)2 (44 %) + Ba(NO3)2 (6 %) + Mg или Fe (12 %) + связующие вещества (4 %)

Термическая сварка применяется для различных целей и для каждой из них подбирается определенный состав смеси. Наиболее распространенными среди них являются следующие виды:

  1. Элементарная смесь: железная окалина соединенная с порошком из алюминия в строгой химической пропорциональности;
  2. Смесь термита для соединения стыков в рельсах: такая процедура является более сложной. Алюминотермитная сварка рельсов заключается во введении в шихту наполнителя из стали. Такой наполнитель состоит из ферромарганца, графита (в виде стружки) и маленьких частей малоуглеродистого прутика или стружки такого же материала;
  3. Состав для соединения легированных сталей. Такая смесь отличается использованием присадки в виде ферротитана, феррованадия и других подобных материалов;
  4. Сварка термит, используемая для сварки чугунных деталей: в качестве присадки, как правило, используется кремний в большом количестве. С помощью данного раствора можно получить очень качественное соединение (при соблюдении правил процессов), это обосновывается выделением графита, как в сварочных, так и в переходных зонах. Такая реакция происходит из-за высокого содержания кремния в металле термита. Главное требование – полное исключение использования марганца;
  5. Состав для соединения высокомарганцовистых сталей: содержание данной смеси достаточно простое. Необходимо вводить ферромарганец (углерод и большое количество марганца), а также стружка чугуна в стехиометрическом соотношении;
  6. Специальные (особые) термиты – используются для всех других нужд (повторного дробления минералов), такие смеси называют пиротехническими.

Процесс алюминотермитной сварки

Данная технология сварки состоит из нескольких последовательных и взаимосвязанных процессов.

Для начала следует убедиться в том, что термитная шахта рассчитана досконально и в процессе сможет выделиться нужное тепло. Это необходимо для расплавки и прогрева своими руками всех конечных продуктов реакции. В состав термитной шихты входят небольшие частицы порошка из алюминия и окислы железа.

Помимо состава из очень мелкого размера, все компоненты должны быть тщательно перемешанными. Для запуска химической реакции своими руками следует лишь дать толчок температурой в 1350 С. Подачи такой температуры достаточно в одной точке, а после тепловая реакция распространится на всю термитную шихту. Для образования полноценного металла достаточно 20-30 секунд. При чем, вес полученного металла будет меньше на 50% от всей термитной шихты, так как помимо металла образовывается шлак.

Тепло, при реакции будет затрачиваться не только на представленные реагенты, но и на другие расходные материалы (например, стенки тигля). Несмотря на это, тепла, которое будет выделяться, хватит для получения необходимого результата. При правильном соблюдении всех указанных рекомендаций, чистый металл опуститься на низ, а шлак всплывет. Это объясняется разницей в удельном весе представленных материалов.

Соединение рельс с помощью алюминотермитной сварки

Для сварки рельсов ванным способом, достаточно сложного процесса, может использоваться большое количество техник и методов, однако не все они подходят в условиях полевых работ.

Сварка рельсовых стыков алюминотемитом – предельно хорошо подходит для такого вида работ из-за эффективности и удобства. В данном процессе используют воспламенитель, который однопорционным зарядом поднимает температуру. Такой механизм не требует дополнительной электрической энергии, что является важным в полевых условиях. Результат реакции уже видно через 20 секунд: получение чистого металла и шлака своими руками.

Пошаговая технология сварки стыков рельс состоит из следующих этапов:

1. Подготовка торцов. Плотное прилегание стыков для данного вида сварки недопустимо. Между рельсами необходимо выдержать зазор в 2-3 см.

2. Выравнивание. Для формирование качественного шва соединяемые детали требуется выровнять

3. Установка формы из огнеупорного материала

Важно! Следует внимательно следит на правильностью установки формы и не допускать ее перекоса

Далее идет процесс нагрева места сварки и установки термитной смеси и ее поджог. Более наглядно демонстрация операций по сварке в реальных условиях представлена на данном видео:

Термитная сварка рельс на железной дороге достаточно сложный процесс. Желанным результатом каждого мастера является получение долговечного, прочного и качественного соединения. Для этого необходимо следовать таким совета

  • важным является точный расчет необходимых материалов, в отличие от электродуговой сварки. Следует подобрать такое количество порошка, которое нужно для заполнения формы около рельса;
  • смесь термической шихты следует измельчить и перемешать как можно тщательней;
  • подавать стоит температуру не менее 1400 С, в противном случае реакция не произойдет.

Как приготовить термитную самостоятельно

Для приготовления термитной смеси своими руками вам понадобится ржавчина и алюминиевая пудра. Ржавчину можно раздобыть в домашних условиях, если она влажная, то стоит высушить её с помощью плиты. Затем следует превратить свою ржавчину в пудру и подогреть в металлическом сосуде. Изготовление термита своими руками требует небольших усилий и затрат. Алюминиевую пудру (можно купить или добыть с помощью напильника из целого куска алюминия своими руками) необходимо добавить в железную окись. Пропорция ржавчины к алюминию будет 8 к 3.

Термитная сварка с давлением

Процесс сварки является уникальным способом соединять металлы на межатомном уровне, позволяющий деталям сращиваться друг с другом. Существуют разные способы это делать и один из них – термитная сварка с давлением. Суть термитной сварки заключается в нагреве свариваемого металла термитом, который состоит из порошкообразной смеси магния или алюминия, а также железной окалины. Пропорционально берут 37% алюминия и 37% оксида железа, при необходимости и больше. Эти металлы в момент возгорания создают большое теплообразование, а железная окалина служит в качестве источника кислорода. Смесь нагретого термита заливают в свариваемый зазор, выдерживают определенное время, в течение которого происходит рекристаллизация металлов. Термитная сварка с давлением обеспечивает очень прочное соединение металлов, которое способно выдерживать большие нагрузки. Данный вид сварки успешно применяют для соединения чугунных и стальных деталей, таких как железнодорожные рельсы, заварки трещин, труб, при ремонте путей наплавляют поверхности. Кроме того используется для оконцевания алюминиевых жил, их соединения в линиях электропередач.

Технология термитной сварки

Технология термитной сварки протекает следующим образом:

  • свариваемая поверхность тщательно зачищается и подготавливается для точной стыковки;
  • заформовывают огнеупорным материалом, который закрепляют струбцинами. Форма должна быть сухой, без влаги;
  • нагревателем разогревают место стыковки металлов до 900 градусов Цельсия;
  • после предварительного нагрева подсоединяется тигли, внутри которого находится термит;
  • термит зажигается запальной смесью;
  • нагретый термит до 3500 градусов заливается в подготовленную форму, полностью заполняя зазор между деталями обеспечивая надежное соединение;
  • через несколько минут форма разбивается и сварочный наплыв зачищается.

Такая технология термитной сварки позволяет достичь лучшего результата соединения металлов. Термиты могут обогащать ферросилицием и ферромарганцем, это улучшает его химический состав, повышает механические свойства, происходит раскисление. Чтобы увеличить выход термитной смеси, обычно добавляют мелкое железо примерно 10-15% от веса смеси термита. Технология термитной сварки алюминиевым термитом выполняют тремя способами:

  1. Плавлением;
  2. Давлением;
  3. Комбинированным.

Есть много общего между этими способами. Комбинированный применяют при сваривании рельсов.

Сварка магниевым термитом протекает при плавлении оксида магния(28000С). Его применяют для сварки стальных телефонных и телеграфных проводов воздушных линий связи.

Обучение термитной сварке

Обучение термитной сварке включает в себя понимание методики соединения металлов и суть технологического процесса. Самостоятельное обучение многие получают в основном для того, чтобы научиться правильно выполнять сварку провода, а для этого необходимо:

  • подготовить устройство для сварки ПТСП, термошашки, термопатроны ПАС – от 70 до 300 марки, термитные спички, асбест;
  • специальные сварочные клещи готовят под нужный размер провода, который будут сваривать;
  • концы этого провода заводят в трубки термитного патрона до упора вкладыша;
  • трубка термитного патрона запечатывается четырьмя витками асбеста, чтобы не вытекал расплавленный металл;
  • провода зажимаются и закрепляются;
  • все готово, термитной спичкой зажигается термопатрон, который потом закрывается кожухом;
  • через 1 или 2мин. клещи сжимаются и провода сближаются;
  • когда провод остыл, удаляется шлак и освобождение из термопатрона;
  • проверяется качество сварки на пережог и перегиб.
Читать еще:  Конструкция центробежных радиальных вентиляторов улитка

Обучение термитной сварке требует практической работы, что придает уверенности при использовании этого вида сварки.

Оставьте свой комментарий Отменить ответ

Газовая сварка. Используемый горючий газ — ацетилен, кислород. Каждый из…

Что такое термитная сварка

Термическое воздействие на отдельные части металлоконструкций позволяет им обеспечить высокопрочное соединение. Термитная сварка – это известный и простой вид этих работ, который легко выполняется в домашних условиях даже мастерами с минимальным опытом.

Технологические особенности

Термитная или порошковая сварка ГОСТ 2601-84 – это вид варочных работ, при которых в качестве источника тепла служат термиты, используется для соединения рельсов, ЭХЗ и т. д. Термит – это порошкообразная смесь из различных металлических материалов, в частности, алюминия и магния и окалины железа.

Существуют такие виды термитной сварки:

  1. Тигельная (алюминиевотермитная);
  2. Муфельная.

Тигельная используется для создания контуров заземления и при соединении электрических кабелей небольшого диаметра. Технология подразумевает использование термитной смеси в соотношении алюминий / железо в пропорциях 23 / 70. При полном сгорании термита выделяется железо, которое и используется для соединения между собой стыков. Сам процесс горения зависит от размера зернистости термитного порошка. При работе с медью или другими соединениями иногда в состав порошка вводят соединения других металлов для увеличения прочности шва.

Фото — работа на рельсах

Алюминиевая применяется при необходимости создать на поверхности определенной конструкции наплавку, для ремонта трамвайных рельсов или при работе с хрупкими материалами. Одним из ключевых достоинств такой технологии является возможность сваривания чугуна бесстыковым методом.

Фото — принципиальная схема

В то же время, тигельная сварка не может использоваться для соединения алюминия, поэтому здесь применяется муфельная. Особенность муфельной работы такова, что при непосредственном контакте высокие температуры плавления термитов способствуют тому, что определенные участки алюминиевых соединений испаряются. Поэтому для создания таких креплений необходимо применять накладки или термитные патроны. Эти патроны значительно облегчают работу с проводами одножильного и многожильного типа. Они представляют собой наконечник, оснащенный металлическим кокилем. Отличие муфельного типа от тигельного в том, что в процессе работы не появляются продукты сварки жидкого типа. Магний под воздействием высоких температур не растекается по соединяемой поверхности, а впитывается в неё, образуя бесшовное соединение.

Фото — шов

Для кабелей из алюминия перед выполнением термитной сварки требуется воздействие флюса. Он растворит оксидную пленку, препятствующую свариванию отдельных частей алюминия, но могут вызвать ржавление проводов. Поэтому профессионалы крайне редко используют эту методику. Для соединения такого вида кабелей применяются кокили или присадочные прутики, в которые вставляются концы проводов и нагреваются до нужной температуры.

Фото — виды термического воздействия

Сварка термитом, в состав которых входит магний, используется для обработки проводов малого сечения (телефонных, интернет-кабелей), различных электрических соединений и т. д. Для создания термита требуется около 20 % магний или алюминия в смеси и 80 % железа (его окалины). При этом, главным источником кислорода в процессе является окись железа, а тепло выделяется чистым металлом.

Достоинства:

  1. Простота. Эта технология соединения стыков стали, алюминия, чугуна и других металлов может использоваться даже новичками в сварочном деле. Работы не занимают много времени и проводятся компактным оборудованием, которое удобно хранить дома;
  2. Термиты обеспечивают отличное качество соединений. Стыки прочные и долговечные. При работе с алюминием для уменьшения коррозийных процессов используются флюсы типа ВАМИ;
  3. Доступность. Оборудование для термитной сварки не нуждается в большом количестве электрической энергии.

Фото — термитная смесь

Но у этого вида сварочных работ есть и определенные недостатки:

  1. Для осуществления данного типа сварки потребуется вспомогательная и подготовительная обработка металлоконструкций и кабелей;
  2. Процесс сварки невозможно отследить, поэтому работать бесшовной техникой смогут только профессионалы с аттестацией НАКС.

Процесс

Для проведения термитной сварки требуется специальное оборудование. Это:

  1. Тигель, оборудованный сливом;
  2. Термитный карандаш. Очень удобное приспособление для выполнения работ дома. Его не нужно подогревать, обжигать или переплавлять. После включения в сеть устройство уже готово к работе;
  3. Приспособления для поддержки и зажима свариваемых конструкций;
  4. Резак, пила по металлу, горелка для инвертора, термометр;
  5. Прочие дополнительные инструменты (абразивный круг, металлическая щетка).

Рассмотрим пример, как проводится сварка термитами на алюминиевой основе. Для воспламенения такого порошка необходима минимальная температура 1300 градусов. Под её воздействием металлические конструкции испаряются, на их поверхности образуются микротрещины. Нагретый алюминий способен не только восстановить металл, но и обеспечить плотное и долговечное соединение отдельных частей. Соединяемые части фиксируются в форме, которую можно сделать из подручных средств или купить в специальном магазине. Обрабатываются детали выбранным видом сварки, остужаются и зачищаются.

Фото — термитный порошок

Термитная сварка для рельсов, кабелей и т. д. бывает следующих типов:

  1. С промежуточным литьем;
  2. Впритык;
  3. Комбинированная;
  4. Дуплекс.

Во время промежуточного литья термитный порошок под воздействием высоких температур становится жидким металлом. Смесь, выработанная плавлением имеет такие же характеристики, как и её твердая (порошковая) форма. Во время этого соединяемые части отдельной металлоконструкции фиксируются в специальной форме. Термит заливается в неё, благодаря чему происходит оплавление и соединение металлических частей. Нужно отметить, что схема дуплекса очень похожа на промежуточное литье. Процесс идентичен за исключением того, что после заливки термита в форму и его застывания, полученный стык дополнительно прессуется.

Фото — сварочный процесс

Сварка термитами стыков впритык используется для соединения различных пластин, катодных и дренажных выводов, и других подобных элементов. Перед началом работ части конструкции обжигаются в печи, при этом, термит обжигается в другом тигле. После металлоконструкции обжимаются прессом и свариваются обожженным термитным порошком. Методика подразумевает тщательную обработку кромок и торцов пластин, поэтому она редко используется в домашних условиях.

Для сварки рельс, стрелочных механизмов и т. д. используется комбинированная техника. Здесь сочетается сварка впритык и под литьем. Перед началом работ рельсы обрезаются для создания острых кромок. Между отдельными частями рельсов устанавливается стальная пластина, которая вжимается в них при помощи мощного пресса. Соответственно, на этом месте образуется небольшой зазор, в который под давлением заливается жидкий термит. После его застывания шов дополнительно обрабатывается и сваривается.

Фото — форма для рельсов

Видео: как провести термитную сварку
https://www.youtube.com/watch?v=VMUOrfl-JcY

Техника безопасности

Нормативные акты указывают, что, несмотря на внешнюю простоту, термитная сварка – это сложный и опасный вид работ. Рассмотрим требования безопасности:

  1. Термитный порошок может храниться только в отапливаемых, проветриваемых помещениях;
  2. Нельзя использовать влажный термит;
  3. Если работы по сварке проводятся вне помещения, то место стыка от снега, грязи и других инородных тел очищается в диаметре 50 сантиметров;
  4. Проводить сварку нельзя, если столбик термометра опустился ниже 10 градусов;
  5. Нельзя зажигать шихту от дуги;
  6. Инструкция по использованию термитных инверторов требует засыпать при горении термит песком, оборудовать кислородную линию дополнительным защитным клапаном и выключать подачу горючей смеси при поломке горелки;
  7. Сварщик обязательно должен быть одет в специальный костюм.

Купить оборудование для термитной сварки можно в специальном магазине, его цена зависит от типа и марки инвертора. Например, цена такого сварочного аппарата в Воронеже и Красноярске начинается от 500 долларов.

Особенности изготовления термитной смеси своими руками

Чтобы прочитать новую цитату обновите страницу,или перейдите на любую другую

Термиты — это группа пиротехнических смесей в которых активный металл окисляется
кислородом из оксида другого металла. Наиболее распространенная разновидность
термита — ферроалюминиевый. Термиты обычно используются для резки и плавки
металла. Ферротермиты производят 960 кал. на грамм. Установленные пропорции
ферротермита: 25% алюминия и 75% оксида железа (Fe3O4). Ржавчина Fe2O3 тоже
может быть использована но её содержание в смеси нужно довести до 77%. В
результате реакции выделяется расплавленное железо, окись алюминия и
теплота.Алюминий обычно используют в виде грубого порошка, чтобы замедлить
скорость горения. Все компоненты смешиваются и прессуются в подходящем
контейнере. Инициирующая смесь помещается сверху и поджигается. ЗАМЕЧАНИЕ:
Термиты довольно безопасны при хранении и приготовлении. Они не реагируют на
трение и инициируются при 2000 градусах.

Литой термит Этот состав может быть сформован в любом подходящем контейнере. Он
не образует столько железа сколько обычный ферротермит, зато образует шлак
который долго выдерживает влагу. Он состоит из следующих компонентов: 2 части
гипса, 2 части смеси тонкого и грубого алюминиевого порошка, 3 части оксида
железа. Хорошо перемешайте все компоненты и добавьте немного воды, чтобы
размочить гипс. Загрузите все это в форму и подождите полчаса. Потом залейте
водой так чтобы она покрыла смесь и сушите на солнышке не меньше недели. После
этого можно еще пару часов прогреть изделие в слабо нагретой — остывающей печи.

Читать еще:  Паяльник или паяльный фен? Изготавливаем своими руками

Техника безопасности при изготовлении и использовании термитов. Они способны
гореть без присутствия кислорода, их невозможно потушить водой. Некоторые виды
термитов горят почти без пламени, некоторые с приличным форсом огня. Термит
обладает чрезвычайно сильным прожигающим действием. Расплавленный термит легко
прожигает листы дюраля, стали и железа. При такой температуре растрескивается
бетон и кирпич, плавится стекло, горит сталь. Термит образует
высокотемпературный шлак, усиливающий его прожигающую способность. Термитом
можно вызвать пожар на любом объекте, даже если там нет легковоспламеняющихся
материалов. Его практически невозможно потушить. Будьте крайне осторожны при
поджиге.

Да, кстати, советую всё же взвесить алюминиевую пудру, а не сыпать «на глазок»
по объёму.
Супер термит. Состав: Бензин, масло, порошок алюминия, оксид железа (ржавчина).
Описание: Эта зажигательная смесь горит с очень высокой температурой, способной
расплавить почти любой металл ( температура горения почти как у термита). Очень
опасна. Состав ее довольно прост 44% — бензин, 20% — масло, 16% — оксид железа,
20% — порошок алюминия. Комментарий: Эта смесь была проверена — она работает.

Собственно почему я затронул тему термитов, потому что термитами можно
сваривать, прожигать и резать и даже использовать в качестве литьевого метала.

Для литья стальных (железных, чугунных) изделий не обязательно наличие
сталеплавильных или доменных печей, все можно сделать намного проще, например, с
помощью термитной реакции. Термитное литье и сварка в 20-40 годах двадцатого
века были довольно распространенным занятием. Была даже профессия ,, Термист»
(просьба не путать с современным «термистом»-специалистом по термической
обработке). Для ремонта и сварки крупногабаритной техники, для получения
отливок-заготовок и изготовления изделий методом литья.

Каждая термитная смесь, а их великое множество, имеет свои особенности и
поэтому, не получив соответствующего образования, экспериментировать с
самодельными термитными смесями не стоит без особой нужды. Может закончиться
очень плачевно, где выжженные глаза и оторванные руки покажутся наилучшим
вариантом из всего списка возможного. Поэтому упомянул только одну основную
термитную смесь на основе окиси железа с алюминием.

Выделившейся теплоты от сгорания термита хватает, чтоб расплавить еще процентов
тридцать, сорок порошкообразного железа в смеси. Но обычно, более десяти
процентов добавок не делают. Вот эти-то добавки и позволяют получать
расплавленный металл с любыми, заранее задуманными свойствами. В простейшем
варианте для увеличения выхода расплавленного металла, добавляют железные
опилки. ВСЕ КОМПОНЕНТЫ СМЕСЕЙ ДОЛЖНЫ БЫТЬ НЕ МЕНЕЕ (И НЕ БОЛЕЕ) 0,5 мм В
ДИАМЕТРЕ И ХОРОШО ВЫСУШЕНЫ. НАЛИЧИЕ СЛЕДОВ ПЫЛИ И ВЛАГИ В СМЕСЯХ ЗАПРЕЩЕНО И
ОПАСНО ПОСЛЕДСТВИЯМИ!
Термитные смеси приготовленные с соблюдением ТБ перемешивают до однородного
состояния и либо хранят в виде порошка, либо прессуют в брикеты с добавлением
цементатора или без. В простейшем варианте добавляют в смесь ацетоновую краску
(лак). Это и будет цементатор, но не более пяти процентов по весу и хорошо
перемешав смесь, засыпают ее в формы. Краска (лак) высохнув, сделает брикет
достаточно прочным для удобства транспортировки и хранения.

Формы для литья стали делают из глины или литейных смесей для стали, об этом уже
написал.

Сварку термитными смесями делают либо, заливая расплавленный метал в стык между
свариваемыми деталями, в специальной форме, либо специально изготовленными
термитными карандашами-электродами.

Термитный карандаш-электрод изготовлен достаточно просто: налепляется (маканием,
в форме) на отрезок стальной проволоки термитная смесь (с цементатором) и после
сушки изделие готово к применению. Термитным карандашом-электродом длиной,
примерно, в тридцать сантиметров можно сделать до 8-10 прихваток. Такой карандаш
может выручить ремонтника в полевых условиях, не надо привозить агрегаты
газо-электро сварки. Но если такой карандаш зажечь, то потушить его для
повторного применения уже не удастся.

Теперь собственно о самом сложном о поджиге. Температура вспышки порядка
полутора тысячи градусов. Можно термитные смеси поджечь магниевой стружкой. Это
,, немного» неудобно, зато наверняка. Вообще-то термитные карандаши (и смеси)
поджигают так называемыми ступенчатыми запалами, где первая ступень поджигается
от спички, а затем каждая новая ступень поднимает температуру. И так до
температуры пригодной для надежного поджигания основной смеси (карандаша). Но
подобные рецепты требуют написания множества химических формул, методик расчетов
и прочего, что согласитесь не совсем удобно после БП. Так что возможно применить
для поджига формулу супертермита приведенного выше или горн с поддувом — тут вам
решать.

Что такое термитная сварка. Виды и область применения

Любое производство, связанное с металлом, не обходится без сварки. Однако традиционные способы не всегда рентабельны и применимы. Например, для создания прочного соединения деталей крупногабаритных конструкций требуется длительная подготовка, а в полевых условиях нет источников питания и газосварочного оборудования. Альтернативой в таких случаях является термитная сварка.

Область применения

Термитом на основе алюминиевой пудры осуществляется наплавка на детали, соединение изделий из чугуна и хрупких сплавов. На железнодорожном транспорте это надёжный, быстрый способ ремонта рельсов. Для его регламентации разработан ГОСТ Р 57181-2016. В машиностроении термитная технология используется при изготовлении гребных винтов для морских судов, коленчатых валов автомобилей и пр. На металлургических и металлообрабатывающих предприятиях этим способом ремонтируют прокатные станы, прессы, роторные валы, разливочные ковши и другое крупногабаритное оборудование. Для сращивания кабелей, используемых в линиях связи и электропередачи, применяется сварка, термит для которой изготавливается из магния.

Технология термитной сварки

Соединение деталей этим методом осуществляется с помощью порошковых смесей из алюминия, магния, окислов железа, называемых термитами, при сгорании которых образуется много тепла. Под его воздействием свариваемые поверхности становятся полужидкими и, соединяясь с металлом смеси, сплавляются в единое целое. Для полноты понимания, что такое термическая сварка, следует упомянуть о способе поджога смеси. Для розжига необходима температура не менее 1350⁰C. Запал производится электрическим разрядом, пиропатроном, специальным шнуром.

Температура горения достигает 2400 — 2700⁰C. Этого достаточно для плавления большинства материалов. Для горения не нужен приток кислорода из атмосферы, так как его достаточно в смеси. Поэтому термит можно использовать в среде инертного газа.

Разновидности термитной сварки

В зависимости от материала и условий применения используется тигельный или муфельный вид сварки. Первый больше известен под названием алюминотермитная сварка. Её применяют при монтаже заземляющих контуров, металлоконструкций. Термит готовится из смеси окисла железа и алюминиевого порошка в пропорции 70:23. При его сгорании стыки деталей соединяются расплавленным железом, восстановленным из окалины.

Алюмотермитная разновидность также применяется для ремонта повреждённых поверхностей методом наплавки. Её основным достоинством считается возможность сварки чугунных деталей без стыков. Однако наложение швов на алюминиевых изделиях с помощью этой технологии невозможно. Для их соединения пользуются муфельной сваркой.

Поскольку под действием высокой температуры алюминий испаряется, муфельная сварка производится с помощью термита на основе магния. Благодаря высокой температуре плавления он не растекается по поверхности, а впитывается в неё, создавая соединение без шва. При стыковке заготовок из алюминия используется специальный флюс для удаления окисной плёнки с места соединения.

Термитная сварка осуществляется четырьмя способами:

  1. Соединение встык требует предварительной подготовки. Свариваемые поверхности тщательно зачищаются. Для предотвращения температурной деформации стыкуемые детали оборачиваются термальной плёнкой. После сжигания термита полученный жидкий металл из тигля заливается в зазор стыка. Затем детали прижимают одна к другой.
  2. Технику промежуточного литья используют для соединения заготовок, закреплённых в требуемом положении. Считается самой простой, так как приготовленный из термитной смеси в тигле расплав сразу заливается в промежуток между деталями.
  3. Комбинированный метод объединяет две техники. Применяется для соединения рельс. После зачистки торцов между ними вставляется стальная пластинка. В зазор заливается расплав, рельсы сжимаются. После остывания соединение по периметру обваривается ещё раз.
  4. Дуплекс — это тоже тигельная сварка, но стык дополнительно спрессовывается.

Оборудование

Несмотря на простоту технологии для качественной термитной сварки необходимо оснащения. Во время её проведения потребуется:

  1. Тигель из керамики или тугоплавкого металла с устройством для безопасного слива расплава.
  2. Для создания отливок не обойтись без форм и матриц. Они могут быть одноразовыми или многократного использования. Чтобы расплав не растекался бесконтрольно по поверхности, используется глиняная обмазка для термитной сварки.
  3. Устройства фиксации и сжатия деталей (струбцины разного размера, тиски).
  4. Термитный карандаш, используемый в домашних условиях для сварки и резки металлов.
  5. Комплект инструментов, состоящий из кислородного резака, газовой горелки, ножовки по металлу, полоскового термометра.
  6. Для зачистки поверхностей и швов нужно запастись абразивным кругом, металлической щёткой.

Особенности термитной сварки проводов

Этот способ применяется для сращивания неизолированных одно и многожильных проводов из алюминия и меди. В отличие от механического соединения (с помощью скрутки, болтов с гайками), термическая технология обеспечивает снижение электрического сопротивления на стыке за счёт увеличения сечения. Концы проводов перед сваркой очищаются от грязи, затем обезжириваются растворителем или бензином с обязательной просушкой.

Соединение производится с помощью специальных термических патронов, состоящих из кокиля и вкладыша. Для соединения алюминиевых проводов, в том числе со стальным сердечником, используется стальной разъёмный кокиль и вкладыш из алюминия. У патронов для соединения медных проводов кокиль изготовлен из листовой меди толщиной до 1,5 мм, а вкладыш из медно-фосфорного сплава. Тепло, необходимое чтобы расплавить провод и вкладыш, создаётся термитной шашкой, напрессованной на кокиль. Для удаления окисной плёнки внутренность алюминиевого вкладыша необходимо перед применением почистить металлическим ёршиком.

Читать еще:  Как замерить диаметр трубы с помощью подручных инструментов

Особенности использования термитной сварки

Эта технология позволяет одинаково легко сваривать чёрные и цветные металлы без применения дополнительного оборудования. Востребованность термитной сварки обусловлена преимуществами в сравнении с другими видами:

  • меньшим временем проведения работы;
  • эстетической привлекательностью, высоким качеством швов;
  • небольшими трудозатратами;
  • не требуется высокая квалификация;
  • термиты свободно продаются в специализированном магазине по невысокой цене;
  • возможность использования на удалённых объектах и длительных поездках, так как электроэнергия или газовые баллоны не нужны.

К недостаткам следует отнести высокие требования к технике безопасности. Поскольку термитные смеси являются легковоспламеняющимися веществами транспортировать и хранить их нужно с особой осторожностью. При проведении работ необходимо исключить возможность попадания любой жидкости в горящую смесь, поскольку она может взорваться. По этой же причине запрещается поджигать шихту от дуги. Сварку разрешается проводить при температуре не ниже 10⁰C.

Термитная технология не так популярна как электродуговая сварка, однако её вполне достаточно для использования в небольшой домашней мастерской для мелкого ремонта и восстановления деталей. Ничего сложного для освоения нет, научиться для начала пользоваться термитным карандашом сможет любой. К рекомендациям по самостоятельному изготовлению термита не стоит прислушиваться, так как полученная смесь может взорваться.

Метод промежуточного литья для алюминотермитной сварки рельсов

Сварка рельсовых стыков представляется собой технологический процесс, который может выполняться разными методами. Классические способы соединения металлических деталей считаются не уместным, так как после выполнения работ получается ненадёжный шов для рельсового полотна. В этом случае наиболее эффективной является алюмотермитная сварка.

  1. Что представляет собой алюмотермитный метод?
  2. Что входит в состав смеси?
  3. Как приготовить термитную самостоятельно?
  4. Достоинства и недостатки
  5. Оборудование
  6. Используемые материалы
  7. Последовательность работ
  8. Подготовительный этап
  9. Выравнивание
  10. Установка и герметизация форм
  11. Предварительный нагрев и сварка
  12. Шлифовка и контроль качества
  13. Другие виды сварки рельс
  14. Способы сварки рельсовых плетей

Что представляет собой алюмотермитный метод?

Алюминотермитная сварка представляет собой технологию соединения рельс. Он подразумевает под собой использование специальной соединительной смеси. Она засыпается в металлическую конструкцию устанавливаемую над местом соединения. Порошок попадает на рабочую поверхность, плавится, создают надёжное соединение. Есть два варианта проведения работ:

  • Стыковой путь.
  • Бесстыковой путь.

Во время выполнения работ, используется термитная смесь. Она состоит из 77% оксида железа и 23% алюминиевой крошки. Однако, рабочее вещество не создаст прочный шов без сильного разогрева. Для этого применяется запал, который разогревает смесь. Алюминотермитная сварка рельсов должна проводиться по томному соблюдению технологии.

По завершению создания шва, шлак, выступающие части, наплывы зачищаются с помощью болгарки. Сварщик проверяет целостность соединения. Если есть зазоры, щели, трещины, он замазывает их термостойкой обмазкой.

Для создания надёжного шва, который выдержит большие нагрузки, используются специальные прессы. С их помощью проводиться процесс уплотнения соединительной смеси.

Что входит в состав смеси?

Термитные используются не только для сварки рельс. Им применят при тепловом воздействии на различные поверхности, детонаторном эффекте, изготовлении пиротехнических изделий. В зависимости от того, где используется термит, выбирают состав смеси.

Алюмотермитная сварка жд стыков выполняется с помощью ферроалюминиевого состава. Он включает в себя такие компоненты как оксид железа (металлические опилки), алюминий. Процентное соотношение компонентов – 75%/25%. При это количество активных веществ может изменяться +-3%.

Важно! Сварка рельс выполняется смесью алюминия и железа. Оба компонента входят в состав мелкими опилками. Чтобы ускорить процесс горения соединительного состава, алюминий добавляется в форме пудры.

Как приготовить термитную самостоятельно?

Смесь для алюмотермитной сварки можно изготовить в домашних условиях. Для этого требуется подготовить два компонента:

  • Алюминий.
  • Железо.

Оба компонента должны представлять собой мелкие опилки. Чем меньше их фракция, тем лучше получится готовая смесь. Этапы приготовления термита:

  1. В металлической емкости смешать 4 части железных опилок, 2 части алюминиевой пудры.
  2. Тщательно перемешать компоненты между собой. От процесса перемешивания зависит то, насколько качественным будет готовый состав.
  3. Дополнительно смесь должна быть насыщена катализатором. Он изготавливается из жженой марганцовки. Требуется добавить пятую часть этого вещества в состав.

Готовую смесь просушить. Поджигается она с помощью магниевой ленты. Перевозить, хранить термит можно используя металлические емкости.

Достоинства и недостатки

У любой технологии соединения металлических деталей есть сильные и слабые стороны. К преимуществам относятся:

  • Высокая скорость выполнения работ. При достаточном опыте, качественной соединительной смеси, правильном оборудовании сварщик сделает надёжный шов менее чем за полчаса.
  • Оборудование, инструменты можно купить в строительных магазинах.
  • Для освоения техники достаточно попробовать метод алюмотермитной сварки 2-3 раза.
  • Требуется аккуратно работать с оборудованием для сварки, термитом. Связанно это с тем, что смесь легко воспламеняется.
  • Технология узкоспециализированная. Не подходит для соединения большинства металлических конструкций.
  • Необходимо крайне аккуратно хранить, транспортировать, применять термит.

Если же рабочая смесь загорелась, потушить её не получится. Вода только разбрызгает горящую массу вокруг.

Сварные швы в вагонах, локомотивах, рельсах и машинах различного назначения, применяемых на транспорте, являются наиболее повреждаемыми местами в процессе эксплуатации. Это связано с характерными особенностями сварных соединений. В сварном шве и околошовной зоне после сварки изменяются механические свойства, При сварке термитным способом образуются остаточные растягивающие напряжения, близкие к пределу текучести материала, а сам сварной шов, кроме того, является концентратором напряжений

Оборудование

Для проведения работ требуется подготовить оборудование. К нему относится:

  1. Газовая горелка для нагрева деталей.
  2. Бочка.
  3. Заглушка.
  4. Болгарка или шлифовальная машинка.
  5. Молоток.
  6. Металлическая лопатка.

Дополнительно понадобится запорный кран, зажимное универсальное устройство.

Используемые материалы

Помимо оборудования необходимо подготовить расходные материалы. Это термитная смесь, обмазочный состав для заделывания трещин, щелей. Помимо них нужны две формы, аппликатор, сердечник, пробойник.

Последовательность работ

Перед тем как приступать к проведению соединительных работ, требуется узнать теоритически как сваривать рельсы, а затем попробовать метод на практике. Технология представляет собой несколько этапов, которые должны идти строго друг за другом.

Подготовительный этап

В первую очередь требуется провести подготовку соединяемых деталей. Для этого рельсы разжимаются из креплений, нагреваются до определённой температуры, зачищаются от ржавчины. Поверхность должна быть гладкой. Далее рельсы устанавливаются напротив друг друга чтобы зазор не превышал 2,5 см.

Выравнивание

Во время проведения алюмотермитной сварки, требуется придерживаться точной прямолинейности. Связанно это с тем, что рельсы будут подвергаться огромной нагрузке при хождении груженых составов. Прокладки на креплениях заменяются на клинья. Далее рабочие молотками подбивают рельсы до нужного положения. Прямолинейность проверяется металлической линейкой. Допустимы зазор – 1 мм.

Установка и герметизация форм

Важно проводить соединительные работы используя герметичную форму. Зажимное устройство с помощью измерителя устанавливается на нужное расстояние от будущего шва. Горелку устанавливают по центру соединения.

Предварительный нагрев и сварка

Предварительно требуется разогреть соединяемые рельсы. На 2 минуты включается подача пламени (пропан и кислород). Горелку требуется убрать, закрепить сердечник. Включается запал для возгорания рабочей смеси. Расплавленный металл переливается в подготовленную заранее форму. Четыре минуты достаточно для полной кристаллизации.

Шлифовка и контроль качества

Завершительным этапом работ является шлифовка шва. Перед эксплуатацией рельс, требуется сделать поверхность гладкой. Шов нагревается с помощью горелки в течении 10 минут. Горячие наплывы срезаются болгаркой. После остывания места соединения, выполняется шлифовка. Для этого применяются шлифовальные машины с абразивными кругами или лентами. Контроль качества представляет собой проверку на статичный изгиб.

Другие виды сварки рельс

Помимо алюмотермитной сварки, существуют другие технологии соединения рельс. К ним относятся:

  1. Сварка электродами. Для того чтобы соединить рельсы данной технологией, требуется использовать электроды УОНИ. Перед проведением работ требуется прогреть расходные материалы в течении 2-ух часов при температуре в 400 градусов.
  2. Электродуговая сварка. Соединяемые рельсы укладывают друг напротив друга. При это должен присутствовать зазор в 2 см. Концы рельс провариваются электродами. Расплавляются они дуговым разрядом.
  3. Метод промежуточного литья. Подразумевает под собой процесс заполнения соединительного пространства расплавленной смесью металлов.

Выполняя работ по определённой технологии, требуется грамотно выбирать оборудование, расходные материалы.

Способы сварки рельсовых плетей

Технология представляет собой инновационный метод соединения рельс. Этапы проведения работы:

  1. Рельсы устанавливаются напротив друг друга с промежутком.
  2. Один из незакреплённых концов загибают пока не совпадут торцы.
  3. Далее рельсы свариваются вместе.
  4. Принудительно распрямляется стрела изгиба.

Используется данная технология для починки железнодорожного полотна.

Алюмотермитная сварка применяется для соединения рельс. С его помощью можно сделать надёжный шов, которые выдержит серьёзные нагрузки. Помимо этого можно использовать и другие технологии соединения, однако, классическая сварка не подходит для выполнения подобных работ.

Сваршик 4 разряда Михаил Васильевич Чернов 37 лет, стаж работы 14 лет:«При соединение рельс, требуется крайне внимательно относиться к выбору оборудования и термита. Некачественная смесь может стать причиной нарушения целостности железнодорожного полотна и как следствие катастрофы. Желательно использовать технологию промежуточного литья, так как она считается наиболее надёжной, долговечной».

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector