Навигация
1 ТЕРМИТНАЯ СВАРКА
1.1 ПРИНЦИП СВАРКИ
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.
Важной областью применения термитов является сварка металлов. Горючими металлами в термитных смесях могут служить металлы с большой теплотой образования окислов, например алюминий, магний, кремний (в особенности аморфный). Источником кислорода в термитных смесях являются окислы металлов со сравнительно небольшой теплотой образования, например, окислы железа, марганца, никеля, меди и т. п. В качестве источника кислорода в сварочных термитах обычно применяется железная окалина, примерно отвечающая по составу магнитной окиси-закиси железа Fe304, содержащей 27,6% кислорода и 72,4% железа.
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:
3Fe2О4 + 8Al = 4Al2О3+9Fe (1)
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 А12O3 (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.
Для раскисления термитного металла, улучшения его химического состава и повышения механической прочности в термитные смеси обычно вводят ферросплавы, главным образом ферросилиций и ферромарганец. Меняя количество этих присадок, можно изменять в широких пределах химический состав и механические свойства термитного металла, например предел прочности можно изменять от 40 до 75 кг/мм2. Для увеличения выхода термитного металла и некоторого снижения температуры термитной реакции в термитную смесь для сварки обычно добавляют технически чистое железо в мелких кусочках в количестве 10—15% веса термитной смеси. Для этой цели чаще всего применяют обсечку — отход при производстве проволочных гвоздей. Окончательный состав термитной сварочной смеси определяют расчетом в зависимости от характера работы и состава металла, подлежащего сварке.
Похожие работы
... , называют шихтой. В состав шихты входят топливо, руды (чаще рудные концентраты, так или иначе подготовленные к плавке), металлы (в основном в виде лома), флюсы, шлаки предыдущих плавок и другие оборотные материалы. 1 Пластмассы. Основные компоненты пластмасс. Слоистые пластические материалы 1.1 Общие сведения, основные свойства и компоненты, входящие в состав пластмасс Среди новых ...
... и к лучшему использованию дуги. Благодаря большой силе тока, применяемого при автоматической сварке под слоем флюса, производительность возрастает в десятки раз по сравнению с ручной дугой дуговой сваркой. Хорошая защита расплавленного металла от окружающего воздуха, а также легирование металла шва (в случае сварки стали) содержащимися во флюсе компонентами обеспечивают весьма высокие ...
... шва зависят главным образом от мощности дуги. К дополнительным параметрам относят диаметр сопла, расход плазмообразующего газа и его теплофизические свойства. ГАЗОВАЯ СВАРКА Способы сварки. В качестве одного из первых методов сварки плавлением, получившего распространение в промышленности, можно назвать газовую сварку. Этот метод сохранил свое значение и до настоящего времени. При сгорании ...
... . Для дуговой сварки теплоустойчивых легированных сталей ГОСТ 9467-75 предусматриваются девять типов электродов / Э-0,9 М Э-0,9 МХ, Э-0,9 XI, Э-0,5 Х2М, Э-0,9 Х2МI, Э-0,9 MIМФ, Э-10 XIMIHФБ, Э-10 ХЗMIБФ, Э-10 Х5МФ/. Технологией сварки сталей любой марки предусматривает предварительный или сопутствующий местный или общий подогрев свариваемого изделия, обеспечивающий по возможности и структурной ...
0 комментариев