ТЕРМИТНАЯ СВАРКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

§ 20. Термитная сварка

1. Сущность процесса и разновидности термитной сварки. Термитами называются порошкообразные горючие смеси, состоящие из металлов (алюминия, магния или кремния) и оксидов металлов (железа, марганца, никеля, меди и пр.). При сгорании таких смесей выделяется значительное количество тепла и развивается высокая температура. Наиболее распро­страненными являются термиты алюминиевый и магниевый.

2. Сварка алюминиевым термитом. Алюминиевый термит — порошко­образная механическая смесь металлического алюминия (23 % по массе) и железной окалины (77 %). При нагреве смеси до 1150—1200 °С с по­мощью специальных зажигательных смесей или термитных спичек термит воспламеняется. Реакция за несколько секунд распространяется на весь объем смеси и происходит по уравнению

ЗР₃0₄ + 8А1 = 9Ре + 4А1₁0.

Из 1 кг термита образуется 550 г железа и 450 г оксида алюминия и вы­деляется около 3000 кДж тепла. Температура реакции достигает 3000 °С.

Сварку алюминиевым термитом выполняют тремя способами: плав­лением, давлением и комбинированным методом. При сварке плавлением (рис. У.26, а) на торцы свариваемых деталей / устанавливают огнеупор­ную форму 2. Между торцами оставляют зазор, величина которого зави­сит от размера сечений свариваемых деталей. Затем из плавильного тиг­ля 3 через отверстие в днище зазор заполняют расплавленными продук­тами реакции. Термитный шлак 4, обладая меньшей плотностью, собира­ется в верхней части формы, а расплавленное термитное железо 5 запол­няет зазор и нижнюю часть формы. Поскольку железо сильно перегрето, то оно оплавляет поверхности торцов свариваемых деталей и после осты­вания образует с ними одно целое. Для повышения механических свойств термитного железа к термитной смеси добавляют некоторые легирующие элементы: марганец, хром, кремний и др. Термитную сварку плавлением применяют при ремонте поломанных литых деталей, наварке отломан­ных зубьев зубчатых колес и пр.

При сварке давлением (рис. У.26, б) используют не только продук­ты термитной реакции для разогрева деталей до пластического состоя­ния, но и механические усилия сжатия.

Комбинированный способ в настоящее время применяют только при сварке рельсов, преимущественно трамвайных. В этом случае головку

рельсов сваривают методом давле­ния, а остальное — методом плавле­ния.

3. Сварка магниевым термитом.

Магниевый термит — порошкообраз­ная смесь металлического магния и железной окалины. Сгорание смеси происходит по реакции

Ре₃0₄ + 4М§ = ЗРе + 4М§0.

Характерным для сварки магниевым термитом является то, что вслед­ствие высокой температуры плавления оксида магния (2800 °С), превыша­ющей температуру реакции (2500 °С), оксид магния образуется не в жидком, а в твердом состоянии. Магниевый термит применяют в основном для сварки стальных телеграфных и телефонных проводов воздушных линий связи. Для этого из термитной смеси, смоченной бакелитовым лаком, прессуют цилиндрические шашки 3 (рис. У.27) с осевым каналом для пропуска проводов и с выемкой на торце шашки для вкладывания запала 5. При зажигании запала термитной спичкой 4 происходит реак­ция, при которой из оксида магния образуется пористая спекшаяся рых­лая масса, пропитанная расплавленным железом и его оксидами. Специ­альными сварочными клещами 1 нагретые концы проводов 2 сжимают осевым усилием, и на этом заканчивается их сварка. Образовавшийся после реакции муфель удаляют с проводов легкими ударами.