Что является источником кислорода при сгорании термитных смесей

Что является источником кислорода при сгорании термитных смесей

Использование бензина для подводных работ стало возможным благодаря разработке новых конструктивных принципов построения бензорезов, сущность которых состоит в том, что бензин предварительно не испаряется, а распыляется кислородом и в зону подогревательного пламени подается в виде тончайшей бензиновой пыли. Продукты сгорания пламени содержат много неконденсирующихся газов, образующих устойчивый газовый пузырь, что исключает подведение дополнительного воздуха или кислорода, упрощает и удешевляет установку и ее эксплуатацию.

Схема установки для питания резака бензином и кислородом показана на рис. 111. В комплект установки входит батарея из 6-12 баллонов кислорода, баллоны с бензином и азотом, батарея аккумуляторов, резак и электрозажигалка. На пульте управления для понижения давления установлены два кислородных редуктора и азотный редуктор. Бензин подается под давлением азота. Бензорез за 1 ч расходует 30-50 м* кислорода, 10-20 кг бензина; расход азота незначителен. Скорость резки бензино-кислородным пламенем выше, чем водородно-кислородным, на 20-30%.

Во время сварки и резки под водой токоведущие части устройств находятся в постоянном контакте с водой, и всегда существует возможность утечки тока. Поэтому возникает вероятность поражения работающего током. При работе под водой требуется строгое соблюдение всех правил и рекомендаций водолазной службы, инструкций по технике безопасности при сварке и резке. Для подводной сварки и резки допускаются водолазы только в исправном снаряжении, обеспечивающем полную изоляцию от воды и тока, владеющие соответствующими навыками при выполнении указанных работ.

АТОМНО-ВОДОРОДНАЯ И ТЕРМИТНАЯ СВАРКА

Атомно-водородная сварка. Плавление металла происходит за счет тепла, выделяемого при превращении атомарного водорода в молекулярный водород, и за

счет тепла независимой дуги, горящей между двумя вольфрамовыми электродами.

епловой эффект от излучения дуги и от сгорания молекулярного водорода в наружной зоне пламени незначителен по сравнению с эффектом рекомбинации атомов водорода.

Температура атомно-водородного пламени составляет

3700° С, что по концентрации тепла приближает этот способ сварки к сварке в среде защитных газов. Водород при этом способе сварки передает тепло от дуги к изделию вначале за счет поглощения его при реакции диссоциации, а затем путем выделения при рекомбинации атомов водорода. Высокая активность водорода обеспечивает хорошую защиту металла шва от вредного воздействия кислорода и азота воздуха.

При атомно-водородной сварке дуга горит между двумя вольфрамовыми электродами, расположенными под углом (рис. 112). В зону дуги можно подавать чистый водород или азотно-водородные смеси, получаемые при диссоциации аммиака. Питание дуги осуществляется от источников переменного тока. Из-за высокого охлаждающего действия реакции диссоциации водорода и высокого потенциала ионизации водорода напряжение источника питания дуги, требуемое для ее зажигания, должно быть 250-300 В. Напряжение горения дуги 60-120 В. Сила тока дуги 10-80 А.

Рис. 112. Схема процесса атомно-водородной сварки:

Широкий диапазон изменения напряжения горения дуги мало сказывается на величине изменения силы тока. Напряжение горения дуги зависит от расхода водорода и расстояния между вольфрамовыми электродами.

Зажигание дуги осуществляется коротким замыканием вольфрамовых электродов, обдуваемых водородом, или, лучше, замыканием электродов на угольную (или графитовую) пластинку при обдувании струей газа, так как в этом случае обеспечивается легкое зажигание дуги и не требуется повышенного напряжения холостого хода источника питания. После зажигания дуги расстояние от концов электродов до поверхности изделия устанавливают в пределах 4-10 мм. Это зависит от мощности атомно-водородного пламени и толщины свариваемого металла.

При атомно-водородной сварке выполняют следующие виды сварных соединений: стыковые с отбортовкой и без отбортовки кромок, угловые, тавровые и нахлесточные. Высоту отбортовки принимаютрав-ной двойной толщине свариваемого листа. Угловые соединения выполняют с применением присадочной проволоки или без нее. При сварке толщин более 3 мм на стыковых и

тавровых соединениях рекомендуется выполнять скос кромок под углом 45°.

Обычно атомно-водородную сварку рекомендуется применять для сварки металлов и сплавов толщиной 0,5-ь5-10 мм. Этим способом хорошо свариваются малоуглеродистая и легированная сталь, чугун, алюминиевые, магниевые сплавы. Хуже свариваются медь, латунь из-за склонности к насыщению водородом и испарению цинка. При сварке алюминия и сплавов на его основе необходимо применить флюсы, состоящие из солей щелочных металлов. Металлы с высокой химической активностью к водороду, например Ti, Zr, Та и др., нецелесообразно сваривать атомно-водородной сваркой.

Атомно-водородная сварка обеспечивает получение сварных соединений со свойствами, близкими к свойствам основного металла.

Техника выполнения швов при атомно-водородной сварке подобна технике газовой сварки, т. е. может быть осуществлена как правым, так и левым методами.

Атомно-водородную сварку можно осуществлять в нижнем и вертикальном положениях, по режимам приведенным в табл. 28.

28. Режимы (ориентировочные) атомно-водородной сварки

Источник

Статьи о радиотехнике, технологиях, чертежах, 3D-моделировании

Публикации для людей, интересующихся наукой и техникой

Термитами называются порошкообразные горючие смеси металлов с окислами металлов, способные сгорать с выделением значительного количества тепла и развивать при этом весьма высокую температуру. Они применяются для производства некоторых металлов и сплавов.

Часто используемым материалом для сварки является алюминиевый термит (рис. 1), который состоит из металлического алюминия в форме грубозернистого порошка или крупы с величиной гранул около 1 мм, и из железной окалины примерно с той же величиной зерна. Он представляет собой сыпучую грубозернистую смесь из белых зерен (алюминий) и черных зерен (железная окалина).

Для зажигания термита его необходимо нагреть хотя бы в одной точке до температуры порядка 1000℃. Начавшееся горение протекает очень бурно и быстро распространяется на весь объем термитной смеси по следующей реакции:

Термит сгорает полностью за 20-30 сек. Время горения зависит от грануляции, т. е. размеров зерен смеси: чем мельче зерно, тем быстрее заканчивается процесс горения. Экзотермическая реакция сгорания 1 кг алюминиевой термитной смеси развивает около 750 ккал. В действительности термитную смесь изготовляют из возможно более дешевых материалов: из технического алюминия низших марок или алюминиевого лома с содержанием алюминия 88—98%. Железную окалину берут обычно из цехов горячей прокатки стали, в которых она является отбросом производства. Такая окалина может содержать различное количество кислорода. Поэтому действительный состав термитных смесей может меняться в широких пределах в зависимости от химического состава применяемых материалов, который следует проверять химическим анализом. Наиболее распространенный состав термитной смеси для материалов среднего качества: 23% алюминия и 77% железной окалины.

Несмотря на то, что алюминиевый термит выделяет небольшое количество тепла 750 ккал на 1 кг смеси, термитная смесь развивает при сгорании весьма высокую температуру. Это объясняется тем, что сгорание термита идет исключительно за счет вещества самой смеси и 1 кг термита при сгорании дает столько же, т. е. 1 кг продуктов сгорания. По теоретическому расчету реакции сгорания термита с учетом теплоемкости продуктов сгорания обеспечивается температура

3000℃. Поэтому продукты сгорания термита — железо (температура плавления около 1500℃) и окись алюминия Аl₂O₃ (температура плавления 2050℃) получаются в расплавленном, жидком и сильно перегретом виде.

Если сжечь термит в огнеупорном тигле, то по окончании реакции горения продукты реакции — жидкая сталь и шлак, состоящий главным образом из окиси алюминия. В сварочные термитные смеси, кроме алюминия и железной окалины, обычно добавляют различные примеси с целью улучшить состав и повысить прочность термитного металла, увеличить общий выход металла при сжигании смеси, несколько понизить температуру термитной реакции.

Термитная сварка. Сварка заливкой жидкого металла между свариваемыми торцами рельсов, при которой используют энергию экзотермической реакции смеси оксидов металла и измельченного алюминиевого порошка, в результате чего образуется расплавленный присадочный металл.

облив сварного стыка: Выпуклость стыка, определяемая расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы сварного шва с основным металлом и поверхностью сварного стыка, измеренным в месте наибольшей выпуклости.

стык рельсовый термитной сварки: Участок рельса в области алюминотермитной сварки протяженностью от 20 до 80 мм в обе стороны от края облива стыка.

разработчик процесса термитной сварки: Организация, разработавшая и испытавшая процесс термитной сварки.

тип рельса: Параметр, характеризующий погонную массу рельса и его геометрические размеры.

технологическая инструкция на процесс термитной сварки: Документально оформленная технология термитной сварки, идентифицирующая все применяемые расходные материалы и оборудование, а также технологический процесс, которому необходимо следовать на всех стадиях сварки.

Границы и область применения

При сварке давлением жидкие продукты выливают через край тигля (рис. 2, а,б,в); при этом место сварки сначала заливается жидким шлаком, смачивающим металл и дающим на его поверхности тонкую пленку, препятствующую прилипанию термитного металла к основному. Жидкий металл поступает в форму вслед за шлаком, но не сваривается с основным металлом и может быть удален по окончании сварки. Жидкий металл используется как носитель тепла для разогрева места сварки. После того как жидкая смесь выпущена в форму и стык достаточно разогрет, приступают к осадке. Для этой цели применяют стяжные прессы, приводимые вручную рычажными ключами. При повороте ключей приходят в действие винтовые стяжки, создающие давление и производящие осадку разогретых деталей. Стяжной пресс (рис. 3) надевают на место сварки до выпуска расплавленной смеси.

Поверхность сварного стыка должна быть защищена от попадания термитного шлака, для этого соединяемые поверхности аккуратно пригоняют, отшлифовывают и перед сваркой стягивают со значительным давлением посредством стяжного пресса. Рельсовая сталь обладает ограниченной свариваемостью в пластическом состоянии и в стык перед сваркой закладывают пластинку по профилю рельса из мягкой низкоуглеродистой стали с тщательно зачищенными и отшлифованными поверхностями. При разогреве стыка термитом усиливают давление, поворачивая стяжные гайки пресса, и производят осадку.

Способ термитной сварки давлением, в настоящее время почти не применяется, так как этот способ сложен и требует очень тщательной пригонки свариваемых поверхностей и дает значительный разброс результатов в отношении прочности стыка. Также трудоемка операция осадки и установки стяжного процесса.

Гораздо дешевле и удобнее сварка плавлением, так называемый способ промежуточного литья (рис. 2, г,д,е). В этом случае рельсы заформовывают со значительным зазором (10—12 мм) в стыке, поэтому особенно тщательной пригонки и шлифования соединяемых поверхностей не требуется. Расплавленную смесь выпускают через дно тигля. Поступающий в форму перегретый расплавленный металл оплавляет основной металл у сварного стыка и сплавляется с ним в одно целое. Термитный шлак, поступающий в форму вслед за металлом, служит лишь для дополнительного подогрева сварного стыка и замедления его охлаждения по окончании сварки. Осадочного давления и применения стяжного пресса не требуется, рельсы остаются неподвижными в процессе сварки. Поэтому возможно, например, сваривать рельсы, уложенные в пути, без расшивки, что позволяет сваривать плети неограниченной длины, вваривать куски рельсов в местах вырезки поврежденных стыков и т. п.

Рис. 2. Способы термитной сварки рельсов:

Недостатки способа промежуточного литья:

При комбинированном способе металл выпускают через дно тигля, заливку жидким металлом ведут лишь до нижней грани головки рельса (рис. 2, ж,з,и), а отшлифованные торцы головок собирают со вкладной пластинкой низкоуглеродистой стали. При выпуске жидкой смеси головку заливают шлаком и сваривают давлением при последующей осадке стяжным прессом, в то время как шейка и подошва рельса оказываются сваренными плавлением по способу промежуточного литья. Комбинированный способ является оптимальным. Результаты термитной сварки рельсовых стыков достаточно удовлетворительны. Сварку легко вести в полевых условиях. Несмотря на это, термитная сварка рельсовых стыков на железных дорогах применяется в ограниченных размерах и в настоящее время почти вытеснена контактной сваркой из-за довольно высокой стоимости термитной смеси, дефицитность металлического алюминия и низкой производительности термитной сварки.

Рис. 3. Стяжной пресс для рельсового стыка:

Термитную сварку применяют для ремонта крупных стальных и чугунных деталей, можно приливать отломанные части стальных деталей. При сварке чугуна применяют специальный термит со значительным содержанием ферросилиция. Термитная сварка позволяет изготовлять стальные отливки, даже полевых условиях.

Выбор основных и присадочных материалов

Для группы материалов химический состав присадочных материалов определяют в зависимости от химического состава основного материала.

Присадочный материал состоит из порошкообразного окисла металла и порошкообразного алюминия и расплавляется в тигле. Термитную смесь легируют присадкой ферросплавов, карбидов, окислов и чистых элементов. Присадочные материалы выбирают в зависимости от технологического варианта сварки и от характера износа поверхности при наплавке.

Термитную смесь сжигают в специальных огнеупорных тиглях (рис. 4). Размер тигля принимают в соответствии с величиной сжигаемой порции термита.

Рис. 4. Тигель для сжигания термита:

а — тигель; б — область днища тигля; 1 — корпус; 2 — футеровка; 3 — стакан; 4 — штепсель-втулка для выпуска расплава;

5 — магнезитовый песок; 6 — термит; 7 — асбестовый кружок; 8 — запорный гвоздь; 9 — стакан

Тигель имеет корпус 1 из листового железа с внутренней огнеупорной магнезитовой футеровкой 2. При сжигании первой порции термита футеровка несколько оплавляется и зашлаковывается окисью алюминия термитной смеси.

Зажигание засыпанной в тигель термитной смеси может производиться сварочной дугой или специальным запалом. От обычных источников тепла, от пламени зажженной спички, термит не загорается, что делает его сравнительно безопасным в обращении и хранении. Запальные смеси загораются от пламени спички, развивают высокую температуру и зажигают термит. В состав запальной смеси для термита обычно входит бертолетова соль и тонкий порошок алюминия.

Место сварки должно быть предварительно заформовано таким образом, чтобы осталась полость для термитного металла и шлака. Заформовка производится огнеупорными материалами в коробке из листового железа. При заформовке необходимо оставить каналы и отверстия в стенках железной формы для облегчения удаления газов.

При контроле термитных стыков применяют визуальный и измерительный контроль для выявления поверхностных дефектов и отклонений геометрических размеров сварного стыка, и ультразвуковой контроль для выявления внутренних дефектов и дефектов основного металла.

Ультразвуковой контроль выполняют после устранения дефектов, выявленных при визуальном и измерительном контроле.

Средства контроля подлежат метрологическому контролю, а специалисты, выполняющие контроль, должны иметь сертификаты соответствия на данный вид работ.

При наличии на термитных стыках предохранительных накладок, перед выполнением контроля состояния стыков, они снимаются.

Учет работ по термитной сварке рельсов, принятых в эксплуатацию, ведут в специальном журнале, находящемся по согласованию и у производителя работ.

Требования безопасности и охраны окружающей среды

Требования по обеспечению безопасности проведения термитной сварки рельсов регламентируются действующими правилами и инструкциями, утвержденными для предприятий железнодорожного транспорта.

Выполнение работ по термитной сварке рельсов необходимо производить на закрытом для движения участке пути.

Работники должны пройти медицинское освидетельствование и быть признанными годными по состоянию здоровья.

Сварщик должен быть обеспечен личными защитными средствами: спецодеждой, огнестойкими перчатками, защитными очками, сварочными очками, средствами пожаротушения, сигнальным жилетом при выполнении работ в пути.

Специальных мер по экологической охране окружающей среды не требуется.

Понравилась статья? Всё ли вам понятно? Хотел вам порекомендовать заглянуть на наш YouTube канал. Так же посмотреть уже готовые проекты на скачивание, среди которых чертежи, схемы и 3D модели.

Источник

Реферат: Термитная сварка

1 ТЕРМИТНАЯ СВАРКА

Термитами называются порошкообразные горючие смеси метал­лов с окислами металлов, способные сгорать с выделением зна­чительного количества тепла и развивать при этом весьма высо­кую температуру. Термиты изобретены в конце позапрошлого столетия. Они применяются для производства некоторых металлов и сплавов.

Наиболее важным для сварки является алюминиевый термит, который состоит из металлического алюминия в форме грубозер­нистого порошка или крупы, обычно с величиной зерна около 1 мм, и из железной окалины примерно с той же величиной зерна. По внешнему виду алюминиевый термит представляет собой сыпучую грубозернистую смесь из белых зерен (алюминий) и черных зерен (железная окалина). Для зажигания термита его необходимо нагреть хотя бы в одной точке до температуры порядка 1000° С. Начавшееся горение протекает весьма бурно, быстро распростра­няется на весь объем термитной смеси и проходит по реакции:

Термит сгорает полностью за 20—30 сек. Время горения зави­сит от грануляции, т. е. размеров зерен смеси: чем мельче зерно, тем быстрее заканчивается процесс горения. Экзотермическая реакция сгорания 1 кг алюминиевой термитной смеси развивает около 750 ккал.

Из приведенной выше реакции сгорания термита легко рас­считать, что на 1 кг термитной смеси необходимо 237 г алюминия и 763 г железной окалины. Этот расчет относится к химически чи­стым компонентам. В действительности термитную смесь изготов­ляют из возможно более дешевых материалов: из технического алюминия низших марок или алюминиевого лома с содержанием алюминия 88—98%. Железную окалину берут обычно из цехов горячей прокатки стали, в которых она является отбросом про­изводства. Такая окалина может содержать различное количе­ство кислорода. Поэтому действительный состав термитных сме­сей может меняться в довольно широких пределах в зависимости от химического состава применяемых материалов, который сле­дует проверять химическим анализом. Наиболее распространен­ный состав термитной смеси для материалов среднего качества: 23% алюминия и 77% железной окалины.

Несмотря на то, что алюминиевый термит выделяет сравни­тельно небольшое количество тепла, в среднем 750 ккал на 1 кг смеси (1 кг хорошего каменного угля дает 7000 ккал), термитная смесь развивает при сгорании весьма высокую температуру. Это объясняется тем, что сгорание термита идет исключительно за счет вещества самой смеси и 1 кг термита при сгорании дает столько же, т. е. 1 кг продуктов сгорания. Уголь же сгорает за счет кислорода воздуха, и при сжигании 1 кг угля в воздухе получается около 14 кг продуктов сгорания. По теоретическому расчету реакции сгорания термита с учетом теплоемкости про­дуктов сгорания обеспечивается температура

3000°С; такую же температуру показывают и непосредственные измерения. Поэтому продукты сгорания термита — железо (температура плав­ления около 1500°С) и окись алюминия А1₂ O₃ (температура плав­ления 2050°С) получаются в расплавленном, жидком и сильно перегретом виде.

Если сжечь термит в огнеупорном тигле, то по окончании реакции горения продукты реакции — жидкая сталь и шлак, состоящий главным образом из окиси алюминия, быстро разде­лятся на два слоя: металл — шлак в соответствии с удельным весом продуктов реакции; из 1 кг термитной смеси образуется 550 г расплавленной стали и 450 г шлака — расплавленной окиси алюминия. В сварочные термитные смеси, помимо алюминия и железной окалины, обычно вносят различные добавки с целью улучшить состав и повысить прочность термитного металла, увеличить общий выход металла при сжигании смеси, несколько понизить температуру термитной реакции.

1.2 ГРАНИЦИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Рассмотрим применение и области использования термитной сварки на примере сварки рельсового стыка — самом обычном применении термитной сварки. При сварке давлением жидкие продукты выливают через край тигля (рисунок 1, а); при этом место сварки сначала заливается жидким шлаком, смачивающим металл и дающим на его поверх­ности тонкую пленку, препятствующую прилипанию термитного металла к основному. Жидкий металл поступает в форму вслед за шлаком, но не сваривается с основным металлом и может быть удален по окончании сварки. Жидкий металл используется лишь как носитель тепла для разогрева места сварки. После того как жидкая смесь выпущена в форму и стык достаточно разогрет, приступают к осадке. Для этой цели применяют стяжные прессы, приводимые вручную рычажными ключами. При повороте ключей приходят в действие винтовые стяжки, создающие давление и производящие осадку разогретых деталей. Стяжной пресс (рисунок 2) надевают на место сварки до выпуска расплавленной смеси.

Поверхность сварного стыка должна быть защищена от попа­дания термитного шлака, для чего соединяемые поверхности тщательно пригоняют, отшлифовывают и перед сваркой стягивают со значительным давлением посредством стяжного пресса. Так как рельсовая сталь обладает ограниченной свариваемостью в пласти­ческом состоянии, то в стык перед сваркой закладывают пластинку по профилю рельса из мягкой низкоуглеродистой стали с тщательно зачищенными и отшлифованными поверхностями. При разогреве стыка термитом усиливают давление, поворачивая стяжные гайки пресса, и производят осадку.

Способ термитной сварки давлением в том виде, как он описан выше, в настоящее время почти не применяется, так как этот способ сложен, кропотлив, требует очень тщательной пригонки свариваемых поверхностей и дает значительный разброс резуль­татов в отношении прочности стыка. Также трудоемка операция осадки и установки стяжного процесса.

Значительно дешевле и удобнее сварка плавлением, так назы­ваемый способ промежуточного литья (рисунок 1, б). В этом случае рельсы заформовывают со значительным зазором (10—12 мм) в стыке, поэтому особенно тщательной пригонки и шлифования соединяемых поверхностей не требуется. Расплавленную смесь выпускают через дно тигля. Поступающий в форму перегретый расплавленный металл оплавляет основной металл у сварного стыка и сплавляется с ним в одно целое. Термитный шлак, посту­пающий в форму вслед за металлом, служит лишь для дополни­тельного подогрева сварного стыка и замедления его охлаждения по окончании сварки. Осадочного давления и применения стяж­ного пресса не требуется, рельсы остаются неподвижными в про­цессе сварки. Поэтому возможно, например, сваривать рельсы, уложенные в пути, без расшивки, что позволяет сваривать плети неограниченной длины, вваривать куски рельсов в местах вырезки поврежденных стыков и т. п.

а — давлением; б — плавлением (промежуточное литье); в — комбинированный

Недостатки способа промежуточного литья: 1) несколько увеличенный расход термита; 2) образование литой структуры ме­талла в сварном стыке, не уплотняемого осадоч­ным давлением и поэто­му склонного к образо­ванию пор и раковин; 3) все сечение стыка для надлежащего разогрева получает значительный облив, удаление которо­го вызывает известные затруднения. Приходит­ся обрубать и шлифовать поверхность катания и боковые грани головки рельса.

При комбинирован­ном способе металл вы­пускают через дно тигля, заливку жидким металлом ведут лишь до нижней грани головки рельса (рисунок 1, в ), а отшлифованные торцы головок собирают со вкладной пластинкой низкоуглероди­стой стали. При выпуске жидкой смеси головку заливают шлаком и сваривают давлением при последующей осадке стяжным прес­сом, в то время как шейка и подошва рельса оказываются сварен­ными плавлением по способу промежуточного литья. Комбиниро­ванный способ является наилучшим и в настоящее время находит преобладающее применение. Результаты термитной сварки рельсовых стыков достаточно удовлетворительны. Сварку легко вести в полевых условиях. Несмотря на это, термитная сварка рельсовых стыков на желез­ных дорогах применяется в ограниченных размерах и в настоящее время почти вытеснена контактной сваркой. Причиной служит довольно высокая стоимость термитной смеси, дефицитность ме­таллического алюминия, низкая производительность термитной сварки. Этот вид сварки сохранил свое значение для рельсовых стыков трамвайных путей, так как в условиях города другие методы сварки рельсовых стыков трудноприменимы.

1 — стяжная штанга; 2 — стяжная гайка; 3 — за­жимная гайка; 4 — термитный тигель; 5 — крышка тигля

Термитную сварку можно использовать для ремонта крупных стальных и чугунных деталей. При сварке чугуна применяют специальный термит со значительным содержанием ферросилиция. Посредством термитной сварки можно приливать отломанные части стальных деталей, например зубья крупных шестерен, наплавлять поверхности и т. п. Термитная сварка позволяет изготовлять стальные отливки, на месте в любых, даже полевых условиях, что в ряде случаев может представлять практический интерес.

1.3 Выбор основных и присадочных материалов

Рассмотрим кратко технику термитной сварки. Термитную смесь сжигают в специальных огнеупорных тиглях (рисунок ). Размер тигля принимают в соответствии с величиной сжигаемой порции термита.

а — тигель; б — область днища тигля; 1 — корпус; 2 — фу­теровка; 3 — стакан; 4 — штепсель-втулка для выпуска рас­плава; 5— магнезитовый песок; 6 — термит; 7 — асбестовый кружок; 8 — запорный гвоздь; 9 — стакан

Тигель имеет корпус 1 из листового железа с внут­ренней огнеупорной магнезитовой футеровкой 2. При сжигании первой порции термита футеровка несколько оплавляется и зашлаковывается окисью алюминия термитной смеси.

В зависимости от размеров изделия, подлежащего сварке, вес термитной порции может меняться от нескольких сотен граммов до нескольких сотен килограммов. Для сварки нормального рельсового стыка профиля 1-А требуется 7—8 кг термита. Для сварки используются горячие расплавленные продукты сгорания термитной смеси. Иногда расплавленную смесь выливают на место сварки через край тигля, наклоняя его, но такой прием применяется редко. Обычно продукты сгорания выпускают через дно тигля. Для возможности выпускания через дно при набивке футеровки тигля в его донную часть вставляют стакан 3 из высо­кокачественного обожженного огнеупорного материала, обычно магнезита. Внутрь стакана вставляют сменный магнезитовый Штепсель-втулку. Отверстие штепселя перед засыпкой термитной смеси закрывают специальным запорным гвоздем со стержнем диаметром 5—6 мм длиной около 120 мм, с плоской шляпкой диаметром около 17 мм. Поверх шляпки гвоздя кладут асбесто­вый кружок и сверху засыпают небольшим количеством огнеупорного магнезитового песка, который слегка утрамбовывают. После этого в тигель насыпают и тщательно перемешивают термитную смесь. Такое перемешивание необходимо ввиду возможной сепа­рации частиц термита при хранении.

Термит хранится на складе обычно отдельными порциями, необходимыми для данной работы, например для сварки рельсо­вого стыка, причем каждая порция упакована в отдельный пакет или мешок.

Зажигание засыпанной в тигель термитной смеси может про­изводиться сварочной дугой или специальным запалом. От обыч­ных источников тепла, например от пламени зажженной спички, термит не загорается, что делает его сравнительно безопасным в обращении и хранении. Запальные смеси загораются от пламени спички, развивают высокую температуру и зажигают термит. В состав запальной смеси для термита обычно входит бертолетова соль и тонкий порошок (пудра) алюминия.

После того как термитная смесь загорелась, тигель накрывают крышкой с отверстием для выхода газов. По окончании реакции горения, через 20—30 сек после зажигания, расплавленные про­дукты готовы к выпуску. Для выпуска расплавленных продуктов выбивают запорный гвоздь ударом по нижнему концу ударни­ком — железной полоской или трубкой с расплющенным концом. Горячая смесь выливается на место сварки. При выпуске через дно тигля сначала выливается металл, затем шлак; при выпуске через край тигля сначала льется шлак, затем металл.

Место сварки должно быть предварительно заформовано таким образом, чтобы осталась полость для термитного металла и шлака. Заформовка производится огнеупорными материалами в коробке из листового железа. При заформовке необходимо оставить каналы и отверстия в стенках железной формы для облегчения удаления газов.

Расплавленные продукты подводят по специальному литнико­вому каналу в заформовке в нижнюю часть формы, откуда они постепенно поднимаются кверху и заполняют весь объем формы. После окончания заформовки форму сушат и прокаливают, а также подогревают места сварки до красного каления (700—800° С). Прокалку и подогрев чаще всего проводят подогревательными горелками-форсунками, работающими на керосине или нефти. Просушиваются и прокаливаются не только заформовка, но и тигель вместе с крышкой перед засыпкой первой порции термитной смеси. Просушке и прокалке при термитной сварке уделяется большое внимание, так как остатки влаги в заформовке или футеровке тигля могут вызывать разбрызгивание жидкого металла и шлака.

Термитная сварка по способу выполнения имеет несколько разновидностей: 1) сварка давлением, или пластическая, без заметного расплавления основного металла; 2) сварка плавлением (способ промежуточного литья), при которой основной металл расплавляется по всему сечению и сплавляется с жидким приса­дочным металлом, осадочного давления не требуется; 3) комбини­рованный способ, при котором основной металл расплавляется по всему сечению или частично и используется осадочное давление.

1.51. Основные элементы устройств для термитной сварки

Тигель с донным сливом (материал: магнезит, защитная футеровка, хромо­вая руда,кварцевый песок).

Размер тигля зависит от поставленной задачи (следует учитывать возмож­ность прорыва тигля при большом объеме наплавляемого материала).

Формы для сварки: одноразового пользования (материал: кварцевый песок, шамот); многоразового пользования (графит, серый чугун, медь для серийной сварки).

Модель (набивная для каждого профиля).Опока.

Поддерживающее и зажимное устройства применяют при использовании неразъемных и составных форм для сварки.

Специальные устройства: приемник для тигля, домик для выпуска металла, кислородный резак, полозковый термометр, горелка для предварительного подогрева (пропан).

Инструменты: кузнечное зубило, плоская обжимка, шлифовальный круг, проволочная щетка.

Специальный запальник с ручным или электрическим управлением.

Сварочный аппарат имеет различную конфигурацию в зависимости от выпол­няемой задачи состоит из нескольких основных элементов (см. выше). Изготовитель: EtektrochsmischesWerk, Алимендорф, ГДР.

Источник

• ← Что является источником кислорода на нашей планете
• Что является источником кишечных заболеваний →