Приготовленную смесь необходимо поджечь для начала процесса термической сварки. Для этого создается температурный импульс около 1350 °C. Это происходит путем взрыва запальника, электрического разряда или поджигания специального шнура.
Что такое термитная сварка
Тепловое воздействие на отдельные части стальной конструкции позволяет получить высокопрочное соединение. Термитная сварка — хорошо известный и простой процесс, который легко может быть выполнен в домашних условиях мастерами с небольшим опытом.
Термитная или порошковая сварка ГОСТ 2601-84 — это вид сварки, при котором в качестве источника тепла используется термит. Используется для соединения рельсов, ECH и т.д. Термит представляет собой порошкообразную смесь различных металлических материалов, особенно алюминия, магния и железа.
Существуют различные виды термитной сварки:
- Тигельная (алюминиевотермитная);
- Муфельная.
Чайная сварка используется для создания контуров заземления и соединения электрических кабелей малого диаметра. Используется термитная смесь с соотношением алюминия и железа 23/70. Когда термит полностью сгорает, железо высвобождается и используется для соединения соединений. Сам процесс горения зависит от размера зерен порошка термита. При работе с медью или другими соединениями в порошок иногда добавляют соединения других металлов для повышения прочности соединения.
Алюминий используется, когда необходимо создать покрытие на поверхности определенной конструкции, при ремонте трамвайных путей или при работе с хрупкими материалами. Одним из главных преимуществ этой технологии является возможность сваривать чугун без швов.
Однако сварка в тисках не может быть использована для соединения алюминия, поэтому здесь применяется раструбная сварка. Особенностью раструбной сварки является то, что высокая температура плавления термитов способствует тому, что некоторые части алюминиевых соединений испаряются при прямом контакте. Поэтому для изготовления таких приспособлений необходимо использовать термитные колпачки или термитные патроны. Эти картриджи значительно облегчают работу с одножильными и многожильными кабелями. Они состоят из выступа с металлической формой. Разница между муфельным и тигельным типом заключается в том, что в процессе не образуются жидкие продукты припоя. При воздействии высоких температур магний не растекается по соединяемой поверхности, а впитывается в нее и образует бесшовное соединение.
Для алюминиевых кабелей перед термитной сваркой необходимо использовать флюс. Он растворяет оксидный слой, который препятствует сварке отдельных алюминиевых деталей, но может вызвать ржавчину на проводах. По этой причине данная техника очень редко используется профессионалами. Для соединения проводов этого типа соединения выполняются через кабелепровод или заполняющий стержень, в который вставляются концы проводов и нагреваются до нужной температуры.
Термитная сварка, содержащая магний, используется для обработки кабелей с небольшим сечением (телефонные кабели, интернет-кабели), различных электрических соединений и т.д. Для термита необходимо около 20% магния или алюминия в смеси и 80% железа (его шлак). Основным источником кислорода в этом процессе является оксид железа, а тепло выделяется чистым металлом.
Процесс
Для сварки термитов требуется специальное оборудование. Это:
- Тигель, оборудованный сливом;
- 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;
- Приспособления для поддержки и зажима свариваемых конструкций;
- Резак, пила по металлу, горелка для инвертора, термометр;
- Прочие дополнительные инструменты (абразивный круг, металлическая щетка).
Давайте рассмотрим пример термитной сварки на алюминиевом основании. Для воспламенения такого пороха необходима температура не менее 1300 градусов. Под его воздействием металлические структуры испаряются, и на их поверхности образуются микротрещины. Нагретый алюминий способен не только восстановить металл, но и обеспечить прочное и постоянное соединение между отдельными частями. Соединяемые детали закрепляются в пресс-форме, которую можно изготовить с помощью местных инструментов или купить в специализированном магазине. Детали свариваются в соответствии с выбранной формулой, охлаждаются и очищаются от краски.
Термитная сварка рельсов, кабелей и т.д. производится следующим образом:
- С промежуточным литьем;
- Впритык;
- Комбинированная;
- Дуплекс.
Во время промежуточного литья порошок термита превращается в жидкий металл при высоких температурах. Смесь, полученная при сварке плавлением, обладает теми же свойствами, что и ее твердая форма (порошок). В этом процессе собранные части индивидуальной стальной конструкции закрепляются в специальной форме. Термит заливается в форму, металлические части расплавляются и соединяются вместе. Следует отметить, что система двойного литья очень похожа на промежуточное литье. Процесс идентичен, за исключением того, что после заливки термита в форму и его застывания соединение дополнительно прессуется.
Термитная сварка в мембранных швах используется для соединения различных пластин, катодных и дренажных трубок и других подобных элементов. Перед началом работы конструктивные детали обжигаются в печи, а термит обжигается в другом тигле. Затем металлическая конструкция прессуется с обожженным термитным порошком и сваривается. Эта техника требует тщательной обработки краев и готовых панелей, поэтому ее редко используют в домашних условиях.
Рельсы, переключатели и т.д. свариваются комбинированным методом. Это комбинация сварки и литья. Рельсы обрезаются перед началом работы, чтобы не создавать острых краев. Стальная пластина вставляется между отдельными секциями рельса и запрессовывается в рельс с помощью высокопроизводительного пресса. В этом месте образуется небольшой зазор, в который под давлением заливается термит. После затвердевания шов подвергается дальнейшей обработке и сваривается.
Видео: Как выполнить сварку термитом https://www.youtube.com/watch?v=VMUOrfl-JcY
Техника безопасности
Правила показывают, что, несмотря на кажущуюся простоту, сварка термитов — сложная и опасная работа. Давайте рассмотрим требования безопасности:
- Термитный порошок может храниться только в отапливаемых, проветриваемых помещениях;
- Нельзя использовать влажный термит;
- Если работы по сварке проводятся вне помещения, то место стыка от снега, грязи и других инородных тел очищается в диаметре 50 сантиметров;
- Проводить сварку нельзя, если столбик термометра опустился ниже 10 градусов;
- Нельзя зажигать шихту от дуги;
- 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;
- Сварщик обязательно должен быть одет в специальный костюм.
Оборудование для термитной сварки можно приобрести в специальном магазине, цена зависит от типа и марки излучателя. В Воронеже и Красноярске, например, цена такого сварочного аппарата начинается от 500 долларов.
ГОСТ и стандарты
Сварка металлов регламентируется ГОСТ 2601-84, в котором определены основные термины и понятия. Применение данного метода в железнодорожной отрасли регламентируется ГОСТ Р 57181-2016. Термитная сварка (или термитная сварка) — это процесс, в котором источником тепла является термит (смесь железа, магния и алюминия в виде порошка).
Края соединяемых деталей расплавляются при выстреле термита на рабочем месте. Он является источником тепла и наполнителем.
В процессе сварки термит может самовоспламениться. При сгорании выделяется кислород, что позволяет проводить сварку в вакууме или в среде с негорючими газами. Термический синтез способствует образованию теплового потока, температура которого достигает 2400-2700 °C.
Сфера применения термитной сварки
Этот процесс используется для соединения деталей из стали, чугуна и хрупких сплавов, а также для нанесения покрытий при ремонте.
Он используется в машиностроении, металлургии, судостроении, металлургической промышленности и т.д.
Термическая сварка требуется, в частности, в следующих случаях:
- ремонт и восстановление крупногабаритного оборудования, например прокатного стана, кузнечного пресса и т.д.;
- создание крупных деталей и сложных конструкций в разных отраслях (элементов судов, коленвалов для моторов и др.);
- производство стержней для гидростанций, дамб;
- соединение рельс и арматуры крупного диаметра;
- сварка тросов, кабелей и т.д.
Виды и используемые составы
Термитная сварка подразделяется на 2 основных типа:
- Тигельная (алюминиево-термитная). Первый подвид используется для соединения кабелей и проводов небольшого диаметра. Термит на 70% состоит из железа и на 25% — из алюминия. Когда он сгорает, оставшееся железо образует надежное соединение. Второй подвид применяют для выполнения наплавки при восстановлении рельс. Он позволяет сваривать чугун бесстыковым способом, но для работы с алюминиевыми деталями не подходит.
- Муфельная. Здесь используют термит на основе магния. При его сгорании происходит не растекание, а впитывание состава в стык. Так образуется бесшовное соединение.
Существуют различные техники применения этого вида сварки:
- Встык. Проводят зачистку стыков соединяемых деталей, после чего их оборачивают термитной пленкой. Когда металл из тигля расплавляется, он заполняет зазор и сдавливает поверхности между собой.
- Промежуточный. Применяют, когда надо соединить детали в нужном ракурсе. При этом предварительная подготовка поверхностей не требуется. Расплавленный состав заполняет расстояние между деталями и застывает.
- Комбинированный (объединяет 2 предыдущих варианта). Используют для ремонта рельс: сначала их соединяют встык, затем повторно проваривают образовавшийся шов.
- Дуплекс. После заливки металла в стык проводят его опрессовку.
Существует два основных типа технологий лазерной сварки, используемых при различных видах термообработки.
Наиболее часто используемый термит состоит в основном из железа и 25% алюминия, но могут использоваться и другие компоненты (флюс, добавки, железо).
Существуют такие комбинации элементов:
- на 31% из магния;
- на 31% из титана;
- на 43% из кальция;
- на 21% из кремния.
Другие смеси состоят из оксида железа.
Состав смеси зависит от того, где будет применяться термическая сварка. Для рельсов используется специальный термит.
При соединении легированных сталей в термит добавляют ферритиниевые или феррованадиевые присадки. При сварке чугуна смесь должна содержать кремний. Правильный выбор смеси позволяет получить высококачественный шов.
