جوشکاری ترمیت

جوشکاری ترمیت

اسلاید 1: به نام خداجوشکاری ترمیت THERMITE WELDING

اسلاید 2: مقدمه : امروزه در صنعت دنيا سعي بر اين است كه به جاي به كارگيري اتصالات مكانيكي براي به هم پيوستن فلزات از جوشهاي طويل استفاده شود. يكي از اين روشها جوشكاري ترميت مي‌باشد كه دليل اين امر صرفه‌جويي اقتصادي حاصل از بهره‌برداري مسيرهاي پيوسته مي‌باشد نمونه‌هاي اين صرفه‌جويي در كاهش هزينه نصب خط، تعمير و نگهداري خط و آلات ناقله،افزايش عمر مفيد فلزات،افزايش آسايش و ايمني سير حركت مي‌باشد.

اسلاید 3: تعریف فرایند : جوشكاري ترميت فرآيندي است كه در آن چسبندگي دو فلز به وسيله فاز مايعي كه داراي حرارت بسيار بالائي است تأمين مي‌گردد. در اين عمليات حرارت لازم توسط فرآيند آلومينوترمي بين اكسيد فلز و آلومينيوم تامين مي‌شود.

اسلاید 4: معرفي جوشكاري ترميت : فرآيند جوشكاري ترميت تنها فرآيند شناخته شده ذوبي است كه در آن براي توليد آلياژ مايع از واكنش شيميايي استفاده مي‌شود اين واكنش در سال 1898 اولين بار بوسيله پروفسور گلداشميت كشف گرديد. واكنش‌هاي ترميت حرارت زيادي توليد مي‌كنند اين واكنش‌ها به صورت زير مي‌باشد:   Fe2O3+2AL→2Fe+AL2O3 H=849 KJ   3FeO+2AL→3Fe+AL2O3 H=880 KJ   H=3350 KJ 3Fe3O4+8AL→9Fe+4AL2O

اسلاید 5: اصول فرایند : در واكنش آلومينوترمي، آلومينيوم نقش احيا كننده را داشته و واكنش طبقه معادله زير انجام مي‌شود: گرما + فلز+ اكسيدآلومينيوم  Al + اكسيد فلز حرارت زياد آزاد شده باعث تسریع شدن واکنش اكسيد و فلز مي‌شود و به دليل اختلاف چگالي موجود بين سرباره و فلز،‌ آنها بطور اتوماتيك در عرض چندثانيه از هم جدا مي‌شوند. درجه حرارت تئوريك به دست آمده در اثر احياء اكسيد آهن حدود 3093 درجه سانتيگراد است.

اسلاید 6: مواد افزودني به علاوه حرارت از دست رفته توسط تشعشع و اتلاف حرارتي توسط محفظه باعث مي‌شوند كه حداكثر دما واكنش حدود 2500 درجه سانتيگراد باشد. اين دما بهترين درجه حرارت براي جدا شدن آهن و اكسيد آلومينيوم است اگر دما از 2500 درجه بالاتر باشد آلومينيوم موجود تبخير مي‌شود زيرا دماي تبخير آن حدود 2465 درجه مي‌باشد. اگر دما كمتر از 2500 درجه باشد به علت انجماد زودرس، انكوزيونهاي به وجود مي‌آيد زيرا دماي انجماد آن حدود زمانی که واکنش ترمیت انجام می گیرد، اکسید آهن احیا شد ه وآلومینیم اکسید می شود. آنگاه گرماي آزاد شده حاصل از این فرایند باعث افزایش دماي محصولات می شود.

اسلاید 7: به علت تفاوت بین دانسیته آهن مذاب و اکسید آلومینیم جامد، آهن مذاب در زیر بوته و اکسید آلومینیم در روي سطح قرار می گیرد. می توان از این مذاب جمع شده، براي انجام عملیات جوشکاري استفاده کرد. از آنجا که محصول واکنش ، آهن خام است و استحکام لازمه را براي اتصال ریل هاي راه آهن ندارد ، براي افزایش خواص مکانیکی به آن عناصر آلیاژي نظیر کربن، سیلیسیم، منگنز ووانادیم اضافه می کنند. در مطالعاتی که تاکنون روي تأثیر وانادیم بر فولادها و به ویژه فولادهاي میکر وآلیاژي با کربن متوسط انجام شده است ،

اسلاید 8: تأثیر کروم را با توجه به مقدار آن می توان در موارد زیر خلاصه کرد: الف. ریزدانه کردن ساختار فولاد ب. ایجاد رسوبات ریز کاربیدي که منجر به افزایش سختی و استحکام فولاد می شود. پ. ایجاد کاربیدي هاي یوتکتیک که علیرغم افزایش سختی، (موجبات کاهش انعطاف پذیري فولاد را فراهم می سازند) ت. افزایش خاصیت پرلیت زایی در مقادیر کم وانادیم ث. افزایش ظرافت ساختار پرلیتی

اسلاید 9: مراحل جوشكاري ترميت : 1- تميز كردن سطح قطعات ار آلودگي و اكسيد 2- آماده كردن قالب ( قالب ها بصورت دستي ساخته شده يا بصورت آماده براي اشكال و قطعات خاص در بازار موجودند) 3- ايجاد فاصله مناسب بين قطعات و قرار دادن قالب دور قطعات 4- پيشگرم كردن قالب

اسلاید 10: 5- ريختن مواد ترميت در محفظه احتراق 6- قرار دادن چاشني 7- روشن كرد چاشني به منظور احتراق ترميت 8- باز كردن قالب پس از سرد شدن مذاب حاصل ازواكنش 9- تميزكردن و پرداخت كردن سطح قطعات و اتصال

اسلاید 11: 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.

اسلاید 12: 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

اسلاید 13: مواد مورد نياز براي جوشكاري - كيسه‌هاي حاوي پودر ترميت قالبهايي براي پروفيلهاي مختلف ريل و اتصال مختلط (در صورت نياز) - ماسه آب‌بندي جهت آب‌بندي قالبها - فشفشه - گلدان نسوز و آستر گلدان - ته گلدان اتوماتيك AST-ER - گاز پروپان - گاز اكسيژن

اسلاید 14: 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.

اسلاید 15: 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

اسلاید 16: 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 تعمير ريل هاي شكسته - جوش لب به لب لوله هاي جدار ضخيم

اسلاید 17: - جوش و تعمير ميل لنگهاي شكسته - جوش و تعمير شاسي ماشين ها - جوش و اتصال قطعات ريخته گري شده كه بخاطرطول بلند و بزرگ بودن نميتوانند در يك مرحله قالبگيري و ريختگري شوند . - براي جوش كابل هاي ضخيم برق به يكديگر يا يك هادي ديگر - براي جوش و اتصال ميلگردهاي تقويت كننده بتن در سازه ها ساختماني به يكديگر

اسلاید 18: 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

اسلاید 19: 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

اسلاید 20: محدودیت ها : - محدود به جوشکاری مقاطع ضخیم - حرارت ورودی بالا -صرفه‌جوئي 10 تا 15 درصد در هزينه‌هاي بزرگ تعميرات اساسي -خط به وسيله حذف تعداد زيادي از اتصالي‌ها و آلات اتصال فرعي -نیاز به آب بندی درز فرمها -نیاز به پیش گرم کردن مناسب و دقیق قطعه کار -جلوگیری از ورود ناخالصی به داخل جوش صرفه‌جوئي در هزينه‌هاي نگهداري خط كه در مقايسه با يك خط جوشكاري نشده درصد زيادي كاهش دارد.

اسلاید 21: 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

اسلاید 22:  ترميت ساده :   شامل مخلوط  پودر هاي اكسيد آهن و آلومينيوم 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 ترميت فولاد كم كربن : شامل ترميت ساده به اضافه پودر فولاد كم كربن يا حتي مقداري پودر منگنز

اسلاید 23: ترميت فولاد كم كربن : شامل ترميت ساده به اضافه پودر فولاد كم كربن يا حتي مقداري پودر منگنز ترميت چدن : شامل ترميت ساده به اضافه مقداري پودر فولاد سيليسيوم دار و فولاد كم كربن ترميت براي جوشكاري ريل ها : شامل تركيبات ترميت ساده به اضافه مقداري پودر كربن ، منگنز و عناصر آلياژي ديگر به منظور افزايش سختي فلز جوش در ريل ترميت براي اتصال كابل هاي برق : شامل پودر هاي اكسيد مس و آلومينيوم

اسلاید 24: تجهیزات جوشکاری ترمیت :ابزار عمومی :تیزبرچکش دستی 5/1 کیلوگرمیپتک سه کیلوگرمیسوهان نیم گردبرس سیمی دیلم به طول 750 میلی متر

اسلاید 25: ابزار جوشکاری :سه پایه نگهدارنده گلدان( با صفحه محافظ)کفه سربارهظرف پودر ترمیتسری ابزار درزهای دارای تکیه گاه

اسلاید 26: ابزارهای برش و پیشگرم اکسیژن / پروپان :آچار دوسر32/30 swدسته مشعل پیشگرمشیر اطمینان اکسیژن و پروپانفندک گازرگلاتور پروپان

اسلاید 27: نتیجه گیری: 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 .