Что такое термитная сварка

Технология термитной сварки, подготовка нужной смеси

Сварочные процессы при работе с металлами являются неотъемлемой составляющей. При этом привычные для нас режимы сварки, включающие в себя ручную дуговую и полуавтоматическую сварку, не всегда уместны, да и не всегда выполнимы.

При соединении металлических конструкций больших габаритов требуется создание особых условий, а нередко такая необходимость возникает вне населенных пунктов. Естественно, об источниках питания, инверторах и газовом оборудовании речи быть не может.

Единственным возможным вариантом является термитная сварка.

Технология

В качестве расходного материала при соединении деталей выступает специальная порошковая смесь, куда входят такие элементы, как алюминий, магний и окислы железа. Эти порошки называются термитами. При их сгорании выделяется энергия. Этой энергии достаточно, чтобы перевести кромки соединяемых деталей в полужидкое состояние. Происходит смешивание металла с материалом смеси и последующая кристаллизация.

Для осуществления процесса сварки на первоначальном этапе необходимо поджечь смесь. Температура ее возгорания достигает 1350°C градусов. Разработано несколько эффективных способов поджога. Указанной температуры можно достичь получением электрического разряда, взрывом пиропатрона или горением специального шнура.

При горении термита температура внутри смеси повышается до 2400-2700°C градусов. Большинство металлов имеют температуру плавления, ниже этого значения.

В данной технологии примечательно то, что для горения не нужно поступление атмосферного кислорода. Окислителя вполне достаточно внутри самой смеси. При необходимости можно вести термитную сварку в среде инертного газа.

Применение

Если в качестве термита используется алюминиевая пудра, то процедура сварки представляет собой наплавление на торцы деталей. Она подходит для соединения заготовок из чугуна и прочих хрупких сплавов.

В отрасли железнодорожного транспорта термитная сварка востребована при ремонте или соединении рельсов. В ГОСТ Р 57181-2016 прописаны все требования к сварочному процессу.

Термитная сварка применяется в машиностроении, она незаменима при производстве гребных винтов для морского транспорта или коленчатых валов автомобилей.

Применение данный вид сварки нашел и на металлообрабатывающих предприятиях. Часто приходится ремонтировать прокатные станы, роторные валы, различные прессы или ковши. Все перечисленное считается крупногабаритным оборудованием, поэтому возможен только один тип сварки. Необходимо подчеркнуть, что именно благодаря сгоранию термита возможно качественное соединение проводов на линиях электропередачи и связи. В данном случае применяются составы, содержащие магний.

Виды

Существует классификация, в которой выделяется два вида термитной сварки, это муфельная и тигельная. Они используются, в зависимости от поставленных внешних условий.

Тигельную сварку чаще всего называют алюминотермитной и применяют при соединении элементов заземляющих контуров, а также прочих металлоконструкций, требующих ремонта методом наплавки. В состав термита входит алюминиевый порошок и окисел железа.

Примерное соотношение пропорции — 23 к 70. При сгорании состава образуется окалина, которая в расплавленном виде соединяет детали.

Важным достоинством алюмотермитной сварки является возможность соединять заготовки из чугуна без заметных стыков. Но алюминиевые детали соединяют другим способом – муфельной сваркой. По причине испарения алюминия при высоких температурах в муфельной сварке в качестве термита используется магний. Расплавленный состав впитывается в поверхности, не растекаясь по ним. Но при работе с алюминием необходимо удалять окисную пленку. Для этого следует добавлять специальный флюс.

Существует четыре способа ведения термитной сварки.

1. Первый способ характерен соединением встык. Но предварительно торцы деталей обрабатываются и зачищаются. Чтобы избежать деформации от неравномерного нагрева металла, свариваемые участки оборачиваются термоизоляционной пленкой. После сгорания термита образовавшийся жидкий металл, находящийся в тигле, выливается в оставленный между заготовками зазор. После этого заготовки прижимаются друг к другу и стыкуются.
2. Промежуточное литье считается менее затратным и технологически более легким. Расплавленный металл из тигля выливается в зазор. При этом детали не подготавливаются предварительно, что существенно упрощает процесс.
3. Комбинированная сварка характерна тем, что сочетает в себе технологию соединения встык и промежуточного литья. Обычно она используется при сварке рельсов. Торцы заготовок зачищаются, а между ними помещается пластинка из металла. После заливки сплава рельсы прижимаются друг к другу. При возможности шов по периметру повторно обваривается.
4. Метод дуплекс подразумевает последующую спрессовку заготовок после заливки сплава.

Составы

Как было уже указано выше, железоалюминиевая термитная сварка стала наиболее популярной. Основная масса термита представлена оксидом железа. Алюминия в смеси всего 25%, но можно встретить в составе и дополнительные компоненты. Добавляют флюс, легирующие присадки и железную обсечку. Горение термита и плавление смеси происходит магнезитовом тигле. Помимо алюминия возможно комбинирование следующих элементов:

• Магний (31%) и оксид железа (69%).
• Кальций (43%) и оксид железа (57%).
• Титан (31%) и оксид железа (69%).
• Кремний (21%) и оксид железа (79%).

В зависимости от области применения сварки, готовятся различные виды смесей. Железная окалина и алюминиевый порошок дают элементарную смесь. Необходимо строго соблюдать пропорции.

Для соединения и ремонта на железной дороге создается специальный рельсовый состав. При алюминотермитной сварке в шихту вводится стальной наполнитель, который состоит из ферромарганца и графитной стружки.

Легированные стали соединяются с помощью особого состава. В нем присутствуют присадки из ферротитана или феррованадия.

Чугунные изделия, как правило, к сварке предъявляют особые требования. Так, в составе термита для чугуна в обязательном порядке должен присутствовать кремний. При соблюдении технологии можно получить достаточно качественное и прочное соединение. Марганец в таких присадках не применяется.

Алюминотермитная сварка рельсов

Всю процедуру можно условно поделить на отдельные этапы. Сначала рассчитывают общее выделившееся количество теплоты. Его должно быть достаточно для процесса сварки. Подбирают оптимальный состав термитной шихты. Смесь должна быть равномерной по составу. Любым доступным способом обеспечивают поджиг смеси. Необходимо достичь температуры 1350°C градусов.

В дальнейшем происходит повышение температуры в термитной шихте. Расплавленный металл из термита получается за 20-30 секунд. Его масса составляет примерно половину от массы смеси. Остальная половина приходится на шлак. Металл осядет на дне тигля, а шлак, в силу меньшей плотности, всплывет наверх.

Сложность ремонта рельсов состоит в том, что все работы приходится выполнять в полевых условиях. Рельсосварочный аппарат достаточно массивен, однако его использование – единственная возможность провести ремонтные работы. На первом шаге следует подготовить торцы. Они должны быть ровными, а зазор между ними составляет 2-3 см. Свариваемые элементы выравниваются и фиксируются в одном положении. После установки огнеупорной формы осуществляется сама сварка.

Каждый сварщик желает получить качественный результат. В отличие от ручной дуговой сварки, термитная сварка требует точных расчетов. Необходимо правильно выбрать общее количество порошка, чтобы образовавшийся металл полностью заполнил зазор. В приготовлении смеси важно тщательно перемешать все составляющие. Первоначальный старт процесса должен происходить при температуре 1400°C градусов. Более низкие значения не приведут к возгоранию термита.

Оборудование

Технология проведения термитной сварки на первый взгляд кажется элементарной. Тем не менее, она предусматривает тщательную подготовку и наличие необходимых инструментов и оборудования. Термит засыпается в тигель, он должен быть выполнен из тугоплавкого материала, например, из керамики. Тигель оборудован специальным устройством, позволяющим слить расплавленный металл.

Чтобы отливка получилась аккуратной и соответствовала свободному пространству, изготавливаются матрицы и формы. В некоторых случаях их можно использовать повторно, но зачастую формы являются одноразовыми. Специальная глиняная обмазка не позволит металлу растекаться по поверхности.

Важным моментом при термитной сварке является обеспечение неподвижности заготовок, их фиксация. Она осуществляется различными устройствами и приспособлениями, в число которых входят тиски или струбцины. Инструмент для обработки поверхностей зависит от типа металла и степени его загрязненности. Обычно работают абразивным кругом или металлической щеткой.

После термитной сварки могут потребоваться дополнительные работы. В арсенале сварщика должен присутствовать кислородный резак, горелка и ножовка по металлу.

Достоинства и недостатки метода

При помощи термитной сварки есть возможность без применения дорогостоящего оборудования сваривать черные и цветные металлы. По сравнению с другими способами сварки данную технологию выгодно отличает целый ряд качеств.

• Термитная сварка характерна меньшей затратностью в плане времени. Если учесть массивность свариваемых деталей, то эта выгода порой является определяющей.
• Качество швов достигает высокой степени, так как происходит частичное проплавление металла заготовок. Помимо этого, шов получается достаточно эстетичным и аккуратным.
• Следует также отметить относительно невысокую трудоемкость работ.
• От сварщика требуется определенное мастерство, но оно касается, скорее, подготовительного этапа и приготовления смеси. Сам же процесс сварки особых навыков не требует, в отличие от сварки электродом.
• Доступность и низкая стоимость расходных материалов позволит существенно сэкономить финансы и упростить задачу.
• Сварочное оборудование можно использовать вдали от населенных пунктов.

При этом установка для термитной сварки считается достаточно опасной. Необходимо соблюдать меры предосторожности при ее использовании. Важно помнить, что термиты считаются горючими смесями. Нельзя допускать попадание в шихту жидкостей, так как это может привести к взрыву.

Термитная сварка не получила такого распространения, как дуговая, зато в некоторых случаях является незаменимой. В мелких мастерских ремонт осуществляется при помощи термитного карандаша. Начинающему мастеру сначала следует освоить этот инструмент, а уже затем приступать к изучению настоящего оборудования.

Источник: https://svarkoy.ru/teoriya/termitnaya-svarka.html

Термитная сварка ЭХЗ

Трубопроводы, в грунте и идущие на поверхности, подвергается коррозии по по электрохимическому механизму, на поверхности металла образуются анодные и катодные зоны. Между ними образуется электрический потенциал, начинает течь ток, и происходит коррозионное разрушение.

Термитная сварка выводов ЭХЗ

Один из способов защиты трубопроводов от коррозии является электрохимическая защита. Защитные покрытия наносимые на трубы не обеспечивают достаточной защиты от коррозии. Поэтому нормативно-технические документы содержать требования обеспечивать нефтяные и газовые трубопроводы средствами электрохимической защиты ЭХЗ.

Наиболее технологичным и надежным способом крепления выводов ЭХЗ – является термитная сварка. Термитная сварка выводов ЭХЗ имеет следующие преимущества перед другими способами:

•  удобство, применимость в любых местах;
•  мобильность, не требуется источников электроэнергии;
•  высокое качество сварного соединения.

: Обозначения сварных соединений на чертежах

Сущность термитной сварки

Способ термитной сварки основан на получении тепла в процессе химической реакции, в результате свариваемые материалы нагреваются до температуры плавления и свариваются.

Для термитной сварки применяются порошкообразные горючие смеси металлов с окислами металлов, которые при сгорании выделяют большое количества тепла. Такими материалами в термитных смесях служат металлы с большой теплотой образования окислов, например алюминий и магний.

Для термитной приварки выводов ЭХЗ используется медный термит, в состав которого входят порошок алюминия, меди и из медная окалина.

Для запуска процесса сварки термитную смесь необходимо зажечь. Горение термитной смеси проходи довольно активно. Смесь сгорает за 5 — 10 сек с образованием большого количества тепла, температура может достигать 3000 градусов. Принцип термитной сварки выводов ЭХЗ основан на сжигании термитной смеси в специальной огнеупорной форме — тигле.

По окончании процесса горения продукты реакции — жидкая медь и шлак разделятся на слои в зависимости от плотности. Жидкая смесь расплавляет мембрану в тигле и выливается на свариваемый металл, оплавляя его и образуя сварное соединение.

Жидкий шлак служит в качестве защиты сварного соединения и сохраняет тепло для полного завершения процесса сварки.

В термитные смеси кроме основных компонентов, добавляют различные присадки и легирующие компоненты, для улучшению технологических свойств термита и приданию сварному соединению специальных свойств.

Оборудование и материалы для термитной сварки выводов ЭХЗ

Для термитной сварки электрохимической защиты трубопроводов используются:

• одноразовые или многоразовые тигель-формы;
• термитная смесь;
• термокарандаши;
• паяльно-сварочные стержни;
• специальные спички или устройство дистанционного зажигания.

Термитная смесь используется для сварки стальных и медных выводов ЭХЗ диаметром от 2-5 мм к стальным трубопроводам имеющим толщину стенки не менее 5 мм. Использовать термитную сварку на трубопроводах с толщиной стенки менее 5 мм запрещается, так как есть большая вероятность прожога. К хранения термитной смеси устанавливаются жесткие требования: в сухом помещении с влажностью до 80%, и температурой не более 30 градусов, вдали от нагревательных приборов.

Тигель-формы – выполняются как правило из графита и керамических материалов, имеющих высокою жаростойкостью, снабженные специальными креплениями для удержания на трубе во время сварки. Внутри тигель формы имеется мембрана отделяющая термитную смесь от свариваемой делали.

Тигель-форма для термитной сварки

Термитная смесь помещается внутрь тигель формы утрамбовывается и зажигается с помощью специальных спичек, которую вставляют в запальное отверстие крышки тигель-формы или с помощью термоподжига.

Спички термитные предназначены для зажигания термитной смеси и термитных патронов.

Спички для термитной сварки

Термоподжиг изготавливают из огнепроводного шнура замедленного горения который поджигается обычными спичками либо проводов и воспламенителя, зажигание происходит на расстоянии. Поджиг может производится на расстоянии с помощью радиопередатчика и радиоприемника-коммутатора.

Паяльно-сварочные стержни представляют собой медные термитные смеси, упакованные в цилиндрическую оболочку из ламинированной бумаги Паяльно-сварочные стержни марки ЭХЗ-1150А предназначены для приварки ЭХЗ на трубах толщиной стенки от 3,5 до 10,0 мм, ЭХЗ-1150 — на трубах толщиной стенки от 4,0 до 10,0 мм, ЭХЗ- 1152 — на трубах толщиной стенки от 10,1 до 40,0 мм, применяются для приварки всех видов электрохимической защиты на трубопроводы диаметром до 1420 мм.

Термитный карандаш

Представляет собой изделие цилиндрической формы из термосмеси медной, в которое запрессован воспламеняющий элемент и шнур замедленного горения. Термокарандаш располагают в многоразовой тигель-форме из жаропрочного графита.

Конец шнура выходящий из термокарандаша выводится в отверстие крышки тигель-формы. Зажигание производится обычными спичками, что выгодно отличает термокарандаши от обычной смеси.

К тому же их удобней хранить не требуется дозировать смесь, прокаливать и перемешивать.

Технология термитной сварки выводов ЭХЗ

Поверхность трубы в месте приварки выводов ЭХЗ и на расстоянии не менее 50 мм от места сварки должна зачищается до металлического блеска и обезжиривается. На кабеле вывод ЭХЗ, удаляется изоляция на расстоянии 120 мм, выводы должны быть зачищены до металлического блеска.

Сварка выводов ЭХЗ с применением медых термитных смесей в многоразовой тигель-форме выполняется в следующей порядке:

1 До начала работ по термитной сварке выводов ЭХЗ нужно осмотреть тигель-форму. Использовать не исправные тигель-формы с трещинами, сколами, не допускается.

2 Для плотного прилегания тигель-формы к трубе производиться притирка на наждачной бумаге, на трубе такого же диаметра.

3 Тигель-форма устанавливается на зачищенный участок трубы

4 Конецы провода вывода ЭХЗ, заводятся в литниковую камеру тигель-формы

5 При применении для приварки выводов ЭХЗ медной термитной смеси с многоразовой графитовой тигель-формой из двух полутиглей предварительно на дно камеры сгорания устанавливается стальная или медная мембрана толщиной 0,3±0,02 мм. С целью исключения попадания термосмеси в полость тигель-формы мембрана должна устанавливаться ровно, без перекосов.

6 До вскрытия герметичной упаковки термитной смеси массой нужно произвести перемешивание упаковки путем встряхивания. Термитная смесь высыпается в центральный канал тигель-формы мерной емкостью (стаканом), входящей в комплект, соответствующей одной весовой порции (от 54 до 56 г), в два этапа с послойным уплотнением.

7 Паяльно-сварочные стержни устанавливаются в центральный канал графитовой оправки или тигель-формы.

8 Огнепроводный шнур для поджига термосмеси выводятся наружу через запальное отверстие крышки тигель-формы или через шлакоотводящий канал графитовой оправки.

9 Поджиг огнепроводного шнура замедленного горения производится спичкой, термоспичкой, либо посредством передатчика и приемника устройства дистанционного поджига.

10 После сварки выводов ЭХЗ и остывания, тигель-форму снимают с помощью пошатывания в разные стороны.

11 Производится зачистка места сварки до металлического блеска.

12 Прочность термитной сварки проверятся многократным изгибом приваренного вывода ЭХЗ.

Качество сварки зависит практически только от подготовки поверхности трубы и не зависит от квалификации сварщика.

Типичные дефекты термитной сварки выводов ЭХЗ

Источник: https://svarkka.ru/%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D1%81%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B0-%D1%8D%D1%85%D0%B7/

Термитная сварка. Применение в промышленности и быту. Термитный карандаш

Термитная реакция (от древнегреческого therm – тепло) – процесс сгорания термита, состоящего из смеси алюминиевого (или магниевого) порошка с различными окисленными металлами (чаще всего это железо).

Реакция протекает с интенсивным выделением тепла. Температура горения термита составляет более 2300 градусов Цельсия и в результате его сгорания образуется металл и алюминиевый шлак. Если углубиться в историю открытия процесса, то впервые реакция была получена русским исследователем Н.Н. Бекетовым.

Ученый практическое использование термита видел главным образом в получении сталей. Однако, популярной термитная реакция стала спустя почти полвека благодаря работам немецкого химика Ганса Гольдшмидта (буквально «золотых дел мастер»), который предложил использовать ее для сварки железнодорожных рельс.

Гольдшмидтом была разработана технология сварки, начерчены чертежи тигля, в котором происходит сгорание высокотемпературной смеси.

Применение термитной сварки давала возможность получить прочный и надежный сварной шов без технологических непроваров, а эффективность метода позволила внедрить его в промышленных масштабах.

Сварка посредством алюминотермитной реакции применяется и сегодня в деле строительства железнодорожных полотен. Термитная сварка – простой и эффективный способ получения сплошных сварных соединений при минимальных затратах.

Она также может быть использована для сварки арматурных стержней в строительстве, проводов линий электропередачи (ЛЭП), при ремонте и восстановлении крупногабаритных деталей из стали и чугуна. Наплавкой металла практикуют ремонт изношенных частей деталей.

Например, так можно «нарастить» изношенный или сколовшийся зуб шестерни.

Термитную реакцию записывают следующей формулой:

Fe2O3 + 2Al =>Al2O3 +2Fe + 760 кДж, где

Fe2O3 – трехвалентный оксид железа ( визуально выглядит как обыкновенная ржавчина);2Al – пудра из алюминия;Al2O3 – шлаковый состав;

Fe – чистое железо.

Реакция протекает очень бурно и длится 15-30 с. Из одного килограмма термита получают 0,55 кг металла и 0,45 кг шлака. Для сварочных работ термитную смесь готовят преимущественно в следующих пропорциях:1/4 -порошкообразный Al и ¾ — железный окисел. Термит дополнительно легируют для получения сварного соединения с заданными мех. свойствами и наполняют стальными обрезками для увеличения количественного выхода расплавленных продуктов реакции.

Для формирования жидкого металла используются формы, состоящие из двух разъемных половин. Сварка производится литейным металлом, который оплавляет кромки деталей и заполняет зазор между ними. Величина зазора 10-15 мм.

Существует два способа сварки: первый позволяет экономить расход термита, второй – увеличить скорость работ.

В первом случае соединение , на которое предварительно установлена форма, подогревают горелкой, которая подводится через верхнюю ее часть, до Т- (850 -900) градусов Цельсия. По достижению температуры расплавленный состав выдерживается 5-6 с и спускается в форму.

Второй случай не предполагает применение предварительного нагрева (благодаря чему и экономия времени 15-20 мин.) свариваемого изделия газопламенной горелкой.

Металл сварного соединения прогревается самим термитом, который сжигается в увеличенном количестве (в литейном производстве также используется подобный прием, когда кокиль нагревается самим металлом, например, при алюминиевом гравитационном литье).

Здесь же сварное соединение формируется благодаря литью перегретого металла. Тигельная часть отделена от заливаемого объема металлической заслонкой. Толщина заслонки рассчитывается так, чтобы она расплавилась до окончания процесса.

Детали не должны содержать влаги. Вода спровоцирует выплеск металла. Операторы термитной сварки должны быть ознакомлены с правилами техники безопасности. Они должны использовать СИЗ: стойкие к высокой температуре прозрачные очки, специальную обувь, одежду, обработанную огнеупорным составом (читайте статью «СИЗ сварщика»).

 В одной из серий остросюжетного сериала «Во все тяжкие» термитный состав помог главным героям открыть дверь склада, где хранились бочки с веществом для  синтеза метамфетамина.

Мы ни в коем случае не предлагаем вам повторять за Уолтером Уайтом и совершать какие –то противоправные/противозаконные действия (разве что вы не сможете открыть личный сейф традиционными способами).

Тем не менее это яркий голливудский пример того, что термитную реакцию можно использовать не только в промышленных/производственных, а и в бытовых целях.  Если с помощью термита можно выплавить металл (резка), значит и обратный процесс – сварка – справедлив.

Например, с помощью совершенно простого изобретения, именуемого «термитный карандаш», можно сварить в полевых условиях без электричества две железные детали. Способ удобен на даче, если отключили электричество или если нужно что-то сварить без необходимости приобретать инвертор и тратить на это какие-то средства.

Сделать карандаш своими руками очень просто.  Находим в хозяйстве или покупаем металлический пруток (скорее всего вам попадется черный металл – низкоуглеродистая сталь, так как она чаще всего встречается), либо нарезаем его с проволоки.

Берут пруток ø2-5 мм в зависимости от толщины изделия (чем оно толще, тем больше диаметр прутка) и наносят на него покрытие, замешанное на клее.  Покрытие на 23-24% состоит из алюминиевого порошка и на 76-77% из закиси железа.

Частицы этих двух компонентов должны быть мелкой фракции не более 0.5 мм.

Для того, чтобы смесь держалась на металлическом стержне, к ней нужно добавить нитроцеллюлозный или синтетический клей (быстросохнущий) и размешать все это до состояние пасты.

Покрытие наносится следующим образом

Из кальки нужно свернуть цилиндр. Его внутренний диаметр должен быть в 3 раза больше, чем диаметр прутка. Далее он заполняется пастообразным составом, в который вставляется стальной пруток по центру. После того, как покрытие подсохнет и схватится с металлической частью, можно разрезать бумагу канцелярским ножом и пользоваться термитным карандашом.

Ранее шаблон делали из кальки, которая представляла собой прозрачную бумагу, используемую чертежниками для копирования чертежей на дралоскопе (светостол). В связи с развитием копировальной техники дралоскопы ушли в историю, как и калька. Хотя у кого-то она может остаться со студенческих времен. Как бы то ни было, если у вас нет кальки, нам видится, что в место нее можно использовать фольгу

На торец карандаша можно нанести затравку, которая облегчит его поджиг. Затравка состоит из бертолетовой соли и алюминиевого порошка в соотношении 2:1. Затравку можно выполнить отдельно в виде запальной спички, а также не использовать ее вовсе, применяя для поджига бенгальский огонь. Проще всего поджечь карандаш с помощью газовой горелки, которые сейчас стали очень портативными.

Как уже было сказано выше, температура сгорания термита очень высокая. Реакция будет протекать с интенсивным выделением тепла и разбрызгиванием расплавленного металла. А это уже не шутки. Нужно подумать о своем здоровье, запастись средствами индивидуальной защиты. Используйте защитные очки (читайте про UVEX) и одежду из плотной ткани (ни в коем случае нельзя одевать синтетику — читайте статью на эту тему).

Источник: http://svarka-master.ru/termitnaya-svarka/

Термитная сварка: что это такое, суть метода, где применяется, преимущества и недостатки

В зависимости от задач проекта, в строительстве, в других сферах промышленности и машиностроения применяются разные виды сварки.

Она прочно и надёжно соединяет детали и доступна для каждого.

Далее в этой статье мы детально рассмотрим весь процесс. Поехали!

Суть метода

Это процедура, где используется металл в виде порошка. Когда он горит, то даёт много тепловой энергии. Это термит. В его состав включены алюминий и железо.

При соединении этих элементов возникает катализатор. То есть, с помощью химического метода из оксида восстанавливается металл.

Как происходит процесс

Процедура термитного сваривания

Кромки деталей плавятся из-за расплавленного металла из термита и сильного жара. Поток этого тепла (его температура 2400-2700С) замещает количество тепла, которое возникает от горелки газосварки или электрода электродуговой сварки.

Термит-порошок самостоятельно загорается. Почему так происходит? Всё зависит от наличия кислорода, что появляется вследствие химической реакции. Поэтому, такой метод может использоваться в среде с негорючими газами.

Какие есть виды

Чтобы получился идеальный и долговечный шов применяются такие варианты термитного сваривания:

• промежуточное литье,
• впритык,
• дуплекс,
• комбинированный.

Давайте рассмотрим каждый из них.

1. Промежуточное литье — технология, когда порошок стаёт жидким металлом. Такой метод применяется при монтаже заблаговременно закреплённых конструкций.
2. Метод “впритык” употребляется для пластинчатых изделий, катодных и дренажных выводов.
3. Комбинированная сварка соединяет первый и второй методы. Как всё происходит? Почти вся работа выполняется с помощью жидкого наплавления (промежуточного литья). Только в конце для кромок применяется вариант “впритык”.
4. Суть техники “дуплекс” заключается в добавлении ещё одного шага к процессу — прессования оплавленного зазора конструкции.

Согласно другой классификации, термитная сварка бывает двух видов: тигельная (или алюминиево-термитная) и муфельная. В чём их отличие?

Тигельная подходит для скрепления маленьких электрических кабелей и чтобы создать заземлительные контуры. В составе смеси есть железо и алюминий.

Они соотносятся как 70 к 23. Как происходит процесс? Вначале сгорает дотла термит, потом образуется железо и соединяет стыки.

Главное задание такой сварки — сделать наплавку на изделии. Такой вид применяют в ремонте трамвайных рельс. Эта технология позволяет соединить чугун без стыков.

Но она не может создать шов на алюминиевых деталях. Тогда применяется муфельная сварка. При температуре плавления алюминиевые части соединений испаряются.

При муфельной сварке термитом служит магний в виде порошка.

Муфельная и тигельная технологии отличаются тем, что при первой из них не возникают жидкие продукты сварки. Магний при больших температурах не растекается, поэтому соединяет нужные детали без шва.

Как только приступим к работе, важно сразу на наш участок нанести флюс.

Помним о безопасности

Термитная сварка хоть часто применяется, но достаточно опасна. Все-таки при контакте с химическими элементами важно внимательно следить за всем процессом. На что обратить внимание?

1. Храните порошок в сухом и тёплом помещении. Поскольку, влага и сырость отрицательно влияют на его состав.
2. Начинать процедуру можно только тогда, когда температура больше 10С.
3. Перед процессом не забудьте очистить, а если надо то обезжирить соединительные зоны.

Выполнить такую работу несложно. Важно придерживаться всех мер предосторожности. Тогда получится прочный высококачественный шов.

Источник: https://prosvarku.info/tehnika-svarki/termitnaya-svarka

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.

Источник: https://svarkaprosto.ru/tehnologii/chto-takoe-termitnaya-svarka-vidy-i-oblast-primeneniya

Термитная сварка: что это такое, схема термического процесса и типы соединений

Благодаря термическому воздействию на различные детали оборудований из металла, можно обеспечить высокой прочностью их соединения.

Термитная сварка является популярной и простой работой, которую можно без труда исполнить самостоятельно дома, имея минимальный опыт и будучи новичком в сварочной деятельности.

Что такое термитная сварка?

Термитная сварка также имеет другое название – порошковая. Она подразумевает под собой подтип сварочных процессов, где источником энергии является термит. Её применяют для сварки рельс, ЭХЗ и других конструкций.

Термитом в свою очередь является смесь в виде порошка, изготовленная их металлов. Зачастую используют алюминий, магний и окалину.

После вопроса: что такое термитная сварка, необходимо разобраться в её видах и основных особенностях.

Выделяют два основных типа:

• тигельная или алюминиевотермитная;
• муфельная.

Чтобы воспользоваться вторым способом необходимо взять дополнительно накладку либо термитный патрон, который значительно облегчит задачу со сваркой проводов с одно- или многожильным типом.

Преимущества и недостатки

Сварка при использовании термита имеет свои преимущества и недостатки.

К достоинствам данного процесса можно отнести следующее:

1. Благодаря термитному веществу обеспечивается качественный шов на соединении.
   Стык обладает повышенной прочностью и долговечностью. Если присутствует алюминий, то это обеспечивает минимальный риск возникновения коррозии.
2. Экономность.
   При эксплуатации оборудования не нужно тратить большое количество электроэнергии.
3. Легкость.
   Сваривать сталь, алюминий, чугун и другие металлы может абсолютно любой человек, даже новичок в сварочной сфере. Рабочий процесс занимает немного время, проводится компактным инструментом, с возможностью хранить его у себя в квартире либо в доме.

Недостатки термитной сварки выражаются в следующем:

1. Чтобы осуществить такого рода сварку, необходимо выполнить дополнительную и подготовительную обработку изделия из металла и кабеля отдельно.
2. Сварочный процесс не отслеживается, из-за чего проходится использовать бесшовное оборудование, которым умеет управляться лишь опытный профессионал, обладающий аттестацией НАКС.

Процесс приготовления

Термитная сварка подразумевает под собой наличие специального инструмента.

Тигель для термитной сварки.

Кроме этого мастеру для проведения работы потребуются:

• тигель с прикрепленным сливом;
• термитный карандаш необходим для того, чтобы выполнять сварку термитом в домашних условиях. Он не нуждается в подогреве, обжиге либо плавлении. После того, как оборудование будет подключено к сети, можно начинать работу;
• крепежные элементы для свариваемых деталей, чтобы поддержать и скрепить их;
• пила для металла, горелка для сварочного аппарата, термометр и другие предметы, которые могут понадобиться для работы.

Схема сварочной работы с термитом для рельсов, кабелей и других элементов может выглядеть следующим образом:

• дуплексом;
• впритык;
• смешано;
• с промежуточным вливанием.

Сварочный процесс при помощи термита применяется в тех случаях, когда необходимо прикрепить друг другу разные поверхности, катодные и дренажные выводы или другие схожие детали. Прежде чем начать сваривать металл, сами детали необходимо обжечь в печи.

Важно отметить, что термит должен обжигаться отдельно. Затем свариваемые запчасти попадают под пресс и обрабатываются специальным термитным веществом. На этом этапе тщательно обрабатываются кромки, торцы поверхностей, что дает возможность использоваться её дома.

Чтобы сварить рельсы, стрелочные механизмы и другие детали, можно воспользоваться смешанной технологией. Она соединяет в себе сварку впритык и вливанием. Прежде чем начать процесс, свариваемую часть необходимо защитить стальной пластиной с помощью пресса.

На этом месте возникнет зазор, куда и вливается термит жидкой консистенции. После того, как он застынет, шов подвергается обработке и свариванию.

Техника безопасности при процессе

Не смотря на то, что термитная сварка может показаться на первый взгляд достаточно простой, то на самом деле эта работа опасна и трудна.

Необходимо придерживаться установленных нормативными актами правил техники безопасности при эксплуатации подобного сварочного оборудования:

1. Термитное вещество необходимо хранить в теплых и проветриваемых комнатах.
2. Не применяйте термит с влагой.
3. При эксплуатации сварочного оборудования, находясь на улице, необходимо очистить в области половины метра поверхность от грязи, пыли и других лишних веществ и предметов.
4. Не зажигайте шихту от сварочной дуги.
5. Не рекомендуется начинать сварочные работы, если термометр показывает меньше 10 градусов.
6. У мастера, выполняющего рабочий процесс, должен быть специальная одежда, в частности комбинезон.
7. При использовании термитного инвертора необходимо во время горения засыпать термит песком, создать линию при помощи дополнительного защитного клапана для подачи кислорода и выключить перелив горючего, если горелка повредится.

Итог

Подводя итог, из всего вышесказанного, можно сказать, что термическая сварка – это достаточно перспективный вариант для того, чтобы сварить несколько деталей в металлической конструкции.

Чем чаще её используют, тем больше она оказывается в производственной сфере разных направлений. Для того, чтобы качественно выполнять работу, сварщик термитной сварки должен иметь добротные знания в сфере химии.

Источник: https://tutsvarka.ru/vidy/termitnaya

Термитная сварка в домашних условиях: инструкция

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

как провести термитную сварку

Источник: https://www.asutpp.ru/termitnaya-svarka.html

Термитная сварка: особенности процесса и его преимущества

Многим известен такой вид сварки, как электродуговая и газовая. Они широко применяются как на производстве, так и в строительстве. Но термитная сварка мало кому известна. Поэтому речь пойдет о ней. Благодаря использованию термитной сварки, получаются, ничем не хуже по качеству соединения, как при электро или газосварке, притом не требуется источник электропитания или газовые баллоны.

Области использования

Как было сказано выше, термитная сварка применима в полевых условиях, или в случае невыгодных в финансовом плане других традиционных способов.

Такой способ соединения металлов нашел себе применение при ремонте железнодорожных путей, кабелей связи или электрических проводов.

Алюминотермитная сварка рельсов, в принципе, единственный способ быстро провести ремонт при минимальных затратах.

Но термитное сваривание деталей применяется и в производстве. Особенно такой способ соединения актуален при изготовлении крупных по габаритам деталей: лопасти в речных и морских судах, коленчатые валы автомобилей и других.

Также широко применяют термит при ремонте большого оборудования в металлургии и металлообработке: прокатных станов, роторных валов, кузнечных прессов и прочих.

Как это происходит в технологическом плане?

Достоинства и недостатки

Отметим основные преимущества, выделяемые в процессе соединения деталей при помощи термита для сварки:

В первую очередь, стоит отметить, что процесс – несложный. Даже если вы не имеете большого опыта в создании швов, то соблюдая все правила и требования, можно качественно выполнить сварочную работу своими руками, к тому же процедура не отнимет много времени.

Термит для сварки способствует высокому качеству соединений, которые отличаются надежностью и долговечностью. Для работы оборудования не нужно большое количество электроэнергии.

Недостатки

Чтобы выполнить такую процедуру надо провести подготовительные работы по обработке металлических изделий и кабелей. Проследить за точностью процесса сварки просто невозможно. В связи с этим выполнить бесшовную технику могут только профессионалы.

Особенности технологии

Сваривание металлических частей путем применения термита построено на плавлении кромок соединяемых деталей в процессе горения и направления расплавленного металла, полученного вследствие высоких температур.

В кузнечном деле давным-давно применялся довольно интересный способ. В емкость насыпалась сера вперемешку с окалиной. Первая поджигалась и получался расплав металла, который можно было использовать для соединения деталей. Качество, конечно, было не слишком высоким.

Конечно, современная термитная сварка более совершенна. Работает она следующим образом.

Стык соединяемых деталей проливается расплавом, полученным при сгорании термитной смеси в тигле. Температура сгорания очень большая и позволяет быстро расплавить сталь.

Запал смеси происходит электрическим способом или же, если используется порошковая сварка, подрывом пиропатрона.

Технологически термитная сварка проводится в несколько приемов:

• В стык деталей.
• Литьем в промежутки (в промежуток между свариваемыми частями).
• Комбинированный.
• Дуплекс (два приема сразу).

Сферы применения

Термитную сварку на сегодняшний день используют для сваривания чугуна, электрических и телефонных коммуникаций, труб, частей двигателя и так далее. Особо часто термит используют для сваривания железнодорожных рельсов. Соединения получаются достаточно надёжные. Место ремонта может быть на любом участке дороги, даже в несколько сот километров от населенного пункта.

Как работают эти приемы

Способ термитного сваривания встык, требует тщательной подготовки соединяемых поверхностей. Потом в зазоре устанавливается термитная пленка. Отдельно от деталей в тиглях готовится расплав, который заливают встык, сами заготовки при этом сжимаются для качественного соединения.

Литье в промежуток более простой прием. Расплав готовят путем сжигания термита в отдельной форме и его льют в зазоры между деталями.

Комбинированная технология применяется при сварке железнодорожных рельсов. Торцы сначала зачищают, потом между ними укладывают стальную пластину. При заливании рельсы сжимают и получают качественные соединения.

Дуплекс предусматривает использование термитного сваривания с прессованием соединяемых частей.

Какие преимущества такой технологии следует выделить

Если говорить о главных достоинствах рассматриваемого процесса, то к ним следует отнести:

• Высокую скорость выполнения работ. Нужно отметить, что это один из наиболее быстрых методов соединения изделий из металла. К примеру, для стыковки железнодорожных рельсов требуется в среднем около 50 минут. При этом если одновременно будет работать несколько бригад, то эффективность такой работы будет лишь возрастать (всего за 2 часа три бригады могут сваривать до 12 стыков).
• Хорошее качество швов. Места стыковки деталей обладают высокой стойкостью к механическим нагрузкам и воздействию химических веществ. Кроме того, такие швы выглядят эстетически привлекательно.
• Легкость выполнения задачи. Такая технология не требует наличия особых навыков и знаний, так как справиться с ней может любой специалист при условии прохождения непродолжительного обучения. Количество задействованных работников также невелико.
• Доступность материалов. Необходимые для этого порошковые смеси и дополнительные материалы можно приобрести в специализированных магазинах, при этом их цена не будет высокой.
• Отсутствие необходимости использования дорогостоящего оборудования. В отличие от методов контактного сваривания металлических элементов, при использовании термитных смесей не обязательно использовать дорогую сварочную технику. Это особенно актуально для работы на отдаленных объектах, когда нет возможности найти источник электрического тока или транспортировать громоздкие газовые баллоны.

При этом есть и некоторые недостатки, к которым можно отнести необходимость соблюдения строгих правил по безопасности. Во-первых, сам по себе термит является легко воспламеняемым веществом, поэтому следует проявлять особую осторожность при его транспортировке и хранении. Во-вторых, во время выполнения задачи нужно позаботиться о том, чтобы вода или любые другие жидкости не попали в горящую смесь, так как это может стать причиной взрыва.

Особенности сварки проводов

Термитная сварка получила большое распространение и при соединении разного рода неизолированных кабелей.

При такой технологии главное — это точный расчет и соблюдение всех правил. В месте соединения провод увеличивается сечение провода, но при этом уменьшается электрическое сопротивление.

Для сваривания используют специальный термитный патрон, состоящий из листовой меди (толщина 1,25 миллиметра), медно-фосфорных вкладышей для заполнения зазора, и собственно термитной шашки для расплавления металла с дальнейшим соединением частей.

Что представляет собой термитная сварка?

Это метод соединения металлических деталей, основанный на применении термита – специальной порошкообразной смеси, которая содержит в своем составе алюминий и оксиды металлов.

Суть процедуры заключается в том, что концам соединяемых элементов придают нужную форму за счет использования термостойких материалов, а затем нагревают их, заливая место соединения предварительно зажженной термитной смесью.

В итоге раскаленное железо сваривается с металлом самих деталей, что приводит к созданию прочного, надежного и долговечного соединения, обладающего высокими техническими характеристиками.

В настоящее время эта методика применяется для соединения самых различных изделий из металла, в том числе труб, кабелей, проводов, элементов заземляющего контура и прочих. Особое место при этом отводится работам, проводимым при установке железнодорожных рельсов.

Технология применения термита позволяет надежно соединять рельсы друг с другом, без необходимости применения электродугового метода, нуждающегося в наличии поблизости источника электропитания. При этом возможностей газового сварочного оборудования было бы недостаточного для сваривания столь толстых и плотных деталей, как рельсы.

Кстати, для описываемого процесса есть ГОСТ Р 57181-2016 (Сварка рельсов термитная).

подготовка процесса

Для кабеля:

В целом, методика применения термита на основе алюминия и оксидов металлов является востребованной, но, как и сварка взрывом, используется лишь в тех случаях, когда в этом есть особая необходимость.

Какие альтернативные методы существуют

Безусловно, по уровню популярности и распространенности эта технология уступает электрическому дуговому методу. С целью получения дополнительной информации о нем, вы можете ознакомиться с материалом о применении газов и сварочных смесей для создания защитной среды при использовании электродуги.

Также предлагаем вам изучить ассортимент продукции нашей компании «ПРОМТЕХГАЗ». Сделать это можно, проследовав по этой ссылке. Обращайтесь!

Источник: http://xn--80affkvlgiu5a.xn--p1ai/termitnaya-svarka-osobennosti/

Технология термитной сварки

В настоящее время в строительстве активно используются всевозможные виды сварки. Одной из наиболее доступных и нетрудоемких технологий, позволяющей получить высокопрочное соединение, является термитная сварка. О том, что такое термитная сварка и в чем ее основные отличительные особенности мы расскажем в этой статье.

В чем заключается суть процесса термитной сварки?

«Сварка термитом» предполагает применение специальных порошковых металлических составов, которые в процессе сгорания образуют достаточно большое количество тепловой энергии. Чаще всего данные металлические смеси и называются термитами.

Другими словами, термическая сварка – это процедура, при которой свариваемое изделие разогревается до полужидкой субстанции и в это же время сплавляется в целостный состав при помощи специального порошка.

Чаще всего используется порошок (термит для сварки), который состоит из железа и алюминия.

При смешении этих элементов, на основе алюмотермической реакции на участке сварки образуется качественный катализатор. Суть реакции заключается в том, что металл восстанавливается из соответствующего оксида химическим способом.

Сварка изделий осуществляется в результате того, что их кромки плавятся на том участке, где они подвергаются свариванию под воздействием расплавленного металла из термита (выступает в качестве присадочного материала) и мощного жара.

Данный мощный поток тепла ( 2400-2700°С), возникающий в результате термической сварки, хорошо заменяет тепло, которое образуется горелкой газосварки или электродом электродуговой сварки.

Отличительная особенность такой технологии состоит в том, что порошкообразный термит может воспламеняться самостоятельно. Это обусловлено наличием кислорода в его составе, который выделяется в процессе химической реакции из оксида железа.

Благодаря этим особенностям, термическая сварка может выполняться в среде, которая заполнена негорючими газами, например углекислым, и даже в полном вакууме.

Виды термитной сварки

Сегодня выделяется четыре основные техники получения шва, используя термит для сварки:

• промежуточное литье,
• впритык,
• дуплекс,
• комбинированная.

Техника промежуточного литься основана на том, что порошковый состав переходит в состояние жидкого металла и это никак не сказывается на характеристиках термита. Чаще всего подобная технология применяется для монтажа металлических конструкций, которые заранее устанавливаются в нужном положении.

Для работы с пластинчатыми изделиями, катодными и дренажными выводами используется стыковая термитная сварка, состав для которой изначально надо обжечь в печи. Комбинированная сварка заключается в объединении метода литья и сварки впритык. Это означает, что сварщик термитной сварки весь основной процесс работы выполняет посредством жидкого наплавления, а кромки дорабатывает сваркой впритык.

Методика дуплекс предполагает еще один этап, который состоит в прессовании оплавленного зазора конструкции.

Термитная сварка имеет две основные разновидности:

• Тигельная (алюминиевотермитная).
• Муфельная.

Тигельная применяется для создания контуров заземления и при соединении электрических кабелей небольшого диаметра. Данная технология основана на применении термитной смеси в соотношении железо/алюминий – 70/23. Когда термит полностью сгорает, образуется железо, которое соединяет стыки.

Алюминиевотермитная сварка используется в тех случаях, когда на поверхности изделия нужно сделать наплавку. Также она нашла свое активное применение при в ремонтных работах на трамвайных рельсах. Главное достоинство такой технологии – это возможность сваривать чугун бесстыковым методом. Недостаток ее заключается в том, что она не подходит для создания шва на деталях из алюминия, поэтому в данном случае используется муфельная сварка.

Суть ее состоит в том, что при высоком температурном режиме, при котором плавится термит, некоторые места алюминиевых соединений испаряются. Именно поэтому, в муфельной сварке в качестве термита используется порошкообразный магний, который характеризуется высокой температурой плавления.

Главное отличие муфельной сварки от тигельной состоит в том, что в процессе первого типа соединения деталей, не образуются жидкие продукты сварки. Под влиянием высоких температур, магний не растекается, а хорошо впитывается в поверхность и образует бесшовное соединение.

Прежде чем выполнять соединение алюминиевых кабелей посредством термитной сварки, следует на участок, подвергающийся сварке, нанести флюс.

Технология термитной сварки: сфера применения и оборудование

Во всех видах строительства и промышленности широкое применение имеют разные виды сварки, все они имеют индивидуальные отличия, но наиболее нетрудоемкой технологией обладает термитная сварка. После её применения появляется соединение высокой прочности, поэтому такой вид сварочных работ используют для соединения рельс.

Кратко об истории развития

Впервые сварка термическая для ремонта рельс была применена в 1915 году, а уже через 8 лет в столице все трамвайные путепроводы ремонтировались только таким методом, при этом использовался импортный термит. В 1925 году русский инженер Михаил Александрович Карасев запатентовал отечественный термит и организовал его производство в Москве.

Благодаря отечественному термиту, который был намного лучше импортных вариантов, сварка рельс проводилась качественнее, а шов эксплуатировался намного дольше. В результате свыше 100 тысяч стыков на трамвайных путях было восстановлено.

В те далёкие времена ремонт проводился двумя способами: врасклин и комбинированным методом. Первый вариант быстро выходил из строя при постоянной нагрузке, поэтому от него отказались и стали использовать дуплекс — промежуточное литьё с прессованием расплавленного металла.

Качество постоянно улучшалось — количество лопнувших стыков за 10 лет эксплуатации не превышало 0,8%, поэтому аналогичные методы стали применять во время прокладки московского метрополитена. Оригинальная методика стала применяться для сварки стыков труб высокого давления, где использовалась легированная сталь особой прочности. Термиты использовали для ремонта большого диаметра валов и других крупных деталей из металла.

Разновидности

Сварка термит имеет два основных вида:

1. Алюминиевотермитный или тигельный. Второй вариант используется при соединении проводов, а также для создания контуров заземления, он основан на применении смеси железа и алюминия в соотношении 70 к 23. Первый вариант подходит для ремонта рельсовых путей, для прочного соединения конструкций и деталей из чугуна.
2. Муфельный, когда используют термит на основе магния, при этом он не растекается, а впитывается в расплавленные стыки, образуя бесшовное соединение.

В технике применяются такие способы термитной сварки:

• Встык, когда свариваемые поверхности основательно зачищаются, оборачиваются термитной плёнкой, а расплавленный металл из тигля заполняет зазор, после этого детали плотно прижимаются торцами.
• Промежуточный вариант применяют для деталей, которые прочно зафиксированы в нужном ракурсе. Отличается простым исполнением, т. к. расплавленный термит поступает в зазор, где и застывает.
• Комбинированный — это симбиоз обеих вариантов, успешно применяемый для ремонта рельс, затем стык вторично проваривается сверху.
• Дуплекс выполняется по методике тигельной сварки, но применяется опрессовка стыков.

Порошок для изготовления термитных патронов (карандашей) состоит из алюминиевой пудры и оксида железа с соотношением 25/75%, вместо алюминия могут использоваться другие металлы: магний, титан, кремний или кальций. Цилиндрические конструкции из спрессованных смесей имеют точную дозировку, готовы к использованию, их легко хранить и транспортировать к месту работы.

Условия проведения

Они предельно простые:

• заранее просчитывается объем термита, необходимый для полного расплавления стыков и всех участвующих у химической реакции компонентов;
• при использовании шихты (сыпучая форма термитной смеси) следует убедиться, что все ингредиенты имеют аналогичную консистенцию и перемешены до однородного состояния;
• температурный импульс должен иметь не менее 1350 °C.

Активная фаза химической реакции продолжается не более 30 секунд: жидкий металл заполняет промежуток, а несгоревшие остатки образуют шлак.

Основное оборудование

Это тигель, где происходит процесс сгорания термитного патрона или подготовленной смеси, а также выплавка содержащегося металла. В нижней точке конструкции расположен слив, изготовленный из тугоплавкого металла или противоударной керамики. Технологией предусмотрено наличие матриц и форм, чтобы работать с расплавленными составляющими. Такие приспособления выпускаются для одноразового или многоразового использования.

Понадобятся фиксаторы, различные зажимы, а также кислородный резак, чтобы удалить излишки и термические спички для активации патронов.

Использование в быту

Для такого использования применяют карандаш, с температурой горения не ниже 1300 0C, при соблюдении технологических нюансов получается довольно прочное соединение крупногабаритных деталей. Разнообразие термических смесей позволит домашнему мастеру добиться высокого качества и прочности во время ремонта.

При выполнении работ надо строго соблюдать меры безопасности:

• обязательна защита лица и рук;
• при горении термита высвобождается большая тепловая энергия и яркий свет, поэтому нужны затемненные очки.

Промышленное применение

Для таких целей используются термитные патроны большой мощности, имеющие большую эффективность расплавления, по сравнению с карандашами, поэтому работы проводятся на открытом месте или в объемных помещениях, например, на станции метро. Исполнители находятся на безопасном расстоянии и влияние большой температуры им не грозит.

Например, в электротехнической промышленности применяются мощные инверторы, термостаты и другие аппараты, которые позволяют отслеживать все параметры производственного процесса. Когда производится термическая сварка, то используется усиленная оснастка для закрепления конструкций в нужном положении, тигли из высокопрочного материала, фиксаторы особой конструкции.

Сварка проводов

Неизолированные кабели из металла требуют прочного соединения, а для этого надо выполнить предварительные точные расчеты, так как в месте стыка увеличивается сечение, но снижается электрическое сопротивление. Для таких работ применяется патрон из листовой меди с толщиной не более 1,25 мм, внутри которого находится вкладыши, спрессованные из меди и фосфора.

Правила безопасности

Сам процесс термического соединения металлических конструкций прост в исполнении, но требует неукоснительного выполнения техники безопасности:

1. Строгие меры для организации хранения патронов и смесей, которые должны находиться в сухих, хорошо отапливаемых складских помещениях.
2. Нельзя использовать отсыревшие смеси или патроны, так как качество сварки будет снижено.
3. Условия применения довольно жесткие: температура окружающей среды допускается не ниже +10 °C; места стыковки обезжирить, зачистить до блеска.

Выводы

Из всех видов сварки термитный метод отличается простым оборудованием, но повышенной опасностью для здоровья исполнителей, поэтому работают только имеющие специальный допуск. Выполнять аналогичные сварочные работы дома нерентабельно и опасно.

Источник: https://svarka.guru/vidy/thermo/termitnaya.html