جوشکاری ترمیت

جوشکاری ترمیت

جوشکاری ترمیت (Thermite Welding)، یک فرآیند جوشکاری حالت مذاب بوده که بوسیله آن دو قطعه فلزی عموما توسط یک واکنش آلومینوترمیک که حرارت بسیار بالایی تولید می کند، بهم جوش داده می شوند. فلز مذاب از واکنش بین اکسید فلز و آلومینیوم که نقش فلز پر کننده را بازی می کند، ایجاد می شود. این فرآیند گرمازا در سال 1898 در آلمان و توسط دکتر Hans Goldschmidt ابداع شد.

در واقع در این فرآیند، واکنشی گرمازا بین اکسید فلز و یک عامل احیا کننده که عموما فلز آلومینیوم می باشد. در اثر این واکنش حرارت بسیار بالایی ایجاد شده که گرمای مورد نیاز برای ذوب شدن قطعاتی که قرار است بهم جوش داده شوند، تأمین می شود. بوته ای از جنس فولاد نسوز برای انجام این واکنش وجود دارد.

واکنش آلومینوترمیت در این فرآیند بر طبق واکنش زیر انجام می شود:

عموما واکنشی که در فرآیند جوشکاری ترمیت در خطوط راه آهن کاربرد دارد به صورت زیر است:

همچنین واکنش مرسومی که در جوشکاری ترمیت قطعات مسی به ریل های فولادی صورت می گیرد عبارت است از:

در صورتی که در واکنش های گرمازا، واکنش فقط بین اکسید فلز و آلومینیوم باشد، حرارت بسیار زیادی تولید می شود. پلت هایی از برخی فروآلیاژها برای کاهش درجه حرارت واکنش از 3090 به 2480 درجه سانتیگراد به سیستم افزوده می شود. در واقع افزودن این مواد بر مبنای ترکیب شیمیایی مورد انتظار از ناحیه جوشکاری شده، صورت می پذیرد. مقدار مواد افزودنی بسیار مهم است، زیرا مقادیر بیش از حد، درجه حرارت واکنش را به پایین تر از 2040 درجه سانتیگراد کاهش می دهد که این امر اصلاً مطلوب نیست. ساختار متالورژیکی ناحیه جوش نیز به ترکیب شیمیایی فلز جوش و نرخ سرد شدن اتصال بعد از انجام واکنش بستگی دارد.

کاربرد جوشکاری ترمیت

جوشکاری خطوط ریلی: جوشکاری ریل های راه آهن از جمله پرکاربردترین موارد استفاده از جوشکاری ترمیت می باشد. مقاطع طولانی و پیوسته از ریل ها (CWR: عموما 440 متر) توسط جوشکاری لب به لب (flash butt welding) بهم متصل می شوند. سپس این اجزای CWR، توسط جوشکاری ترمیت بهم جوش می شوند.

جوشکاری اتصالات الکتریکی: پودر اکسید مس توسط آلومینیوم احیا شده و یک اتصال متالورژیکی بین ریل های فولادی و مس ایجاد می شود. اتصال ایجاد شده در مقایسه با اتصالات مکانیکی، ظرفیت انتقال جریان الکتریکی بالایی داشته و در برابر خوردگی مقاومتر است.

جوشکاری ترمیمی: غلتک های با قطر بزرگ، شفت ها، قالب های شمش و قاب های بزرگ غلتک ها را می توان به سهولت با جوشکاری ترمیت، تعمیر و ترمیم کرد.

مزایا و محدودیت های جوشکاری ترمیت

مزایا:

• فاز گازی تولید نمی شود. به همین دلیل واکنش حالت انفجاری ندارد، اما هوای اطراف را به شدت منبسط می کند.
• در قطعات کوچک، پیشگرم کردن لازم نیست.
• مذاب اولیه نقش گرم کننده و شستشو دهنده را بازی می کند.

محدودیت ها:

• TiO₂ بسیار سخت احیا می شود، بنابراین این روش جوشکاری برای آن قابل استفاده نیست.

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

ASM Handbook Volume 06: Welding, Brazing, and Soldering

Sindo Kou, Welding Metallurgy, A John Wiley & Sons Inc Publication, Ed 2

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است