لینک دانلود 27 صفحه پاورپوینت روش های جوشکاری ترمیت
جوشکاری ترمیت
امروزه در صنعت دنیا سعی بر این است که به جای به کارگیری
اتصالات مکانیکی برای به هم پیوستن فلزات از جوشهای طویل استفاده شود.
یکی از این روشها جوشکاری ترمیت میباشد که دلیل این امر صرفه‌جویی
اقتصادی حاصل از بهره‌برداری مسیرهای پیوسته میباشد
نمونه‌های این صرفه‌جویی در کاهش
هزینه نصب خط، تعمیر و نگهداری
خط و آلات ناقله،افزایش عمر مفید
فلزات،افزایش آسایش و ایمنی سیر
حرکت میباشد.
تعریف فرایند :
جوشکاری ترمیت فرآیندی است که در آن چسبندگی دو فلز به وسیله فاز مایعی که
دارای حرارت بسیار بالائی است تأمین می‌گردد. در این عملیات حرارت لازم
توسط فرآیند آلومینوترمی بین اکسید فلز و آلومینیوم تامین می‌شود.
معرفی جوشکاری ترمیت :
فرآیند جوشکاری ترمیت تنها فرآیند شناخته شده ذوبی است که در آن برای
تولید آلیاژ مایع از واکنش شیمیایی استفاده می‌شود این واکنش در سال 1898
اولین بار بوسیله پروفسور گلداشمیت کشف گردید. واکنش‌های ترمیت حرارت
زیادی تولید می‌کنند این واکنش‌ها به صورت زیر میباشد:
Fe2O3+2AL→2Fe+AL2O3 H=849 KJ
3FeO+2AL→3Fe+AL2O3 H=880 KJ
H=3350 KJ 3Fe3O4+8AL→9Fe+4AL2O
اصول فرایند :
در واکنش آلومینوترمی، آلومینیوم نقش احیا کننده را داشته و واکنش طبقه
معادله زیر انجام می‌شود: گرما + فلز+ اکسیدآلومینیوم à Al + اکسید فلز
حرارت زیاد آزاد شده باعث تسریع شدن واکنش
اکسید و فلز می‌شود و به دلیل اختلاف
چگالی موجود بین سرباره و فلز، آنها
بطور اتوماتیک در عرض چندثانیه از
هم جدا می‌شوند. درجه حرارت تئوریک
به دست آمده در اثر احیاء اکسید آهن
حدود 3093 درجه سانتیگراد است.
مواد
افزودنی به علاوه حرارت از دست رفته توسط تشعشع و اتلاف حرارتی توسط محفظه
باعث می‌شوند که حداکثر دما واکنش حدود 2500 درجه سانتیگراد باشد. این
دما بهترین درجه حرارت برای جدا شدن آهن و اکسید آلومینیوم است اگر دما
از 2500 درجه بالاتر باشد آلومینیوم موجود تبخیر می‌شود زیرا دمای تبخیر
آن حدود 2465 درجه میباشد. اگر دما کمتر از 2500 درجه باشد به علت انجماد
زودرس، انکوزیونهای به وجود می‌آید زیرا دمای انجماد آن حدود
زمانی که واکنش ترمیت انجام می گیرد، اکسید آهن احیا شد ه وآلومینیم اکسید
می شود. آنگاه گرمای آزاد شده حاصل از این فرایند باعث افزایش دمای
محصولات می شود.
به
علت تفاوت بین دانسیته آهن مذاب و اکسید آلومینیم جامد، آهن مذاب در زیر
بوته و اکسید آلومینیم در روی سطح قرار می گیرد. می توان از این مذاب جمع
شده، برای انجام عملیات جوشکاری استفاده کرد.
از آنجا که محصول واکنش ، آهن خام است و استحکام لازمه را برای اتصال ریل
های راه آهن ندارد ، برای افزایش خواص مکانیکی به آن عناصر آلیاژی نظیر
کربن، سیلیسیم، منگنز ووانادیم اضافه می کنند.
در مطالعاتی که تاکنون روی تأثیر وانادیم بر فولادها و به ویژه فولادهای میکر وآلیاژی با کربن متوسط انجام شده است ،
تأثیر کروم را با توجه به مقدار آن می توان در موارد زیر خلاصه کرد:
الف. ریزدانه کردن ساختار فولاد
ب. ایجاد رسوبات ریز کاربیدی که منجر به افزایش سختی و
استحکام فولاد می شود.
پ. ایجاد کاربیدی های یوتکتیک که
علیرغم افزایش سختی،
(موجبات کاهش انعطاف پذیری
فولاد را فراهم می سازند)
ت. افزایش خاصیت پرلیت زایی در
مقادیر کم وانادیم
ث. افزایش ظرافت ساختار پرلیتی
مراحل جوشکاری ترمیت :
1- تمیز کردن سطح قطعات ار آلودگی و اکسید
2- آماده کردن قالب ( قالب ها بصورت دستی ساخته شده یا بصورت آماده برای اشکال و قطعات خاص در بازار موجودند)
3- ایجاد فاصله مناسب بین قطعات و قرار دادن قالب دور قطعات
4- پیشگرم کردن قالب
5- ریختن مواد ترمیت در محفظه احتراق
6- قرار دادن چاشنی
7- روشن کرد چاشنی به منظور
احتراق ترمیت
8- باز کردن قالب پس از سرد شدن
مذاب حاصل ازواکنش
9- تمیزکردن و پرداخت کردن
سطح قطعات و اتصال
روش : SMW
از متداولترین روشهای جوشکاری در راه آهن می باشد .
روش:SMW-F
با
توجه به محاسبات آزمایشات مختلف روی این طرح که از طرف کارخانه مربوطه
انجام گرفته در صورت اجرای صحیح آن در عمل، کاملاً در مقابل نیروهای مجاز
وارده مقاوم بوده و استقامت می نماید.
روش:SKV-F
این روش را می توان از نظر سرعت عمل در اجرای عملیات پیشرفته تر دانست.
در این روش برای حرارت دهی سرگاز مخصوص طراحی شده و در حالت ایده آل و با
مصرف گاز پروپان، اکسیژن حدود یک تا دو دقیقه جهت حرارت دهی انتهای دو ریل
مورد نیاز است
مواد مورد نیاز برای جوشکاری
- کیسه‌های حاوی پودر ترمیت
قالبهایی برای پروفیلهای مختلف ریل
و اتصال مختلط (در صورت نیاز)
- ماسه آب‌بندی جهت آب‌بندی قالبها
- فشفشه
- گلدان نسوز و آستر گلدان
- ته گلدان اتوماتیک AST-ER
- گاز پروپان
- گاز اکسیژن
نکات قابل توجه در جوشکاری ترمیت:
1-ماسه از 75 درصد شن خالص و25 درصد خاک رس و مقداری ماده چسبنده تشکیل می شود.
2-قالب ماسه ای باید دارای مجرای ورود بار و نفس کش یا خروج هوا باشد.
3-در جوشکاری قطعات بزرگ ماسه ای هواکش نیزلازم است.
4-ضمن گرم کردن قطعاتی که باید جوش داده شوند، قالب مومی دور درز آنها ذوب می شود، وماسه در اطراف فرم مربوط را به فلز می دهد.
5-ترمیت را در بوته ای که به شکل مخروط ناقص بوده وبالای قالب قرار دارد، می ریزند و مشتعل می سازند.
6-از
این جهت بوته در بالای قالب قرار دارد که آهن مذاب با استفاده از نیروی
ثقل بتواند به داخل قالب جاری شده فضای خالی اطراف قطعه کار را کاملاً
پرکند
انواع کاربردهای آن :
- اتصال ریلهای خطوط راه آهن به یکدیگر.
- جوش دادن دندانه های نوردی چرخ دنده های بزرگ شکسته.
- اتصال قطعات ریخته گری شده ای که ابعاد آنهامانع ریختن آنها به طور یکپارچه است.
- جوش و تعمیر ریل های شکسته
- جوش لب به لب لوله های جدار ضخیم
- جوش و تعمیر میل لنگهای شکسته
- جوش و تعمیر شاسی ماشین ها
- جوش و اتصال قطعات ریخته گری شده که بخاطرطول بلند و بزرگ بودن نمیتوانند در یک مرحله قالبگیری و ریخته گری شوند .
- برای جوش کابل های ضخیم برق به یکدیگر یا یک هادی دیگر
- برای جوش و اتصال میلگردهای تقویت کننده بتن در سازه ها ساختمانی به یکدیگر
مزایا و محدودیت های جوشکاری ترمیت :
مزایا :
- سرعت بالای واکنش
-به دلیل تولید آهن، کربن جوش حاصل بسیار کم بوده و احتمال سخت شدن جوش پایین است
- امکان جوشکاری مقاطع ضخیم
- مناسب برای تعمیر قطعات با منطقه
آسیب دیده بزرگ
- عدم نیاز به پخ سازی لبه های اتصال
1) هزینه نسبتاً کم تجهیزات و مواد مصرفی
2) جوشکاری در محل به هیچ منبع نیروی الکتریکی نیازی ندارد
3) کارگران غیرماهر را میتوان در مدت حدود سه هفته تعلیم داد
4) تجهیزات آن نسبتاً ساده و بادوام هستند
5) کیفیت مواد جوشکاری توسط سازنده تضمین می شود
6) تمام ریلهای فولادی که در راه آهن مصرف می شود را می توان جوش داد از
جمله ریلهای مقاوم در برابر سایش و ریل های( فولادی) آستنیتی منگنز و کروم
دار 110 به جز فولادهای محدود آستنیت تا پرلیت
محدودیت ها :
- محدود به جوشکاری مقاطع ضخیم
- حرارت ورودی بالا
-صرفه‌جوئی 10 تا 15 درصد در هزینه‌های بزرگ تعمیرات اساسی -خط به وسیله حذف تعداد زیادی از اتصالی‌ها و آلات اتصال فرعی
-نیاز به آب بندی درز فرمها
-نیاز به پیش گرم کردن مناسب و دقیق قطعه کار
-جلوگیری از ورود ناخالصی به داخل جوش
صرفه‌جوئی در هزینه‌های نگهداری خط که در مقایسه با یک خط جوشکاری نشده درصد زیادی کاهش دارد.
فلزات قابل جوشکاری :
گروه وسیعی از فولادها را با تغییردادن ترکیب ترمیت به منظور هماهنگی خواص
جوش ترمیت با خواص فیزیکی و ترکیب شیمیایی فلز پایه می توان جوشکاری نمود .
فلزات مقاوم به سایش
ریل های فولاد
فلزات آستنیتی منگنز
فلزات کروم دار 110
ترمیت ساده :
شامل مخلوط پودر های اکسید آهن و آلومینیوم
جوش مرکب ترمیتی1:
نوعی جوش که برای ریل های راه آهن به کار می رود. بدین ترتیب که سر ریل
ها با فرایند فشاری ترمیتی بالایه فلزی یا بدون آن ، همزمان، پایه و جان
ریلها با فرایند جوشکاری ترمیتی به هم متصل می شود
ترمیت فولاد کم کربن :
شامل ترمیت ساده به اضافه پودر فولاد کم کربن یا حتی مقداری پودر منگنز
ترمیت فولاد کم کربن :
شامل ترمیت ساده به اضافه پودر فولاد کم کربن یا حتی مقداری پودر منگنز
ترمیت چدن :
شامل ترمیت ساده به اضافه مقداری پودر فولاد سیلیسیوم دار و فولاد کم کربن
ترمیت برای جوشکاری ریل ها :
شامل ترکیبات ترمیت ساده به اضافه مقداری پودر کربن ، منگنز و عناصر آلیاژی دیگر به منظور افزایش سختی فلز جوش در ریل
ترمیت برای اتصال کابل های برق :
شامل پودر های اکسید مس و آلومینیوم
تجهیزات جوشکاری ترمیت :
ابزار عمومی :
تیزبر
چکش دستی 5/1 کیلوگرمی
پتک سه کیلوگرمی
سوهان نیم گرد
برس سیمی
دیلم به طول 750 میلی متر
ابزار جوشکاری :
سه پایه نگهدارنده گلدان
( با صفحه محافظ)
کفه سرباره
ظرف پودر ترمیت
سری ابزار درزهای دارای تکیه گاه
ابزارهای برش و پیشگرم اکسیژن / پروپان :
آچار دوسر32/30 sw
دسته مشعل پیشگرم
شیر اطمینان اکسیژن و پروپان
فندک گاز
رگلاتور پروپان
اگرچه واکنش آلمینوترمیکی سالهای زیادی شناخته شده است اما بیشترین کاربرد آن در جوشکاری طویل ریل میباشد. البته در محدوده وسیعی از تعمیرات فولادی سنگین، نیمه سنگین و تعمیر قطعات ضخیم به طور رضایت بخشی انجام شده است به هر حال گروه وسیعی از فولادها را با تغییردادن ترکیب ترمیت به منظور هماهنگی خواص جوش ترمیت با خواص فیزیکی و ترکیب شیمیایی فلز پایه می توان جوشکاری نمود بنابراین به کارگیری این روش جوشکاری نسبت به دیگر روش ها به دلیل مزایازیادی که دارد نسبت به روشهای دیگر مقرون به صرفه تر است .