Каким способом невозможно осуществить термитную сварку

Термитная сварка: правила применения и основные способы, важные моменты в технике безопасности при работе с термитом

Термитная сварка – особый вид сварочных работ, при проведении которых применяется термит – смесь порошка алюминиевой или магниевой пудры с окалиной и горючими элементами металлического происхождения . Данный способ соединения металлов ценен, в первую очередь, за свою простоту и надежность. При этом не требуется специфического оборудования, такого, как сварочный аппарат.

Основные ГОСТы

К данному виду работ применим ГОСТ Р 57181-2016 «Сварка рельсов термитная. Технологический процесс».

Этот документ является основным, на который стоит опираться при проведении сварочных работ данного типа. Он содержит общие рекомендации по качественному соединению металлов и целый ряд нормативных ссылок, которые позволят подробно понять суть принципа и его действие.

Сферы применения термитной сварки

Область применения зависит от химического состава самого термита:

1. Термит на основе магния и его производных применяется для соединения телефонных проводов и любых других электрических коммуникаций. С его помощью можно быстро заварить трубы небольшого диаметра.
2. Термит на основе алюминиевой пудры подходит при сваривании рельс, частей чугуна. Используют для соединения хрупких и тонких сплавов. Одной из областей применения является наплавка поверхностей во время проведения ремонтных работ.

Способы термитной сварки и их характеристики

Существует четыре основных метода соединения металлов:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. Дуплекс. Это разновидность промежуточной сварки. Дополнением после внесения расплавленной смеси является интенсивное сжатие деталей.

Оборудование для термитной сварки

Для проведения работ по термитному свариванию различных материалов необходимы:

1. Тигли из вольфрама или керамики с возможностью безопасного слива расплавленного материала.
2. Струбцины и тиски, применяемые для сжатия и фиксации деталей.
3. Набор специальных инструментов: ножовки по металлу, кислородный резак, газовая горелка, приемник для тигля, полосковый термометр.
4. Дополнительные инструменты: проволочная щетка, шлифовальный круг. Применяются для зачистки швов и поверхностей.
5. Формы и матрицы для отливок (одноразовые и многоразовые).

Примерная стоимость оборудования для термитной сварки на Яндекс.маркет

Техника безопасности при термитной сварке

К проведению работ предъявляют высокие требования по технике безопасности:

1. К работе допускается персонал, достигший 18 лет и прошедший специальное обучение и инструктаж.
2. Специалисты, производящие данный вид работ, должны быть обеспечены спецодеждой и средствами личной защиты (очки).
3. Термит необходимо хранить в закрытых складах, оборудованных вытяжной вентиляцией. Все электрические коммуникации должны иметь хорошую изоляцию. Склады с термитом следует размещать на расстоянии не ближе 30 метров от жилых помещений.
4. Термитные спички хранят в металлическом шкафу. При этом они должны быть изолированы от склада с термитом.
5. Не допускается увлажнения термита и огнеупоров при хранении и транспортировке, а также на месте выполнения работ. Проведения сварочных работ в дождливую погоду категорически запрещено.
6. В зимний период необходимо очищать место стыка от снега и влаги в радиусе 0,5 метров.
7. Вблизи места сварки не допускается проведение иных путевых работ. Территория должна быть огорожена, и установлены соответствующие знаки.
8. Перед проведением термитной сварки необходимо провести обследование территории на предмет наличия пожароопасных зданий и сооружений. Также важно получить разрешение от местной противопожарной службы.
9. В ходе термитной реакции рабочий должен отойти на расстояние не менее 3 метров.
10. В случае прорыва жидкого металла из формы или тигля его следует засыпать большим количеством песка. Тушить водой запрещено.
11. Если сварочные работы выполняются на высоте, то находиться под местом сварки людям строго запрещено.

Преимущества и недостатки термитной сварки

Данный вид соединения металлов является востребованным и распространённым. В первую очередь этому способствует короткое время, необходимое для проведения работ, и малые трудозатраты.

Применение термита позволяет получить эстетически привлекательный шов высокого качества. Также стоит отметить, что для применения метода не требуется электроэнергия или газовые баллоны, а значит, возможно, проводить работы на удаленных объектах.

Основной недостаток – высокие требования к технике безопасности и хранению оборудования. Работа со взрывоопасными материалами требует особой подготовки и четкому соблюдению всех правил.

Источник

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.

В первом типе выполняется соединение термитной сваркой для того, чтобы на поверхности создался наплавок. Таким образом, можно сваривать чугун безстычным способом. Для муфельной сварки необходим контакт, что дает возможность лишнему алюминию испариться.

Термитная сварка.

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.

Тигель для термитной сварки.

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.

Чертеж термитной сварки.

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.

Источник

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.

Источник