„Thermit“ suvirinimas: veikimas, sąranka ir variantai

Perskaičius šį straipsnį, sužinosite apie: - 1. Įvadas į suvirinimo įrenginį 2. „Thermit“ suvirinimo principas 3. Įranga, sąranka ir valdymas 4. Variantai.

„Thermit Welding“ įvadas:

Tai procesas, kuriame aliuminio miltelių ir metalo oksido, vadinamo „Thermit“, mišinys užsidega, kad gautų reikiamą išlydyto metalo kiekį egzotermine nesmurtine reakcija. Tokiu būdu pagamintas perkaitintas metalas pilamas į norimą vietą, kuri dėl kietėjimo sukelia suvirinimo jungtį. Taigi tai yra liejimo Cum suvirinimo procesas.

Šis procesas nuo 1895 m. Naudojamas bėgių sujungimui vietoje ir sunkiųjų liejinių remontui bei gelbėjimui. Vis dėlto šis procesas lėtai nenaudojamas dėl savo didelių kaštų ir dėl efektyvesnių, labai mechanizuotų ir pigesnių procesų, pvz., Blykstės suvirinimo ir suvirinimo elektrošoliais.

Thermit Welding veikimo principas:

Termocheminė reakcija, kuri vyksta termitui užsidegus, grindžiama šia pagrindine lygtimi:

Metalo oksidas + Al (milteliai) → Metalas + Al oksidas + šiluma …………. (15.1)

Ši reakcija gali būti pradėta tik tada, kai mišinys užsidega specialiu uždegimo milteliais arba uždegimo strypu. Geležies oksido turinčio termo mišinio užsidegimo temperatūra yra apie 1200 ° C.

Nors metalo oksidas, naudojamas „Thermit“ suvirinimo procese, paprastai yra geležies oksidas, tačiau vario, nikelio, chromo ir mangano oksidai taip pat gali būti naudojami, kad būtų gautos šios reakcijos ir atitinkamos teorinės temperatūros.

i) su geležimi:

ii) su variu:

(iii) su nikeliu:

(iv) „Chromium“ :

v) su manganu :

Pirmasis iš šių reakcijų dažniausiai naudojamas termitiniam suvirinimui. Tokiame mišinyje paprastai yra 3 masės dalys geležies oksido ir viena aliuminio miltelių dalis. Užsidegus jis sukuria teorinę 3090 ° C temperatūrą ir yra netinkamas, nes aliuminio garai siekia apie 2500 ° C. Todėl būtina sumažinti šią temperatūrą iki maždaug 2480 ° C darbinės ribos, pridedant nereaguojančias sudedamąsias dalis, pvz., Plieno laužą.

Tačiau išlydyto metalo temperatūra neturi būti sumažinta žemiau maždaug 2100 ° C, nes Al 2 O 3 kietėja maždaug 2040 ° C temperatūroje. Geležies lydinių pavidalo lydymo elementai gali būti dedami į termitinį mišinį, kad gautų norimą išlydyto metalo sudėtį.

Tačiau apskaičiuojant suvirinimo termito mišinio masę, atsižvelgiama tik į geležies oksido ir aliuminio miltelių masę. Į termitų mišinio apskaičiavimą neįtraukiami kompozicijos ir temperatūros koregavimo papildymai. Taigi 50 kg metalo oksido ir aliuminio miltelių mišinio, į kurį pridėta 15 kg metalų ir lydinių, vadinami 50 kg termito.

„Thermit“ reakcija yra nesprogus ir baigiama per mažiau nei dvi minutes, nepriklausomai nuo jų kiekio.

Išskyrus aukštą termitinės medžiagos grynumą, aliuminio buvimas labai skatina greitą branduolį ir mažą grūdelių dydį; tačiau maksimalus plieno aliuminio kiekis yra tik 0, 7%

„Thermit Welding“ įranga, įrengimas ir valdymas:

Pagrindinis termitinio suvirinimo panaudojimas yra bėgių sujungimas vietoje ir sunkiųjų komponentų remonto suvirinimas. Kiti šio proceso panaudojimo būdai yra armavimo strypų suvirinimas ir spalvotųjų elektros laidininkų sujungimas.

Įrenginiai ir sąrankos, pateiktos čia, yra specialiai skirtos šioms programoms:

1. Bėgių suvirinimas:

15.1 pav. Parodyta standartinė bėgių sujungimo vieta vietoje, siekiant sumažinti triukšmą dėl didelio greičio traukinių judėjimo. Anglies kasyklose krovininis kelias dažnai suvirinamas, kad sumažėtų anglies išsiliejimas dėl netolygių bėgių. Panašiai krano bėgiai yra suvirinti, kad būtų sumažintas jungtinis pastatų techninis aptarnavimas ir vibracija dėl pernelyg didelių apkrovų turinčių ratų judėjimo per jungtis.

Galimi mišiniai, skirti suvirinti visų tipų bėgius, kurių dauguma yra pagaminti iš C-Mn plieno, nors taip pat naudojami Cr, Cr-Mo, Cr-V ir Si-legiruotieji plieniniai bėgiai. Standartinei reakcijai už 1000 g termitą gaunama 476 g šlako, 524 g plieno ir 181500 kalorijų šilumos.

Geležies oksidas, gautas kaip malūnų skalė, pridedamas prie aliuminio miltelių ir kitų ingredientų, siekiant kontroliuoti reakciją, taip pat galutinę išlydytos medžiagos sudėtį.

Metalo, susikaupusio bėgiams sujungti, sudėtis paprastai yra tokia:

Į tiglį įdedamas reikalingas šilumos kiekis, paprastai prieinamas audinių maišeliuose, kuris yra pritvirtintas prie vieno iš bėgių ir gali būti perkeliamas į norimą padėtį judant išilgai apskritimo.

Suvirinama jungtis yra padengta molio formos dalimis, kuri yra iš anksto pagaminta suvirinti standartinius bėgių dydžius, kurių šaknies tarpas yra 20-35 mm. Forma yra taip suderinta, kad jos centras sutaptų su tarpo tarp bėgio galų centru. Skirtingos pelėsių dalys yra sujungtos su vietoje pagaminta molio glaistu.

Tokiu būdu paruoštas pelėsis turi ventiliacijos angas, stovus ir vartus, kaip nurodyta įprastoje liejimo praktikoje; be to, taip pat pateikiamas išankstinio pašildymo vartai, kaip parodyta. Bėgių pašildymas atliekamas naudojant specialiai suprojektuotą degiklį, kuris veikia su žibalu arba benzinu kartu su oro slėgiu. Bėgiai paprastai yra pašildomi iki 600–1000 ° C temperatūros, kuri paprastai tikrinama arba nuo bėgių spalvos, ar tiksliau, naudojant terminius lazdas.

Pasiekus pageidaujamą pašildymo temperatūrą, degiklis ištraukiamas ir pripildymo skylė uždaryta smėlio kamščiu; ugniai atsparus tiglis, turintis termitinį įkrovą, yra perkeliamas į padėtį virš pelėsių.

Tada įkrovimas užsidegamas naudojant šildomą geležinį strypą arba patogiau įterpiant apšviestą ugnies krekingą (Phuljhari) į termitinį mišinį. Kartais termitiniai mišiniai užsidega, įdedant pusę arbatinio šaukštelio specialaus uždegimo miltelių, daugiausia sudarytų iš bario peroksido.

Mišinys, užsidegęs karšta juosta, pasiekia 1100 - 1300 ° C temperatūrą, kuri yra pakankama užsidegti termitinį mišinį. Prieš pat uždegimo laiką į termostatą neįpilama uždegimo miltelių. Tokiu būdu užsidegęs egzoterminė reakcija nėra smurtinė. Nepriklausomai nuo įkrovos dydžio, reakcija baigiama per 30 sekundžių iki 2 minučių. Dėl didelių skirtumų tarp išlydyto metalo ir šlako specifinių gravitacijų du duonos sluoksniai išskiriami, kai šlakas plaukioja ant viršaus ir taip apsaugo išlydytą metalą nuo atmosferos dujų reakcijų.

Kai reakcija bus baigta, užsukimas atliekamas greitai pakeliant kaiščio kaištį aukštyn plokščiu plieniniu strypu. Tačiau kartais tiglio dugne naudojamas savaiminis užsikimšimas. Tokiu būdu lydytasis metalas, gautas užsiliepsnojant įkrovą, lydosi sandariklį ir supilamas iš tiglio dugno į formą, kad tekėtų į tarpą tarp jungiamųjų bėgių.

Šlakas, esantis virš lydyto metalo tiglio srautuose, išlieka ir nepasiekia formų ertmės ir todėl lieka viršuje, kur jis kietėja. Kai metalas sukietėja, pelėsiai sulaužomi ir išmesti. Plieno perteklius jungtyje pašalinamas padažu naudojant pneumatinius arba rankinius kaltus, o jungtis yra suteikiama norima forma dar karšta. Jei reikia, suvirinimas suvirinamas rankomis.

2. Veido remontas:

Svarbi termiškai suvirinimo sritis yra sunkiųjų liejinių remonto suvirinimas. Tokie įrenginiai yra ne kartą pasikartojantys, todėl paprastai negalima naudoti iš anksto pagamintų formų. Taigi, kiekvienas suvirinimas turi būti formuojamas taip, kad atitiktų komponentų formą.

Pirmasis esminis žingsnis, ruošiant termostatinio suvirinimo jungtį, yra kruopščiai išvalyti jį oksidacetilės liepsna, po to sumaišyti, kad pašalintų pašalines medžiagas nuo ruošinio. Plotas iki maždaug 15 cm iš abiejų pusių išilgai lūžio, kurį reikia suvirinti, turi būti kruopščiai išvalytas. Tarp suvirinamų dalių paliekama spraga, apskaičiuota pagal empirinį santykį (7 A) 1/3 mm, kur A yra kiekvieno suvirinamo komponento paviršiaus plotas.

Po to, kai dalys yra išvalytos ir tinkamai išdėstytos, geltonas vaškas yra paruoštas, kad užpildytų tarpą ir suteiktų tikslią formą. Šiam modeliui gaminti naudojamas šildomas vaškas plastikinėje būsenoje. Tuomet aplink modelį pastatomas smėlio pelėsis, įdėjus tinkamą liejimo dėžutę, kurioje yra liejimo smėlis.

Būtini mediniai raštai yra naudojami, kad būtų galima išlieti ir išgydyti vartai, ir stovai visuose aukštuose taškuose ant jungties Kai du vienodo dydžio elementai suvirinami kartu, šildymo vartai „yra viduryje ant vaško modelio. Tačiau, kai nevienodos dalys šildymo vartai yra nukreipti į didesnę sekciją, kad, kiek įmanoma, būtų užtikrintas vienodas dviejų dalių šildymas.

Pelės viršūnėje yra tuščiavidurė dalis, skirta surinkti šlaką. Būtina rūpintis, kad smėlis gerai išstumtų, kad būtų užtikrintas aukštas liejimo smėlio ir vaško sąlytis. Liejimo smėlis, naudojamas formai gaminti, turi turėti aukštą atsparumą ugniai, didelį pralaidumą, pakankamą šlyties stiprumą ir neturėti mažos lydymosi temperatūros molio sudedamųjų dalių.

Išankstinis pašildymas atliekamas naudojant specialiai sukurtą degiklį, kuris patogiai padedamas į šildymo vartus. Šildymo pradiniame etape tikslas - ištirpinti vaško modelį, todėl šiluma yra palaipsniui naudojama. Kai vaškas išstumiamas iš formų, šiluma palaipsniui didėja, kad iš anksto pašildytų suvirinamus veidus ir visiškai išdžiovintų pelėsius, kad būtų išvengta poringumo. Išankstinis pašildymas tęsiamas, kol suvirinamos dalys šildomos iki 815–980 ° C temperatūros.

Baigus išankstinį pašildymą, degiklis ištraukiamas ir šildymo vartai užblokuojami plieniniu strypu, pritvirtintu formavimo smėliu.

Termometrinis mišinys, dedamas į ugniai atsparaus kūgio formos tiglį, užsidega, kaip aprašyta bėgių suvirinimo skyriuje. Kartais prie įkrovos pridedama mažai anglies plieno štampavimo, siekiant padidinti pagaminto lydyto metalo kiekį.

Termitų mišinio, reikalingo jungčiai, kiekį galima apskaičiuoti naudojant šiuos santykius:

Q = M / 0, 5 + 0, 01 S ………. (15.2)

Kur:

Q = reikalingo termito kiekis, kg,

M = išlydytas metalas, reikalingas jungtiniam tarpui užpildyti ir 10% nuostoliams, kg,

S = plieno perforavimo procentas, kuris turi būti įtrauktas į įkrovą.

Maždaug 25 kg termitų yra reikalingi kiekvienam vaško kilogramui.

„Thermit“ mišinys gali būti suprojektuotas taip, kad gamintų konkrečius suvirinimo metalų nuosėdas.

Įprastas švelnaus plieno ir vidutinio anglies plieno suvirinimo termito analizė yra:

C = 0, 20–0, 30%

Mn = 0, 5-0, 60%

Si = 0, 2 - 0, 50%

Al = 0, 07–0, 18%

Fe = Likusis

Thermit taip pat gali būti suprojektuotas naudoti atspariems dilimui plienams ir suvirinimo anglies plienams. Paprastai naudojamo termostato mechaninės savybės yra maždaug tokios pačios, kaip ir lengvo plieno. Lydmetaliui suvirinti termitą galima pagaminti pridedant ferosilicį.

„Thermit“ mišinį gali užsidegti bet kuris iš dviejų anksčiau aprašytų būdų suvirinimo sekcijoje, ty naudojant pradinius miltelius, kurie gali būti užsiliepsnojami atitikimo lazdele, dujiniu žiebtuvėliu arba karšto geležies lazdeliu arba alternatyviai naudojant gaisro krekingo įrenginys.

Išnykus reakcijai, išlydytas metalas užsikimšęs, paspaudus prispaudimo kaištį, staigiai padidėja smūgis. Išlydytas metalas teka į formą, kad užpildytų jungtį.

Paprastai pelėsiai sunaikinami ir suvirinimas pašalinamas iš vartų ir stovų, naudojant deguonies-acetileno pjovimo degiklį, po to apdorojant arba šlifuojant. Kai tik įmanoma, visas suvirinimas išlyginamas, kad būtų sumažintas.

„Thermit“ suvirinimas daugiausia naudojamas didelių komponentų, pvz., Vairo rėmų, sraigto velenų, plieno valcavimo staklių, velenų ir statramsčių remontui. Jis taip pat naudojamas stiebo formų remontui, pjaustant pelės apačią ir visiškai jį atstatant terminiu metalu.

3. Suvirinimo armatūra:

Suvirinimo armatūros gamybai dviejose pusėse iš anksto pagaminta forma, pagaminta korpuso formavimo arba CO 2 proceso metu, yra pritvirtinta prie suvirinamų strypų galų, kaip parodyta 15.2 pav. Tuomet pelėsiai susmulkinami su asbestu ir smėliu, kad būtų išvengta išlydyto metalo nutekėjimo.

Tiglio plyšimo anga uždengiama horizontaliu uždarymo disku, prieš jį įkraunant termitiniu mišiniu. Baigus reakciją, plienas ištirpsta per uždarymo diską, kad užpildytų tarpą tarp strypų. Armatūros strypai gali būti suvirinti bet kurioje padėtyje šiuo būdu, o tokių juostų suvirinimo horizontalioje konfigūracijoje nustatymas pateiktas 15.3 pav.

4. Suvirinimas Elektros laidininkai :

Aluminoterminis suvirinimas naudojamas varinių laidų arba kabelių linijų sujungimui naudojant 15.4 pav. a). Degant mišiniui, reakcijos, gautos pagal (15.5) ir (15.6) lygtis, sudaro apie 98% grynojo vario.

Reakcija baigiama per 1–5 sekundes, o taip susidaręs išlydytas varis perkaitinamas su šlaku. Išlydyto metalo sudėtis gali būti pakeista, kad atitiktų metalus, kuriuos reikia sujungti, pridedant tinkamo mišinio miltelių arba strypelių pavidalu. Užbaigtas suvirinimas pateiktas 15.4 pav. b).

Šį procesą galima naudoti ne tik sujungiant elektros laidininkus, bet ir varinius laidininkus sujungiant su plieniniais bėgiais, kad būtų galima jungtis prie žemės. Tokiam naudojimui grafito formą slopina prie bėgio norimame skyriuje. Gali būti pakartotinai naudojamas po to, kai baigsite darbą, pašalinant šlaką iš jo.

Thermit suvirinimo proceso variantai :

Be jau aprašytų programų, termitinis suvirinimas naudojamas ir didelių konstrukcijų dalių surinkimui, laivų statybai, stambiems alkūniniams velenams ir sraigto velenams panaudoti iki 3000 kg termitinio įkrovimo. Tačiau, nepaisant tam tikrų aiškių pranašumų, procesas lėtai išeina iš naudojimo ir dažniausiai pakeičiamas blykstės suvirinimu, skirtu bėgiams sujungti, ir elektrostaginio suvirinimo, skirto sunkiam statybai.

Vienintelis įprastinio „Thermit Welding“ varianto variantas yra tai, kas vadinama slėgio termometru.

Suvirinimas slėgio termometru:

Šiame procese naudojamas tik termitinės reakcijos šiluma, skirta šilumos fazių suvirinimo komponentų galams šildyti; nereikalaujama, kad reakcijos liekamieji produktai būtų įtraukti į bendrą sąsają. Todėl planuojama, kad reakcijos produktai būtų apsaugoti nuo ruošinio be pernelyg mažo šiluminio efektyvumo.

Šiame procese dvi vienodos medžiagos, turinčios lygias plotas jungtinėje sąsajoje, ilgis yra suderintas ašiniu būdu; jų galai šildomi iki pageidaujamos temperatūros termitinės reakcijos produktais, o po to jie suspausti kartu kontroliuojamame slėgyje, kad susidarytų vientisas fazinis suvirinimas. 15.5 pav. Matyti, kad vamzdis yra suvirintas slėgiu, užsandarinant jungtį su pastoviu formu, taip sudarant sąlygas perkaitintam plienui ir šlakui tekėti aplink vamzdį, kad būtų naudojamas kaip suvirinimo šilumos šaltinis.

Tinkamai suprojektuotas gnybtų mechanizmas naudojamas priveržti vamzdžių galus, po šildymo, kad būtų pasiektas suvirinimas. Tačiau šis šildymo išdėstymas tinka tik nedideliems skerspjūvio plotams. Didesnių jungčių paviršiai gali būti išdėstyti nedideliu atstumu, o aplink juos laikomas nuimamas pelėsis.

Tarpas tarp veidų ir likusios formos yra užpildytas termitu ir reakcija pradėta. Reakcijos produktams leidžiama išlikti padėtyje, kol pakankama šiluma perkeliama į jungiamuosius veidus. Tada pelėsių ir reakcijos produktų lankas pašalinamas, o du veidai kartu sujungiami, kad būtų pasiektas kietojo kūno suvirinimas.

Nė vienas iš šių metodų negali sukurti nuosekliai vienodų kokybės suvirinimo siūlių ir todėl retai naudojamas; net ir labai suvirinamoms medžiagoms, tokioms kaip lengvas plienas. Be to, slėgio termitinio suvirinimo kaina yra pernelyg didelė, todėl paprastai vengiama.