Термитная сварка – от стыковки рельсов до соединений телеграфных проводов

Свое начало история термитной сварки ведет с 1859 года, когда русский ученый Н.Н.Бекетов дал описание открытой им алюминотермитной химической реакции. В процессе реакции выделяется большое количество тепла, поэтому от греческого therme (тепло, теплота) было образовано название реакции – термитная. В 1898 году немецкий ученый Г. Гольдшмидт запантетовал и отработал для промышленного применения термитную сварку рельсов. В России этот способ впервые применили в Москве в 1915 году при сварке 126 первых трамвайных стыков.Стык рельсов

Преимущества

Свое развитие термитная сварка получила благодаря следующим позитивным факторам:

  • Полная независимость от электроэнергии и газа;
  • Простота и доступность технологии;
  • Отсутствие сложного технологического оборудования;
  • Возможность выполнения работ в линейных или полевых условиях монтажным персоналом, работниками ремонтных и эксплуатационных служб.

Принципы работы

Термитной сваркой называют способ сварки, использующий тепло сжигаемой специальной смеси. Смесь порошкообразная, в ее состав входят:

  • Оксиды железа в виде железной окалины;
  • Порошкообразный алюминий или
  • Порошкообразный магний.

Термит на основе алюминия используется для соединения стальных и чугунных изделий, на основе магния – для соединения телеграфных и телефонных проводов или жил кабелей.

Термитная сварка входит в обширный класс термической сварки, к которому относят технологии получения неразъемных соединений местным проплавлением, используя энергию тепла. В зависимости от способа получения тепла выделяют следующие технологии термической сварки:

  • Электродуговая сварка, использующая тепло электрической дуги;
  • Газовая сварка, для которой используют тепло сгорания газовых смесей;
  • Термитная сварка, обеспеченная теплом сжигания термитной смеси;
  • Электрошлаковая сварка, использующая тепло при прохождении электротока по расплавленному металлу;
  • Лазерная сварка, использующая энергию фотонного луча.

Само понятие термит в современной технике принято относить к порошкообразной смеси алюминия, реже магния, с оксидами металлов, чаще всего – железо. Термит с использованием оксида железа называется железоалюминиевый. Горение его протекает при температуре в пределах 2700 градусов Ц, что вполне достаточно для плавления железосодержащих сплавов.

Выделенное тепло сохраняет металл в перегретом жидком состоянии довольно длительное время, что позволяет применять расплав в технологических целях. От обычного процесса горения реакция термитного горения выгодно отличается тем, что способна протекать даже в вакууме, так как она поддерживается кислородом, содержащимся в окислах реагирующих металлов.

Разновидности современной термитной сварки

В настоящее время нашли применение четыре основных вида термитной сварки металлических изделий:

  • Метод промежуточного литья;
  • Прессовый метод;
  • Дуплекс-метод;
  • Комбинированный метод.

Метод промежуточного литья

Схема 1На схеме сварки рельсов этим методом (рис. 1) показаны:

  • Поз. 1 – тигель для заполнения термитной смесью для последующего протекания реакции;
  • Поз. 2 — термитная смесь, соответствующая составу рельса;
  • Поз. 3 – сварочная форма;
  • Поз. 4 – огнеупорная предохранительная пластина;
  • Поз. 5 – рельс под сварку

Методом промежуточного литья пользуются при работах на ж/д и городских трамвайных линиях.

Прессовый метод

Этот метод более универсальный, его используют не только для соединений рельсов, но и для термитной сварки проводов линий связи и силовых передач.Схема 2

На рис. 2 показана схема прессового метода.

  • Поз. 1 –тигель;
  • Поз. 2 -продукты термитной реакции;
  • Поз. 3 – сварочная форма;
  • Поз. 4 – условное изображение стыков рельсов или проводов.

Дуплекс-метод

При использовании дуплекс-метода между торцами стыкуемых изделий присутствует зазор, подлежащий заполнению продуктами термитной реакции (см. рис. 3).Схема 3

  • Поз. 1 –тигель;
  • Поз. 2 –смесь для термитной реакции;
  • Поз. 3 — сварочная форма;
  • Поз. 4 – стык, собранный с зазором.

Комбинированный метод

Схема комбинированного метода показана на рис. 4. Здесь:Схема 4

  • Поз. 1 –тигель;
  • Поз. 2 –смесь для термитной реакции;
  • Поз. 3 – сварочная форма;
  • Поз. 4 – промежуточная пластина в зазоре;
  • Поз. 5 – свариваемый рельс.

Термитная сварка рельсов

РисунокСущность этого технологического процесса практически не меняется уже свыше сотни лет:

  • Концы рельсов устанавливают с зазором 24-25 мм, выравнивают по вертикали и горизонтали;
  • Специальные огнеупорные литейные формы устанавливают на зазор;
  • Места контакта литейных форм с рельсами уплотняются по периметру песком или другим составом;
  • Над формами размещают подготовленный тигель;
  • В тигель засыпается термитная смесь, соответствующая по составу свариваемым рельсам;
  • Она поджигается термитной спичкой или другим специальным запалом;
  • Термитная реакция протекает 25-30 секунд. Ее результат – продукты реакции (сталь и шлак), которые в жидком состоянии заливаются в выставленный сварочный зазор;
  • Расплавленная сталь заполняет объем между рельсами, избыток шлака выводится за пределы сечения;
  • По истечении времени, необходимого для кристаллизации стали, концы рельсов свариваются;
  • Формы по окончании кристаллизации разбираются;
  • Сварной стык шлифуется по горячему металлу (предварительная шлифовка);
  • После остывания стык шлифуется окончательно уже с соблюдением требований к допускам по геометрии профиля рельса.

Термитная сварка в быту

Термитная сварка в домашних условиях выручает умельцев, когда, например, нужно что-то отремонтировать в гараже, не используя электросварку или газовую сварку. Модные в наше время термитные карандаши решают проблемы соединения металлов на даче или ремонта автомобиля в дороге.

Для поджигания термита требуется много тепла, спичкой его не подожжешь. Кроме специальных запалов, продающихся в торговых сетях, иногда используют бенгальские огни, горение которых протекает при температуре 1100 градусов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*