Что такое термитная сварка. Что такое термитная сварка?

Для активации процесса термической сварки необходимо поджечь приготовленную смесь. Важно создать температурный импульс, достигающий около 1350 °C. Это достигается различными способами, такими как взрыв запальника, использование электрического разряда или поджигание специального шнура.

Что такое термитная сварка

Термитная сварка является технологией, при которой осуществляется тепловое воздействие на отдельные элементы стальной конструкции, что позволяет получить соединение, обладающее высокой прочностью. Это довольно известный и относительно простой процесс, который может быть выполнен даже в домашних условиях людьми с минимальным опытом работы.

В соответствии с ГОСТ 2601-84, термитная или порошковая сварка представляет собой метод, в котором используется термит в качестве источника тепла. Этот метод часто применяется для соединения рельсов, ЭЧ или других металлических изделий. Термит — это порошкообразная смесь различных металлических материалов, среди которых особенно выделяются алюминий, магний и железо.

Существует несколько видов термитной сварки:

1. Тигельная (алюминиевотермитная) сварка;
2. Муфельная сварка.

Чайная сварка, в свою очередь, используется для создания контуров заземления и соединения не слишком больших электрических кабелей. В этом процессе применяется термитная смесь с соотношением алюминия и железа 23/70. После полного сгорания термита высвобождается железо, которое затем используется для соединения элементов. Процесс горения термита зависит от размера частиц, входящих в его состав. При работе с медными соединениями или другими проводами иногда в термит добавляют соединения других металлов, чтобы повысить прочность соединения.

Алюминий используется в тех случаях, когда требуется создать защитное покрытие на поверхности определенной конструкции, например, при ремонте трамвайных путей или при работе с хрупкими материалами. Ключевым преимуществом термитной сварки является её способность эффективно сваривать чугун без образования швов.

Однако нужно помнить, что сварка в тисках не может быть использована для соединения алюминия. В таких случаях применяется раструбная сварка, которую характеризует высокая температура расплавления. При этом некоторые части алюминиевых соединений могут испаряться при прямом контакте. Для выполнения таких работ часто используются термитные колпачки или термитные патроны, которые существенно облегчают соединение одножильных и многожильных кабелей. Эти картриджи состоят из выступа с металлической формой. Разница между муфельным и тигельным типами сварки заключается в том, что при муфельной сварке не образуются жидкие продукты припоя. При воздействии высоких температур магний не образуется в виде потока, а проникает в соединение, формируя бесшовное соединение.

Для работы с алюминиевыми кабелями перед проведением термитной сварки необходимо применить флюс, который растворяет оксидный слой, мешающий сварке различных алюминиевых компонентов. Однако стоит отметить, что использование флюса может привести к ржавлению проводов, что делает такую технику не слишком распространенной среди профессионалов. Для соединения проводов такого типа часто прибегают к использованию кабелепровода или заполняющего стержня, в который вставляют концы проводов и нагревают до необходимой температуры для соединения.

Термитная сварка, содержащая магний, широко применяется для обработки кабелей с небольшим сечением, например, телефонных и интернет-кабелей, а также для различных электрических соединений. Для создания термита обычно используется 20% магния или алюминия в смеси и 80% железа, включая его шлак. Основным источником кислорода в этом процессе является оксид железа, а выделяемое тепло происходит от чистого металла.

Процесс

Для проведения термитной сварки требуется специализированное оборудование, которое включает в себя:

1. Тигель, оборудованный сливом для жидкого металла;
2. Термитный карандаш, который представляет собой удобное устройство для выполнения сварочных работ. Он готов к использованию сразу после подключения к электрической сети, что исключает необходимость его предварительного разогрева или обжига;
3. Приспособления для поддержки и зажима свариваемых конструкций;
4. Резак, пила по металлу, горелка для инвертора и термометр;
5. Дополнительные инструменты, такие как абразивный круг и металлическая щетка.

Рассмотрим процесс термитной сварки на примере алюминиевого основания. Для воспламенения термитного порошка требуется температура не менее 1300 градусов. Под воздействием высокой температуры металлические структуры начинают испаряться, образуя на их поверхности микротрещины. Нагретый алюминий способен не только восстанавливать металл, но и обеспечивать надежное и постоянное соединение между отдельными частями. Сварочные элементы фиксируются в пресс-форме, которая может быть изготовлена с помощью обычных инструментов или приобретена в специализированном магазине. Соединяемые детали свариваются согласно выбранной формуле, после чего они охлаждаются и очищаются от остатков краски и загрязнений.

Сварка рельсов, кабелей и других элементов осуществляется по следующему принципу:

1. С промежуточным литьем;
2. Встык;
3. Комбинированная;
4. Дуплексная.

При использовании промежуточного литья порошок термита при высоких температурах преобразуется в жидкий металл. Смесь, образованная в процессе сварки плавлением, обладает теми же свойствами, что и ее порошковая форма. В этом процессе соединяемые металлические элементы фиксируются в специальной форме, после чего термит заливается в форму, и при этом металлические части расплавляются и соединяются между собой. Следует отметить, что система двойного литья очень похожа на промежуточное литье — разница заключается лишь в том, что после заливки термита в форму и его затвердевания соединение дополнительно прессуется.

Термитная сварка, использующая мембранные швы, применяется для соединения различных пластин, катодных трубок и дренажных трубок. Перед началом сварочных работ конструктивные детали обжигаются в печи, а термит обрабатывается в отдельном тигле. Затем металлическая часть соединяется с обожженным термитным порошком и сваривается. Эта техника требует тщательной обработки краев и готовых панелей, поэтому её редко используют в условиях домашнего мастера.

Для сварки рельсов, переключателей и других конструктивных элементов применяется комбинированный метод, который сочетает в себе методы сварки и литья. Перед началом работ рельсы обрезаются, чтобы избежать образования острых краев. Стальная пластина вставляется между отдельными секциями рельсов и прессуется в них с помощью высокопроизводительного пресса. В образовавшийся зазор под давлением заливается термит. После затвердевания шов подвергается дополнительной обработке, что позволяет улучшить его качество и прочность.

Для более наглядного понимания процесса термитной сварки предлагаем посмотреть видео, на котором подробно показано, как выполнять сварку термитом: Как выполнить сварку термитом.

Техника безопасности

Несмотря на кажущуюся простоту, сварка термитом представляет собой сложный и потенциально опасный процесс. Поэтому очень важно соблюдать определенные правила безопасности, среди которых:

1. Термитный порошок следует хранить только в теплых, хорошо проветриваемых помещениях;
2. Не рекомендуем использовать термит, который был в контакте с влагой;
3. Если сварочные работы выполняются на открытом воздухе, место стыка следует очищать от снега, грязи и других загрязняющих предметов, причем радиус очистки должен составлять не менее 50 сантиметров;
4. Производить сварку не рекомендуется, если температура окружающей среды опустилась ниже 10 градусов Цельсия;
5. Запрещается зажигать шихту с помощью электродуговой сварки;
6. При использовании термитных инверторов необходимо следовать инструкции, предусматривающей засыпку термита песком во время горения, установку дополнительного защитного клапана на кислородной линии и отключение подачи горючей смеси в случае поломки горелки;
7. Сварщик обязан быть одет в специальный защитный костюм.

Оборудование для термитной сварки можно приобрести в специализированных магазинах, при этом стоимость будет варьироваться в зависимости от типа и бренда устройства. Например, в городах Воронеж и Красноярск цены на сварочное оборудование начинаются от 500 долларов США.

ГОСТ и стандарты

Сварка металлов регламентируется стандартом ГОСТ 2601-84, в котором четко определены основные термины и понятия, относящиеся к этой технологии. Применение данного метода в железнодорожной отрасли регламентируется дополнительно стандартом ГОСТ Р 57181-2016. Согласно данным стандартам, термитная сварка, также известная как термитная сварка, представляет собой процесс, в котором источником тепла служит термит — смесь железа, магния и алюминия, представленных в порошкообразной форме.

Во время сварки края соединяемых деталей плавятся благодаря выстрелу термита на рабочем месте. Термит служит источником тепла и наполнитель, необходимый для создания прочного соединения.

Термит, как правило, может самовоспламеняться, что делает данный метод возможным даже в вакууме или в среде, содержащей негорючие газы. Термохимический синтез во время данной сварки приводит к образованию теплового потока, температура которого может достигать 2400–2700 °C.

Сфера применения термитной сварки

Термитная сварка применяется для соединения деталей, изготовленных из стали, чугуна и хрупких сплавов, а также для нанесения защитных покрытий во время ремонта.

Этот процесс находит применение в таких отраслях, как машиностроение, металлургия, судостроение, а также в различных сферах металлургической промышленности.

Термическая сварка требуется, в частности, в следующих ситуациях:

• Для ремонта и восстановления крупных промышленных установок, таких как прокатные станы или кузнечные прессы;
• При создании крупных деталей и сложных конструкций в различных отраслях, включая элементы судов и коленвалы для двигателей;
• Для производства стержней, используемых в гидростанциях или дамбах;
• Для соединения рельсов и арматуры крупного диаметра;
• При сварке кабелей, тросов и других элементов.

Виды и используемые составы

Термитная сварка подразделяется на два основных типа:

1. Тигельная (алюминиево-термитная). Этот подтип используется для соединения кабелей и проводов небольшого диаметра. Состав термита на 70% состоит из железа и на 25% из алюминия. При сгорании оставшееся железо образует надежное соединение. Второй подтип применяется для наплавки при восстановлении рельсов. Эта технология эффективна для сварки чугуна без образования пустот, хотя для работы с алюминиевыми элементами она не подходит.
2. Муфельная сварка. В этом методе используется термит, основанный на магнии. При сгорании термит не растекается, а проникает в соединение, образуя тем самым бесшовное соединение.

Существуют различные техники применения термитной сварки:

1. Встык. Для начала проводят предварительную очистку стыков соединяемых деталей, после чего их оборачивают термитной пленкой. В процессе получения расплавленного металла из тигля этот металл заполняет зазор, создавая давление и соединяя элементы;
2. Промежуточный. Этот метод используется, когда требуется соединение под определённым углом. В этом случае предварительная обработка работ не требуется, так как расплавленный состав заполняет промежуток между деталями и застывает;
3. Комбинированный. Этот вариант объединяет два предыдущих метода и применяется для ремонта рельсов. В начале элементы соединяются встык, а затем шов снова проваривается;
4. Дуплексный. После заливки металла в стык производится его опрессовка для улучшения прочностных характеристик соединения.

Также существуют два основных типа технологий лазерной сварки, которые применяются при различных видах термообработки.

Наиболее часто используемый термит в производственных процессах состоит в основном из железа и 25% алюминия, однако могут быть использованы и другие компоненты, такие как флюс и добавки.

Существуют следующие комбинации элементов термита:

• 31% магния;
• 31% титана;
• 43% кальция;
• 21% кремния.

Другие смеси могут содержать оксид железа. Важно отметить, что состав смеси определяется конкретной областью применения термической сварки. Например, для соединения рельсов используется специальный термит.

Состав термитной смеси будет варьироваться в зависимости от того, где именно будет применяться термическая сварка. Например, для рельсов используется специализированный термит.

При соединении легированных сталей в состав термита часто добавляют ферритиниевые или феррованадиевые присадки. Если речь идет о сварке чугуна, то смесь должна содержать кремний. Правильный выбор компонента смеси позволяет значительно повысить качество получаемого сварного шва.