Во всех видах строительства и промышленности широкое применение имеют разные виды сварки, все они имеют индивидуальные отличия, но наиболее нетрудоемкой технологией обладает термитная сварка. После её применения появляется соединение высокой прочности, поэтому такой вид сварочных работ используют для соединения рельс.
Содержание
Кратко об истории развития
Впервые сварка термическая для ремонта рельс была применена в 1915 году, а уже через 8 лет в столице все трамвайные путепроводы ремонтировались только таким методом, при этом использовался импортный термит. В 1925 году русский инженер Михаил Александрович Карасев запатентовал отечественный термит и организовал его производство в Москве.
Благодаря отечественному термиту, который был намного лучше импортных вариантов, сварка рельс проводилась качественнее, а шов эксплуатировался намного дольше. В результате свыше 100 тысяч стыков на трамвайных путях было восстановлено.
В те далёкие времена ремонт проводился двумя способами: врасклин и комбинированным методом. Первый вариант быстро выходил из строя при постоянной нагрузке, поэтому от него отказались и стали использовать дуплекс — промежуточное литьё с прессованием расплавленного металла.
Качество постоянно улучшалось — количество лопнувших стыков за 10 лет эксплуатации не превышало 0,8%, поэтому аналогичные методы стали применять во время прокладки московского метрополитена. Оригинальная методика стала применяться для сварки стыков труб высокого давления, где использовалась легированная сталь особой прочности. Термиты использовали для ремонта большого диаметра валов и других крупных деталей из металла.
Технологические особенности
Что это такое: термическая сварка это метод, при котором используются порошкообразные смеси на основе алюминия и окалины железа, вместо первого компонента используются и другие оксиды металлов. Благодаря аналогичной смеси в месте сварки происходит реакция мгновенного воспламенения с образованием большой температуры, а расплавленные компоненты занимают свободное место в стыке — получается единое целое.
Интенсивный поток с температурой 2,3—2,7 тыс. градусов действует на кромки деталей таким же образом, как сварочная дуга, а индивидуальной особенностью этого метода является самостоятельное воспламенение термитного патрона из-за наличия в составе молекул кислорода. Поэтому это свойство термитной сварки позволяет применять такую методику в любой среде, даже при полном отсутствии воздуха.
[stextbox id=’alert’]Важно! В результате воспламенения термита кромки деталей оплавляются, а расплавленный металл из него играет роль присадки, заполняя свободное пространство.[/stextbox]
Разновидности
Сварка термит имеет два основных вида:
- Алюминиевотермитный или тигельный. Второй вариант используется при соединении проводов, а также для создания контуров заземления, он основан на применении смеси железа и алюминия в соотношении 70 к 23. Первый вариант подходит для ремонта рельсовых путей, для прочного соединения конструкций и деталей из чугуна.
- Муфельный, когда используют термит на основе магния, при этом он не растекается, а впитывается в расплавленные стыки, образуя бесшовное соединение.
В технике применяются такие способы термитной сварки:
- Встык, когда свариваемые поверхности основательно зачищаются, оборачиваются термитной плёнкой, а расплавленный металл из тигля заполняет зазор, после этого детали плотно прижимаются торцами.
- Промежуточный вариант применяют для деталей, которые прочно зафиксированы в нужном ракурсе. Отличается простым исполнением, т. к. расплавленный термит поступает в зазор, где и застывает.
- Комбинированный — это симбиоз обеих вариантов, успешно применяемый для ремонта рельс, затем стык вторично проваривается сверху.
- Дуплекс выполняется по методике тигельной сварки, но применяется опрессовка стыков.
Порошок для изготовления термитных патронов (карандашей) состоит из алюминиевой пудры и оксида железа с соотношением 25/75%, вместо алюминия могут использоваться другие металлы: магний, титан, кремний или кальций. Цилиндрические конструкции из спрессованных смесей имеют точную дозировку, готовы к использованию, их легко хранить и транспортировать к месту работы.
Условия проведения
Они предельно простые:
- заранее просчитывается объем термита, необходимый для полного расплавления стыков и всех участвующих у химической реакции компонентов;
- при использовании шихты (сыпучая форма термитной смеси) следует убедиться, что все ингредиенты имеют аналогичную консистенцию и перемешены до однородного состояния;
- температурный импульс должен иметь не менее 1350 °C.
Активная фаза химической реакции продолжается не более 30 секунд: жидкий металл заполняет промежуток, а несгоревшие остатки образуют шлак.
Основное оборудование
Это тигель, где происходит процесс сгорания термитного патрона или подготовленной смеси, а также выплавка содержащегося металла. В нижней точке конструкции расположен слив, изготовленный из тугоплавкого металла или противоударной керамики. Технологией предусмотрено наличие матриц и форм, чтобы работать с расплавленными составляющими. Такие приспособления выпускаются для одноразового или многоразового использования.
Понадобятся фиксаторы, различные зажимы, а также кислородный резак, чтобы удалить излишки и термические спички для активации патронов.
Использование в быту
Для такого использования применяют карандаш, с температурой горения не ниже 1300 0C, при соблюдении технологических нюансов получается довольно прочное соединение крупногабаритных деталей. Разнообразие термических смесей позволит домашнему мастеру добиться высокого качества и прочности во время ремонта.
При выполнении работ надо строго соблюдать меры безопасности:
- обязательна защита лица и рук;
- при горении термита высвобождается большая тепловая энергия и яркий свет, поэтому нужны затемненные очки.
[stextbox id=’info’]К. И. Мамонов, образование: ПТУ, специальность: сварщик 6-го разряда, опыт работы с 1999 года: «Не стоит рисковать своим здоровьем и самостоятельно приготовить термитную смесь в гараже или дома — последствия могут быть довольно плачевные».[/stextbox]
Промышленное применение
Для таких целей используются термитные патроны большой мощности, имеющие большую эффективность расплавления, по сравнению с карандашами, поэтому работы проводятся на открытом месте или в объемных помещениях, например, на станции метро. Исполнители находятся на безопасном расстоянии и влияние большой температуры им не грозит.
Например, в электротехнической промышленности применяются мощные инверторы, термостаты и другие аппараты, которые позволяют отслеживать все параметры производственного процесса. Когда производится термическая сварка, то используется усиленная оснастка для закрепления конструкций в нужном положении, тигли из высокопрочного материала, фиксаторы особой конструкции.
Сварка проводов
Неизолированные кабели из металла требуют прочного соединения, а для этого надо выполнить предварительные точные расчеты, так как в месте стыка увеличивается сечение, но снижается электрическое сопротивление. Для таких работ применяется патрон из листовой меди с толщиной не более 1,25 мм, внутри которого находится вкладыши, спрессованные из меди и фосфора.
Правила безопасности
Сам процесс термического соединения металлических конструкций прост в исполнении, но требует неукоснительного выполнения техники безопасности:
- Строгие меры для организации хранения патронов и смесей, которые должны находиться в сухих, хорошо отапливаемых складских помещениях.
- Нельзя использовать отсыревшие смеси или патроны, так как качество сварки будет снижено.
- Условия применения довольно жесткие: температура окружающей среды допускается не ниже +10 °C; места стыковки обезжирить, зачистить до блеска.
[stextbox id=’warning’]К проведению работ допускаются только опытные исполнители, имеющие специальный допуск.[/stextbox]
Преимущества и недостатки
Достоинства методики:
- Простое выполнение.
- Термитные смеси при сгорании образуют металлические композиции, отличающиеся прочностью и надежностью.
- Оборудование не требует больших затрат электроэнергии, мобильно за счет малого веса и габаритов.
Негативные качества:
- перед проведением спайки выполняется ряд подготовительных работ;
- нет визуального контроля процесса, к работам допускаются только профессиональные исполнители.
Работы проводятся на открытом месте или в помещениях большой площади, так как при сгорании термитные смеси выделяют много тепла и света.
Выводы
Из всех видов сварки термитный метод отличается простым оборудованием, но повышенной опасностью для здоровья исполнителей, поэтому работают только имеющие специальный допуск. Выполнять аналогичные сварочные работы дома нерентабельно и опасно.
