جوشکاری ترمیت چیست | انواع ترمیت و مراحل این فرایند

فرآیند جوشکاری ترمیت فرآیند اشتعال ترکیبی از مواد پرانرژی است (که ترمیت نیز نامیده می شود) ، که یک فلز مذاب تولید می کند و بین قطعات فلزی کار می کند تا یک اتصال جوش داده شده ایجاد شود. این مورد توسط Hans Goldschmidt در حدود سال ۱۸۹۵ ساخته شده است. این نوع از جوشکاری به عنوان جوش گرمازا، پیوند گرمازا و یا جوشکاری ترمیت نیز شناخته می شود.

جوشکاری ترمیت

جوشکاری ترمیت یک فرآیند جوشکاری است که در آن از گرمای تولید شده در طی یک واکنش گرمازا برای جوشکاری دو قطعه فلزی به یکدیگر استفاده می شود. در طی فرآیند جوشکاری ترمیت، نیازی به منبع حرارتی خارجی نیست، اما فقط یک منبع حرارتی خارجی برای شروع فرآیند مورد نیاز است. برای فرآیند جوشکاری از ماده ترمیت (مخلوطی از یک اکسید فلز، پودر آلومینیوم و سوخت) استفاده می شود. واکنش شیمیایی تولید گرما یک واکنش آلومینوترمی است. واکنش پودر آلومینیوم با اکسید فلز برای تولید گرما را واکنش آلومینوترمی می نامند.

شرکت اورین الکتریک ، تولید کننده انواع دستگاه جوشکاری رکتی فایر ، تکفاز و سه فاز اینورتری ، دستگاه جوشکاری CO2 ، و دستگاه جوش آرگون و برش پلاسما ، آماده ارائه و فروش محصولات تولیدی و همچنین خدمات درخواستی به مشتریان محترم ، می باشد . به منظور تماس با کارشناسان و ارائه راهنمایی و مشاوره ، با شماره ☎️   ۰۹۱۲۱۲۶۰۱۴۲ و سایر شماره های درج شده در سایت تماس حاصل نمایید.

 

تاریخچه فرآیند جوشکاری ترمیت

در سال ۱۸۹۸ توسط هانس گلدشمیت هنگامی که واکنش آلومینوترمی را بهبود بخشید اختراع شد. این فرآیند جوشکاری  نتیجه همجوشی ایجاد شده در اثر یک واکنش شیمیایی است که به دلیل تفاوت انرژی آزاد بین آلومینیوم و اکسید فلز رخ می دهد. این اختلاف تولید گرمای کافی برای تولید فولاد مایع یا هر فلز دیگر و اجازه دادن آن بدون استفاده از انرژی خارج می کند. بدون یا با اعمال فشار رخ می دهد. استفاده از فلز پرکننده اختیاری است. تمام اجزای فرآیند آلومینوترمی به عنوان پودر یا گرانول استفاده می شوند. هنگامی که واکنش توسط یک منبع حرارتی خارجی آغاز می شود ، آلومینیوم اکسیژن حاصل از اکسید فلز را کاهش می دهد ، که در نتیجه یک اکسید آلومینیوم بیش از حد مایع (Al (2) O (3) حاصل می شود. از آنجا که چگالی این دو جز متفاوت است، به طور خودکار از هم جدا می شوند و می توان از فلز مایع برای تولید آلیاژها، فلزات خاص یا برای چندین کاربرد جوشکاری استفاده کرد. از اوایل قرن، فرآیند ترمیت برای پیوستن به ریل قطار و همچنین سایر کاربردها در صنعت حمل و نقل مورد استفاده قرار گرفته است.

انواع ترمیت

ترمیتIron: متداول ترین ترکیب، ترمیت آهن است. اکسید کننده مورد استفاده معمولاً اکسید آهن یا اکسید آهن است. اولی گرمای بیشتری تولید می کند. احتراق دومی آسان تر است ، احتمالاً به دلیل ساختار بلوری اکسید است. افزودن اکسیدهای مس یا منگنز می تواند سهولت احتراق را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

ترمیت مس: ترمیت مس را می توان با استفاده از اکسید مس (I) (Cu2O ، قرمز) یا اکسید مس (II) (CuO ، سیاه) تهیه کرد. میزان سوختگی بسیار سریع است و نقطه ذوب مس نسبتاً کم است بنابراین واکنش در مدت زمان بسیار کمی مقدار قابل توجهی مس مذاب تولید می کند. واکنش های ترمیت مس می تواند به قدری سریع باشد که می توان ترمیت مس را نوعی پودر فلاش دانست. ممکن است یک انفجار رخ دهد و قطره مس را به فاصله قابل توجهی بفرستد. ترمیت مس دارای کاربردهای صنعتی است به عنوان مثال  جوشکاری های ضخیم مس.

Thermates: ترکیب حرارتی یک ترمیت است که با اکسید کننده پایه نمک غنی شده است (معمولاً نیترات ها ، به عنوان مثال نیترات باریم یا پراکسیدها). در مقابل با ترمیت ها ، گرما ها با تکامل شعله و گازها می سوزند. وجود اکسید کننده باعث اشتعال مخلوط آسانتر شده و نفوذ هدف توسط ترکیب سوزاننده را بهبود می بخشد، زیرا گاز تکامل یافته باعث تولید سرباره مذاب و ایجاد تحریک مکانیکی می شود.  این مکانیزم ترمیت را برای اهداف محترقه و تخریب اضطراری تجهیزات حساس مناسب تر می کند، زیرا اثر ترمیت در محلی تر است.

فرآیند جوشکاری ترمیت

جوشکاری های ترمیت یک مدل موثر و بسیار متحرک برای اتصال سازه های فلزی سنگین مانند ریل است. اساساً یک فرآیند ریخته گری، گرمای زیاد ورودی و خصوصیات متالورژیکی فولاد ترمیت این فرآیند را برای جوشکاری فولادهای با مقاومت بالا و سختی بالا مانند آنهایی که برای ریل های مدرن استفاده می شود، ایده آل می کند. جوشکاری ترمیت یک فرآیند جوشکاری ماهرانه است و هر کسی که برای استفاده از آن آموزش دیده و گواهینامه نگرفته باشد، نباید آن را انجام دهد. دستورالعمل های دقیق عملکرد برای هر یک از فرآیندها ارائه شده است

در تهیه اتصال برای جوشکاری های  ترمیت ، قطعاتی که باید جوش داده شوند باید تمیز ، مرتب و محکم نگه داشته شوند.

در صورت لزوم ، فلز از اتصال جدا می شود تا جریان آزاد فلز ترمیت به داخل مفصل منتقل شود.

سپس یک الگوی مومی در اطراف محل اتصال به اندازه و شکل جوش مورد نظر ساخته می شود.

یک قالب ساخته شده از شن و ماسه نسوز در اطراف الگوی موم و اتصال ساخته می شود تا فلز مذاب را پس از ریختن نگه دارد.

سپس قالب شن را گرم می کنند تا موم ذوب شده و قالب خشک شود. قالب باید به درستی تخلیه شود تا امکان خروج گازها و توزیع مناسب فلز ترمیت در محل اتصال فراهم شود.

در ادامه این مقاله قصد داریم شما را با نحوه کار،کاربرد،ابزار مورد نیاز، مزایا و معایب جوشکاری ترمیت آشنا کنیم.

نحوه کار

یک قالب در اطراف بخشی که جوش داده می شود تشکیل می شود. پس از تشکیل قالب، مواد ترمیت در بوته قرار می گیرد. مواد ترمیت با استفاده از جرقه چخماق یا روبان منیزیم مشتعل می شود. یک واکنش گرمازا در بوته رخ می دهد که واکنش آلومینوترمی نامیده می شود. در طول واکنش اکسید فلز یعنی اکسید آهن به آهن تبدیل می شود و اکسیدآلومینیوم تشکیل می دهد. مقدار زیادی گرما تولید می شود. این گرمای تولید شده، آهن و اکسید آلومینیوم را ذوب کرده و آهن مذاب و سرباره اکسید آلومینیوم را تشکیل می دهد. فلز مذاب بدین ترتیب از طریق دستگاه چسب در قالب ریخته می شود. وقتی فلز مذاب به مقطع می رسد، با قطعات فلزی که باید به هم متصل شوند جوش می خورد. پس از انجماد، یک جوش بسیار محکم ایجاد می کند. در فرآیند جوشکاری ترمیت، از ماده ترمیت که ترکیبی از اکسید فلز، آلومینیوم و سوخت است برای دستیابی به واکنش گرمازا استفاده می شود. واکنشی بین اکسید فلز،عمدتا اکسید آهن و پودر آلومینیوم اتفاق می افتد. در طول واکنش، اکسید فلز به میزان آزاد شدن فلز اولیه و آلومینیوم با تولید مقدار زیادی گرما (حدود ۳۳۱۰ درجه سانتیگراد) به اکسید آلومینیوم اکسید می شود. گرمای تولید شده، فلز اولیه (Fe) را ذوب می کند و سپس این فلز مذاب در قالب ریخته می شود تا دو قطعه فلزی به یکدیگر متصل شوند.

در طی واکنش آلومینوترمی، کاهش اکسید آهن و اکسیداسیون Al اتفاق می افتد. مقدار زیادی از گرمای تولید شده در طی فرآیند، آهن و اکسید آلومینیوم را ذوب می کند و آهن مذاب و سرباره نسوز اکسید آلومینیوم بدست می آید.چگالی سرباره اکسید آلومینیوم بسیار کمتر از آهن مایع است، بنابراین در بالای آهن مذاب شناور است. بنابراین در طی فرآیند جوشکاری ترمیت، آهن مذاب موجود در پایین بوته و سرباره در بالای آن شناور است.

کاربرد

از جوشکاری ترمیت به طور سنتی برای جوشکاری صفحات بسیار ضخیم و سنگین استفاده می شود که در ادامه به چند مورد اشاره خواهیم کرد.

(ii) جوشکاری  در اتصال جاده های ریلی، لوله ها و مقاطع ضخیم فولادی

(iii) همچنین از جوشکاری  در ترمیم ریخته گری و چرخ دنده های سنگین استفاده می شود.

(IV) این جوشکاری  برای جوشکاری مقاطع بزرگی مانند ریل های لوکوموتیو، بدنه کشتی و غیره مناسب است.

(v) از جوشکاری ترمیت برای جوشکاری کابلهای ساخته شده از مس استفاده می شود.

قطعات اصلی

Crucible: آن قطعه است که در شرایط دمای بالا قادر به مقاومت است. در فرآیند جوشکاری ترمیت، بوته حاوی مواد ترمیت است. فرآیند گرمازایی در طی فرآیند جوشکاری در بوته اتفاق می افتد. آهن مذاب موجود در پایین بوته و سرباره اکسید آلومینیوم بر روی فلز مذاب شناور است. بوته حاوی یک دستگاه ضربه زدن برای تخلیه فلز مذاب به قالب برای جوشکاری است.

مخلوط ترمیت: این یک ترکیب شیمیایی از اکسید فلز، پودر آلومینیوم و سوخت است.

قالب: در اطراف بخشی که باید جوش داده شود قالب ایجاد می شود. قالب از دونده ، بالابر ، حوضچه سرباره ، دروازه گرم کننده تشکیل شده است. برای اتصال فلز ، فلز مذاب در قالب ریخته می شود.

دستگاه ضربه زدن: وسیله ای است که برای تخلیه یا ریختن فلز مذاب از بوته قالب قالب استفاده می شود.

مزایا

در جوشکاری ترمیت، جوش تشکیل شده دارای مقاومت مکانیکی بالا و مقاومت در برابر خوردگی عالی در مقایسه با سایر اشکال جوش است.

در برابر پالس های اتصال کوتاه مکرر بسیار پایدار است و مقاومت الکتریکی در طول عمر نصب بدون تغییر باقی می ماند.

به منبع تغذیه خارجی احتیاج ندارد.

می تواند در محلی که منبع تغذیه به راحتی در دسترس نیست استفاده شود.

نیازی به منبع تغذیه خارجی نیست (گرما از واکنش شیمیایی استفاده می شود) ؛

قطعات بسیار سنگین مقاطع ممکن است به هم متصل شوند.

معایب

این یک فرآیند پرهزینه جوشکاری در مقایسه با سایر فرایندهای جوشکاری است.

این نیاز به تهیه قالبهای قابل تعویض دارد.

عدم تکرار

در شرایط مرطوب یا آب و هوای بد هنگام کار در فضای باز نمی توان از آن استفاده کرد.

فقط قطعات آهنی (فولادی ، کروم ، نیکل) ممکن است جوش داده شوند.

سرعت جوش آهسته

فرآیند دمای بالا ممکن است باعث ایجاد اعوجاج و تغییر در ساختار دانه در منطقه جوش شود.

جوش ممکن است حاوی آلودگی های گاز (هیدروژن) و سرباره باشد.