Приступая к термитной сварке чугунных деталей, вы должны знать о повышенной чувствительности чугуна к изменениям температуры. Когда чугун нагревается выше критической точки и охлаждается со скоростью более 149^ в минуту, он становится хрупким.
Суть процесса термитной сварки, виды, преимущества и недостатки
( 1 голос, в среднем: 3 из 5) Сварка — это уникальный процесс соединения металлов на уровне поперечного сечения, сплавляя детали вместе. Существует несколько способов сделать это, и один из них — сварка термопрессом. При термитной сварке свариваемый металл нагревается термитом, который представляет собой порошкообразную смесь магния или алюминия и железного лома. Получается соотношение 37% алюминия и 37% оксида железа, или больше, если требуется. При воспламенении эти металлы выделяют много тепла, а железный лом служит источником кислорода. Нагретая термитная смесь заливается в свариваемый вакуум и выдерживается некоторое время, в течение которого происходит рекристаллизация металлов. Сварка термитом под давлением обеспечивает очень прочное соединение металлов, способное выдерживать большие нагрузки. Этот вид сварки успешно используется для соединения чугунных и стальных деталей, таких как железнодорожные рельсы, заварки трещин, сварки труб и ремонта труб с поверхностным покрытием. Она также используется для оконцевания алюминиевых жил и для подключения к линиям электропередач.
Кратко об истории развития
Термическая сварка впервые была использована для ремонта рельсов в 1915 году. В течение 8 лет все трамвайные эстакады в столице ремонтировались исключительно этим методом, с использованием импортных концевых деталей. В 1925 году русский инженер Михаил Александрович Карашев запатентовал отечественный термитник и организовал его производство в Москве.
Благодаря отечественному термиту, который был намного лучше импортных вариантов, сварка рельсов была более качественной, а сварка длилась намного дольше. В результате на трамвайных линиях было отремонтировано более 100 тысяч стыков.
В то время существовало два метода ремонта: метод зачистки и комбинированный метод. Первый метод быстро выходил из строя под постоянным напряжением, поэтому от него отказались и стали использовать двойное литье путем формовки расплавленного металла.
Качество неуклонно улучшалось — за 10 лет эксплуатации количество трещин в стыках не превышало 0,8%, поэтому аналогичные методы были использованы при строительстве Московского метрополитена. Оригинальная методика применялась для соединений труб высокого давления, изготовленных из особо прочной легированной стали. Термит использовался для ремонта люков большого диаметра и других крупных металлических деталей
Что это такое?
Термитная сварка — это метод сварки металлических деталей с помощью термита (порошкообразного вещества, содержащего оксиды металлов и алюминия). По сути, это смесь порошков алюминия и магния, солей металлов и металлических добавок.
Термит используется в качестве источника энергии, необходимой для нагрева металла.
Преимущества и недостатки
Термитная сварка также известна как порошковая сварка. Порошковая сварка имеет множество преимуществ. К ним относится, например, качество сварных швов. Такие соединения достаточно стабильны и долговечны. Если порошкообразное вещество содержит алюминий, то они устойчивы к ржавчине. Термитная сварка по своей сути экономична. Процесс сварки не требует больших затрат энергии. Он оптимально прост и поэтому подходит не только для опытных сварщиков, но и для новичков. Работа не занимает много времени и может выполняться с помощью компактных инструментов.
Помимо преимуществ, термитная сварка имеет и свои недостатки. Например, перед сваркой требуется подготовка металла и кабеля (по очереди). Кроме того, за процессом сварки сложно следить. По этой причине часто приходится использовать бесшовное оборудование, с которым может работать не каждый мастер.
Способы термитной сварки и их характеристики
Существует четыре основных метода соединения металлов:
- Соединение встык. С технологической точки зрения, данный способ самый сложный и трудоемкий, так как требует тщательной зачистки поверхностей, которые будут соединяться. Существует необходимость применения термальной пленки, которой оборачивают стыкуемые детали. Это важное условие для предотвращения температурной деформации. Термит сжигается отдельно, после чего расплавленный состав заливается на стык и детали сильно сжимаются между собой для получения хорошего и прочного шва.
- Промежуточное литье. Данный способ принято считать самым простым и доступным. Он применяется, если детали закреплены в одном положении. В таком случае расплавленная термитная смесь просто заливается в промежуток между ними. Оплавление кромок приводит к их деформации и образованию неразъемной металлосвязи.
- Комбинированный метод. Это способ, соединяющий в себе особенности промежуточного литья и литья встык. Используется при соединении рельсов. Производится хорошая зачистка торцов, после чего между ними вставляются тонкие стальные пластины. Рельсы сильно сжимаются, а в зазор между ними заливается расплавленный термит. После полного остывания швы обваривают еще раз по всему периметру.
- Дуплекс. Это разновидность промежуточной сварки. Дополнением после внесения расплавленной смеси является интенсивное сжатие деталей.
Оборудование для термитной сварки
Для выполнения сварки различных материалов требуются следующие:
- Тигли из вольфрама или керамики с возможностью безопасного слива расплавленного материала.
- Струбцины и тиски, применяемые для сжатия и фиксации деталей.
- Набор специальных инструментов : ножовки по металлу, кислородный резак, газовая горелка, приемник для тигля, полосковый термометр.
- Дополнительные инструменты : проволочная щетка, шлифовальный круг. Применяются для зачистки швов и поверхностей.
- Формы и матрицы для отливок (одноразовые и многоразовые).
Оборудование
Несмотря на простоту метода, качественная термическая сварка требует соответствующего оборудования. Несмотря на простоту процесса, качественная сварка не всегда проста, но при ее выполнении вам понадобится:
- Тигель из керамики или тугоплавкого металла с устройством для безопасного слива расплава.
- 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.
- Устройства фиксации и сжатия деталей (струбцины разного размера, тиски).
- Термитный карандаш, используемый в домашних условиях для сварки и резки металлов.
- Комплект инструментов, состоящий из кислородного резака, газовой горелки, ножовки по металлу, полоскового термометра.
- Для зачистки поверхностей и швов нужно запастись абразивным кругом, металлической щёткой.
Оборудование для термитной сварки
Особенности термитной сварки проводов
Этот процесс используется для сварки одножильных и многожильных проводов из алюминия или меди. В отличие от механического соединения (скруткой, болтами и гайками), термитная сварка обеспечивает снижение электрического сопротивления в месте соединения за счет увеличения площади поперечного сечения. Перед сваркой концы проволоки очищают от загрязнений, затем обезжиривают растворителем или бензином и сушат.
Соединение осуществляется с помощью специальных термокассет, состоящих из пресс-формы и гильзы. Алюминиевые провода, в том числе со стальными жилами, соединяются с помощью стальной соединительной формы и алюминиевой гильзы. Для соединения медных проводов пресс-форма изготавливается из листовой меди толщиной до 1,5 мм, а гильза — из медно-фосфорного сплава. Тепло, необходимое для расплавления проводника и гильзы, вырабатывается термитной шайбой, прижатой к форме. Перед использованием внутренняя поверхность алюминиевой гильзы должна быть очищена металлической щеткой для удаления оксидного слоя.
Термитная склейка проводов
Особенности термитной сварки проводов
Этот процесс используется для сварки одножильных и многожильных проводов из алюминия или меди. В отличие от механического соединения (скруткой, болтами и гайками), термитная сварка обеспечивает снижение электрического сопротивления в месте соединения за счет увеличения площади поперечного сечения. Перед сваркой концы проволоки очищают от загрязнений, затем обезжиривают растворителем или бензином и сушат.
Соединение осуществляется с помощью специальных термокассет, состоящих из пресс-формы и гильзы. Алюминиевые провода, в том числе со стальными жилами, соединяются с помощью стальной соединительной формы и алюминиевой гильзы. Для соединения медных проводов пресс-форма изготавливается из листовой меди толщиной до 1,5 мм, а гильза — из медно-фосфорного сплава. Тепло, необходимое для расплавления проводника и гильзы, вырабатывается термитной шайбой, прижатой к форме. Перед использованием внутренняя поверхность алюминиевой гильзы должна быть очищена металлической щеткой для удаления оксидного слоя.
Особенности использования термитной сварки
Этот метод одинаково хорошо сваривает черные и цветные металлы, не требуя дополнительного оборудования. Термитная сварка очень популярна благодаря своим преимуществам перед другими методами сварки:
- 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.
Недостатками являются высокие требования к безопасности. Поскольку термитные смеси являются легковоспламеняющимися веществами, их транспортировка и хранение должны осуществляться с особой осторожностью. Нельзя допускать попадания жидкости в горящую смесь во время работы, так как она может взорваться. По этой же причине запрещается зажигание заряда дугой. Сварка должна проводиться при температуре не ниже 10⁰C.
Термитная сварка не так популярна, как дуговая, но вполне пригодна для использования в небольшой домашней мастерской для мелкого ремонта и восстановления деталей. Научиться ей несложно, и любой человек может научиться пользоваться термитным карандашом, чтобы начать работу. Не слушайте советов по самостоятельному изготовлению термита, так как полученная смесь может взорваться.
