Thermit Welding: Prozess, Betrieb und Verwendung (mit Diagramm)
Nach dem Lesen dieses Artikels erfahren Sie mehr über: - 1. Prozess des Thermit-Schweißens 2. Funktionsweise des Thermit-Schweißens 3. Anwendung und Verwendung 4. Vorteile 5. Nachteile.
Prozess des Thermit-Schweißens:
Das Thermit-Schweißen ist ein chemisches Schweißverfahren, bei dem eine exotherme chemische Reaktion zur Bereitstellung der wesentlichen Wärmeenergie eingesetzt wird. Bei dieser Reaktion wird Thermit verbrannt, bei dem es sich um ein Gemisch aus feinem Aluminiumpulver und Eisenoxid im Gewichtsverhältnis von etwa 1: 3 handelt.
Obwohl durch die Reaktion eine Temperatur von 3000 ° C erreicht werden kann, ist ein Vorwärmen der Thermit-Mischung auf bis zu etwa 1300 ° C wesentlich, um die Reaktion zu starten.
Die Mischung reagiert entsprechend der chemischen Reaktion:
8 Al + 3 Fe 3 O 4 → 9 Fe + 4 Al 2 O 3 + Wärme (3000 ° C, 35 kJ / kg Mischung)
Aluminium hat eine größere Affinität, mit Sauerstoff zu reagieren. Es reagiert mit Eisenoxid und setzt dabei reines Eisen und Aluminiumoxidschlacke frei. Aluminiumoxid schwimmt auf dem Pool geschmolzener Metalle in Form von Schlacke und reinem Eisen (Stahl), die sich aufgrund großer Dichteunterschiede unten absetzen.
Funktionsweise des Thermit-Schweißens:
Das Thermit-Schweißverfahren ist im Wesentlichen ein Gieß- und Gießverfahren, bei dem das durch die Thermit-Reaktion erhaltene Metall in den feuerfesten Hohlraum gegossen wird, der um die Verbindung herum hergestellt wird.
Die verschiedenen Schritte beim Thermit-Schweißen sind:
1. Die zwei zu verbindenden Metallteile werden ordnungsgemäß gereinigt und die Kante vorbereitet.
2. Dann wird das Wachs in die Fuge gegossen, so dass ein Wachsmuster entsteht, wo die Schweißnaht erhalten werden soll.
3. Ein Formkasten wird um die Fuge herumgeführt und feuerfester Sand wird sorgfältig um das Wachsmuster gepackt, wie in Abb. 7.40 gezeigt, und bietet so das erforderliche Gießbecken, den Anguss sowie das Steigrohr- und Angusssystem.
4. Eine untere Öffnung ist vorhanden, um das geschmolzene Wachs ablaufen zu lassen. Das Wachs wird durch diese Öffnung geschmolzen, die auch zum Vorwärmen der Fuge dient. Damit ist es schweißbereit.
5. Der Thermit wird in einen Tiegel gemischt, der aus feuerfestem Material besteht und der extrem hohen Hitze und dem extremen Druck standhalten kann, die während der chemischen Reaktion entstehen.
6. Der Zünder (normalerweise Bariumperoxid oder Magnesium) wird auf die Mischung gestellt und mit einem glühenden Metallstab oder Magnesiumband beleuchtet.
7. Die Reaktion dauert etwa 30 Sekunden und man lässt hoch überhitztes geschmolzenes Eisen in den vorbereiteten Formhohlraum um das zu schweißende Teil strömen.
8. Das überhitzte geschmolzene Metall verbindet das Grundmetall und verfestigt sich zu einer starken homogenen Schweißnaht.
9. Die Schweißverbindung lässt sich langsam abkühlen.
Es gibt verschiedene Thermit-Mischungen zum Schweißen verschiedener Metalle wie Kupfer und Chrom. Sie verwenden verschiedene Metalloxide anstelle von Eisenoxid. Nachfolgend sind einige typische Reaktionen der Thermit-Mischung mit ihrer erhaltenen Temperatur aufgeführt:
3 CuO + 2 Al → 3 Cu + Al 2 O 3 + Wärme (4860 ° C, 275 kcal)
Cr 2 O 3 + 2Al → 2Cr + Al 2 O 3 + Wärme (3000 ° C, 540 kcal)
Anwendung und Verwendung des Thermit-Schweißens:
Das Thermit-Schweißen ist ein sehr alter Prozess und wird heutzutage in den meisten Fällen durch Elektroschlackenschweißen ersetzt. Dieses Verfahren wird jedoch noch verwendet.
Einige Anwendungen sind:
(i) Das Thermit-Schweißen wird traditionell zum Schweißen von sehr dicken und schweren Platten verwendet.
(ii) Thermit-Schweißen wird zum Verbinden von Schienenstraßen, Rohren und dicken Stahlprofilen verwendet.
(iii) Thermit-Schweißen wird auch zur Reparatur von schweren Gussteilen und Getrieben verwendet.
(iv) Das Thermit-Schweißen eignet sich zum Schweißen großer Abschnitte wie Lokomotivschienen, Schiffsrümpfe usw.
(v) Thermit-Schweißen wird zum Schweißen von Kabeln aus Kupfer verwendet.
Vorteile des Thermit-Schweißens:
1. Das Thermit-Schweißen ist ein einfacher und schneller Prozess zum Verbinden ähnlicher oder unähnlicher Metalle.
2. Dieses Verfahren ist kostengünstig, da keine kostspielige Stromversorgung erforderlich ist.
3. Dieses Verfahren kann an Orten verwendet werden, an denen keine Stromversorgung verfügbar ist.
Nachteile von Thermit Welding:
1. Das Thermitschweißen wird im Wesentlichen für Eisenmetallteile von schweren Profilen verwendet.
2. Es ist unwirtschaftlich für das Schweißen billiger Metalle und leichter Teile.
