Что такое термитная сварка

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»).

Термит в быту. Термитный карандаш (сварка без сварочного аппарата)

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.

Примечание.

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).

One thought on “ Термитная сварка. Применение в промышленности и быту. Термитный карандаш ”

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Что такое термитная сварка. Виды и область применения

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

Область применения

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

Технология термитной сварки

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

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

Разновидности термитной сварки

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

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

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

Термитная сварка осуществляется четырьмя способами:

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

Оборудование

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

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

Особенности термитной сварки проводов

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

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

Особенности использования термитной сварки

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

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

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

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

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.

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.

Технология и особенности термической сварки

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.

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.

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.

Термитная сварка электрохимической защиты трубопроводов

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.

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.

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.

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.

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

Дефекты

Причины образовании дефектов

Способы устранения дефектов

I .Низкая прочность сварного соединения, вывод отрывается от трубы при сгибании или при удалении шлака.

Некачественная зачистка поверхности трубы и конца привариваемого вывода. В формирующуюся полость тигель- формы попала термитная смесь.

Тщательно зачистить место приварки и конец вывода. Сварку повторить.

Проверить плотность соединения графитовых вкладышей тигель- формы и прилегание мембраны.

2.Форма термитного контакта неправильная, недостаточное количество наплавленного металла, в тигель- форме образуется пробка из металла и шлака.

Плохо перемешана термитная смесь, расслоение состава. Термитная смесь отсырела.

Тщательно перемешать термитную смесь перед засыпкой тигель-форму. Термитную смесь просушить.

3. Наплавленный металл пористый.

В тигель-форму попала влага. Влага на трубе или на привариваемом конце вывода.

Просушить тигель- форму. Удалить влагу со свариваемых элементов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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 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.

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.

Правила безопасности

Несмотря на то, что данная технология достаточно проста в применении, все же работа с химически активными составами – опасна. Поэтому, выполняя сварочные работы, необходимо строго соблюдать все правила и требования техники безопасности. Во-первых, хранить порошки надо исключительно в сухих и хорошо отапливаемых помещениях, поскольку сырость и влага могут негативно сказаться на состоянии составов. Непосредственно сам процесс соединения термитами должен осуществляться с использованием только сухих порошков. Выполнять процедуру можно лишь при температуре от 10 °С. И еще одно обязательное условие – это очистка и обезжиривание участков соединения.

В заключение отметим, что такая процедура, как термитная сварка, не отличается особой сложностью. Самое главное, как и в других видах сварочных работ, строго соблюдать все требования, предъявляемые к этому процессу. И тогда, результат в виде качественного и прочного шва, несомненно вас порадует.