Для осуществления сварки второго вида применяется вспомогательная накладка, известная как термитный патрон, которая упрощает процесс соединения проводов, независимо от их конструкции — много- или одножильного типа. В данной технике для сварки термитом используется магний.
Технология термитной сварки: сфера применения и оборудование
В различных областях строительства и промышленности многообразные методы сварки находят широкое применение. Хотя у каждого из них имеются свои уникальные особенности, наиболее эффективной и простой в исполнении считается термитная сварка. Этот метод обеспечивает создание соединений, обладающих высокой прочностью, поэтому его активно используют для соединения рельс.
Первое применение термической сварки с целью ремонта рельсов произошло в 1915 году. А уже через восемь лет в столице все трамвайные путепроводы начали ремонтировать исключительно этим методом, использовав при этом импортный термит. В 1925 году русский инженер Михаил Александрович Карасев запатентовал собственный термит и наладил его производство в Москве.
Благодаря отечественному термиту, качество сварки рельсов значительно возросло, а швы стали служить значительно дольше. В итоге было восстановлено более 100 тысяч соединений на трамвайных путях города.
В те далекие времена процесс ремонта осуществлялся двумя методами: методом врасклин и комбинированным методом. Первый подход быстро выходил из строя под постоянной нагрузкой, в связи с чем его использование было прекращено, и вместо него начали применять дуплекс — промежуточное литье с прессованием расплавленного металла.
Качество сварки постоянно улучшалось: за десять лет эксплуатации количество лопнувших соединений не превышало 0,8%. Из-за этого сходные методы начали использовать при строительстве московского метрополитена. Разработанная технология была адаптирована для сварки стыков труб высокого давления, где использовалась легированная сталь особой прочности. Термиты применялись также для ремонта крупных валов и других значительных металлических деталей.
Технологические особенности
Что такое термитная сварка? Это процесс, основанный на использовании порошкообразных смесей, состоящих из алюминия и оксида железа, а вместо первого компонента могут использоваться и другие оксиды металлов. В результате такой смеси на стыке происходит реакция немедленного воспламенения, которая создает высокую температуру, а расплавленные компоненты заполняют пространственные щели, образуя единое целое.
Интенсивный тепловой поток, температура которого колеблется в пределах 2300—2700 градусов Цельсия, воздействует на края соединяемых деталей, аналогично сварочной дуге, однако уникальной особенностью данной технологии является способность термитного патрона к самовоспламенению благодаря присутствию молекул кислорода в его составе. Это свойство термитной сварки делает её пригодной для применения в любых условиях, даже в полном отсутствии воздуха.
В ходе воспламенения термита кромки соединяемых металлов оплавляются, а расплавленный металл из термита служит в качестве присадки, заполняющей пустоты.
Что это такое?
Термитная сварка представляет собой технологию соединения металлических элементов с использованием термита — порошкового вещества, в состав которого входят оксиды металлов и алюминий. Фактически, это смесь порошка алюминия и магния, металлической окалины и других металлических добавок.
Термит служит источником энергии, необходимой для прогрева металла.
Преимущества и недостатки
Термитную сварку, также известную как порошковую, отличает множество достоинств. Например, к ним можно отнести высокое качество сварочных швов. Соединения, выполненные с её помощью, отличаются прочностью и долговечностью. При наличии алюминия в составе порошка они обладают стойкостью к коррозии. Кроме того, термитная сварка характеризуется экономичностью. Энергозатраты при выполнении этих работ довольно низкие. Метод отличается простотой выполнения, благодаря чему им могут овладеть как профессиональные сварщики, так и новички. Кроме того, выполнение работ происходит быстро, для него не требуется громоздкий инструмент.
Однако, как и у всех технологий, у термитной сварки имеются и недостатки. Так, перед началом процесса сварки предварительная подготовка металла и кабеля (каждый элемент нужно обрабатывать отдельно) является обязательной. Кроме того, уследить за процессом сварки бывает довольно сложно, что приводит к необходимости использовать бесшовное оборудование, орудовать которым не каждому мастеру под силу.
Процесс и оборудование для порошковой сварки
В процессе сварки деталей с помощью термита используются специальные порошковые смеси. Их горение генерирует значительное количество тепловой энергии. Поверхность свариваемых изделий прогревается до полужидкого состояния, а благодаря специфической порошковой добавке происходит их объединение в единое целое. В большинстве случаев порошок состоит из алюминия и железа, которые, вступая в реакцию, способствуют образованию катализатора непосредственно в зоне сварки, где металл восстанавливается через химическую реакцию.
Во время сварки кромки металлов плавятся в соответствующих местах и соединяются с расплавленным металлом из термита.
Существует множество сварочных аппаратов, среди которых полуавтоматическое оборудование является практичным, но сравнительно дорогим решением. Оно обеспечивает высокую эффективность, удобство и многофункциональность. Наиболее оптимальной технологией для обработки металла считается лазерная резка, поскольку она обеспечивает экономичность и эффективность.
Где требуется термитная сварка?
Технология термитной сварки активно применяется в полевых условиях или в ситуациях, когда использование других методов невозможно. Она востребована в следующих областях:
- Для ремонта железнодорожных путей.
- В процессе обслуживания кабелей связи.
- При ремонте электрических проводов.
Метод алюминотермитной сварки рельсов является единственным вариантом, который позволяет оперативно проводить восстановительные работы. Технология также используется в производстве при создании крупных деталей, начиная от лопастей для морских и речных судов и заканчивая коленвалами для автомобилей.
Оборудование для термитной сварки
Процесс термитной сварки не требует сложных манипуляций. Тем не менее, для успешного протекания реакции и достижения желаемого результата понадобятся специализированные инструменты и оборудование:
- Тигель. Он изготавливается из тугоплавкого металла либо из керамики. Этот резервуар должен быть достаточно безопасным для слива расплавленного металла.
- Формы и матрицы, которые необходимы для производства отливок. Они могут быть как одноразовыми, так и многоразового использования. Чтобы предотвратить растекание жидкого металла, поверхность формы обрабатывается специальной глиной для термитной сварки.
- Тиски, струбцины и подобные устройства для сжатия частей формы.
- Термитный карандаш, который будет необходим в ряде операций сварки или резки металла.
- Абразивные материалы для подготовки поверхности в зоне сварки. Это могут быть болгарки с шлифовальными кругами, наждачная бумага, металлорукава.
- Разнообразный вспомогательный инструмент: термометры полоскового типа, ножовки по металлу, газовые горелки, кислородные резаки и другие устройства.
Термитная сварка проводов
Метод термитной сварки идеально подходит для соединения многожильных кабельных магистралей, сделанных из алюминия или меди. В сравнении с механическими способами соединения — такими как скрутка, колодки и другие аналогичные варианты — термитная сварка отличается меньшим электрическим сопротивлением соединения. Достигнуть данного эффекта можно за счет увеличения поперечного сечения в месте соединения. Перед проведением сварки концы соединяемых проводов необходимо тщательно очистить и обезжирить, чтобы получить качественный стык.
Для соединения кабельных систем используются специальные термические патроны с простым устройством, которые состоят из кокиля и вкладыша. Их конструкция отличается в зависимости от типа материала жил. Например, для соединения алюминиевых многожильных проводов, включая проводку со стальным сердечником, используется стальной разъемный кокиль, а вкладыш при этом выполняется из алюминия. Для медных проводников кокиль изготавливается из листовой меди, а вкладыш — из сплава меди и фосфора. Для соединения проводки необходима тепловая энергия, которая генерируется термитной шашкой, которая устанавливается на кокиль.
После выполнения каждой процедуры требуется небольшая очистка вкладыша: при помощи ершика необходимо удалить оксидную пленку с его внутренней поверхности.
Техника безопасности при термитной сварке
При производстве работ по термитной сварке действуют строгие требования по технике безопасности:
- К проведению работы допускаются только лица, достигшие 18-летнего возраста, прошедшие специальное обучение и инструктаж.
- Специалисты, проводящие данный вид работ, обязаны быть в специальной одежде и использовать средства индивидуальной защиты, такие как защитные очки.
- Термит следует хранить в закрытых помещениях, которые оборудованы хорошей вытяжной вентиляцией. Все электрические соединения должны быть надежно изолированы. Склады с термитом необходимо размещать на расстоянии не менее 30 метров от жилых зданий.
- Термитные спички должны храниться в металлическом шкафу, изолированном от склада с термитом.
- Не допускается увлажнение термита и огнеупоров во время хранения и транспортировки, а также в ходе работ. Запрещается проведение сварочных работ в условиях дождливой погоды.
- Зимой обязательно очищать участок стыка от снега и влаги на расстоянии не менее 0,5 метров.
- В непосредственной близости от места сварки не должны проводиться прочие работы. Территория должна быть огорожена, и при этом должны быть установлены соответствующие предупреждающие знаки.
- Перед началом термитной сварки необходимо проверить территорию на наличие потенциально пожароопасных объектов. Важно также получить разрешение от местной пожарной службы.
- Во время термитной реакции рабочие должны находиться на расстоянии не менее 3 метров.
- Если происходит утечка расплавленного металла из формы или тигля, его следует засыпать обильным количеством песка. Использование воды для тушения в этом случае строго запрещено.
- При проведении сварочных процессов на высоте людям категорически запрещается находиться под местом сварки.
Преимущества и недостатки термитной сварки
Этот метод соединения металлов востребован и широко используется в разных отраслях. Главными факторами, способствующими этому, являются короткое время, необходимое для выполнения работ, и минимальные трудозатраты.
Использование термита позволяет создавать эстетически привлекательные и качественные швы. Стоит отметить, что данный метод не требует электроэнергии или газовых баллонов, благодаря чему возможна реализация работ на удаленных объектах.
Основной недостаток данного метода состоит в высоких требованиях к соблюдению техники безопасности и хранения оборудования. Работа с взрывоопасными материалами требует специальной подготовки и строжайшего соблюдения всех правил.
