Thermitschweißen:Prinzip, Arbeitsweise, Ausrüstung, Anwendung, Vor- und Nachteile

Heute lernen wir das Thermitschweißen, das Prinzip, die Arbeitsweise, die Ausrüstung, die Anwendung, die Vor- und Nachteile kennen. Das Thermitschweißen ist ein Schweißverfahren im flüssigen Zustand, bei dem die Verbindung von Metall zu Metall durch Schmelzen von Grundmaterial oder Aufbringen von Füllmaterial in flüssiger Form entsteht. Dieses Schweißen wird weiter in chemische Schweißverfahren eingeteilt, da die zum Schmelzen des Grundmaterials oder Füllmaterials erforderliche Wärme durch eine exotherme chemische Reaktion erreicht wird. Das Wort „Thermit“ wird für Mischungen aus Aluminiummetall und Eisenoxid im Verhältnis 1:3 verwendet. Dieses Verfahren wurde 1898 von Goldschmidt entdeckt. Dieses Schweißen wird hauptsächlich zum Schweißen von Eisenbahnen und elektrischen Steckverbindern verwendet.

Thermitschweißen:

Prinzip:

Wie wir besprochen haben, ist das Thermitschweißen ein chemisches Schweißverfahren im flüssigen Zustand, bei dem die Verbindungsbildung im geschmolzenen Zustand stattfindet. Praktisch ist es eine Kombination aus Schweißen und Gießen Prozess, bei dem das geschmolzene Eisen auf die Schweißplatten gegossen wird und sich verfestigen lässt, um eine dauerhaft starke Verbindung herzustellen. Der geschmolzene Zustand des Eisens entsteht ohne Anwendung von externer Hitze oder herkömmlichem Ofen, daher wird dies als Schweißprozess angesehen. Bei dieser Art des Schweißens wird eine Mischung aus Aluminium und Eisenoxid im Gewichtsverhältnis 1:3 verwendet. Dieses Gemisch reagiert chemisch wie folgt.

8 Al + 3 Fe 3 A 4   –> 9 Fe + 4 Al 2 A 3   + Hitze   Diese Reaktion ergibt Aluminiumoxid und Eisen und setzt auch eine große Menge an Wärme frei, die diese Mischung in einen geschmolzenen Zustand überführt. Da das geschmolzene Eisen im Vergleich zu Aluminiumoxid eine höhere Dichte hat, bleibt es am Boden des Tiegels. Am Boden des Tiegels befindet sich eine Öffnung, aus der dieses geschmolzene Eisen auf die erforderlichen Platten gegossen wird, an denen wir eine Verbindung herstellen möchten. Dies ist das Grundprinzip des Thermitschweißens.

Ausrüstung:

Refektorium-Schmelztiegel:

In einem Refektoriegel reagiert das Thermitgemisch aus Eisenoxid und Aluminium. Dieser Tiegel besteht aus Graphit oder anderen geeigneten feuerfesten Materialien, die Temperaturen um die 3000 Grad Celsius aushalten können. Am Boden des Tiegels befindet sich ein Tor für den Austritt des geschmolzenen Metalls. Die durch Aluminiumoxid gebildete Schlacke schwimmt aufgrund des Dichteunterschieds über der Metallschmelze, die von dort entfernt wird.

Thermitmischung:

Eine Mischung aus Aluminium und Eisenoxid im richtigen Verhältnis, bekannt als Thermitmischung. Das Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Eisenoxid beträgt etwa 1:3. Beim Kupferthermitschweißen wird Kupferoxid mit einer Aluminiummischung verwendet.

Form:

Beim Thermitschweißen wird die Form entweder durch Graphit oder durch Sand erzeugt. Graphitformen sind Dauerformen, die zur Herstellung verschiedener ähnlicher Verbindungen verwendet werden. Sandformen werden dort eingesetzt, wo das Fugendesign jedes Mal anders ist. Zur Herstellung von Sandformen wird Wachsmuster verwendet. Diese Form wird um das zu schweißende Teil herum hergestellt. Es nimmt das geschmolzene Metall auf. Die Form enthält Anguss, Riser, Angusssystem, Heizöffnung usw., wie sie beim Gießen verwendet werden.

Wachsmuster:

Wachsmuster werden verwendet, um Sandformen um die Schweißwerkstücke herum zu bilden. Der Sand wird um das Wachsmuster gerammt, um eine Sandform herzustellen. Nach dem richtigen Stampfvorgang wird die Form erhitzt, wodurch das Wachsmuster durch Schmelzen davon entfernt wird.

Formkolben:

Die Sandform entsteht in den Formkasten. Das Wachsmuster, das um den Schweißhohlraum herum erzeugt wird, wird in der Mitte der Küvette platziert. Der Formsand wird in den Kolben gerammt, um Sandform herzustellen.

Formgriffklemme:

Dies ist eine Klemme, die verwendet wird, um den Formkasten um die Schweißplatten herum zu befestigen.

Pulver entzünden:

Um die Thermit-Mischung zu entzünden, ist eine Vorwärmung dieser Mischung erforderlich, die durch Zündpulver erfolgt. Es ist ein hochentzündliches Pulver, das die maximale Temperatur von 1300 Grad Celsius erreichen kann, die für den Start der Thermit-Reaktion unerlässlich ist.

Funktioniert:

Jetzt kennen wir das Grundprinzip und die wesentlichen Teile des Thermitschweißens. Das Thermitschweißen ähnelt einem Gießverfahren, bei dem der geschmolzene Zustand von Metall durch die chemische Reaktion entsteht. Seine Arbeitsweise kann wie folgt zusammengefasst werden.

• Zunächst werden die beiden zu schweißenden Werkstücke gereinigt.
• Jetzt wird ein Wachsmuster um den Schweißhohlraum herum erstellt.
• Ein Formkasten wird mit Hilfe einer Formgriffklemme um die Fuge herum befestigt. Dieses Wachsmuster befindet sich in der Mitte des Kastens.
• Nun wird der Formsand um das Wachsmuster gerammt, um eine Form zu schaffen, in die das geschmolzene Metall gegossen wird. Diese Form umfasst alle notwendigen Teile wie Anguss, Steigrohr, Gießbecken, Angusssystem, Öffnung für Wachs Muster etc. wie beim Gießen.
• Nun wird diese Form erhitzt, um das Wachsmodell zu entfernen. Das Wachs wird
  geschmolzen und läuft aus dem am Boden der Sandform vorbereiteten Wachsmodellauslass ab.
• Nun wird die Thermitmischung in den Refektoriegel gegeben. Das Anzündpulver wird über die Mischung gegeben. Diese Mischung wird durch ein Magnesiumband entzündet.
• Dies startet die Thermitreaktion, die eine große Menge an Wärme freisetzt. Diese Reaktion bildet geschmolzenes Eisen, das vom Tiegel in die Sandform fließt.
• Dieses geschmolzene Metall füllt den Schweißhohlraum und verschmilzt das Grundmetall, um eine dauerhafte Verbindung herzustellen. Dadurch kann es abkühlen. Nach dem richtigen Abkühlen wird der Kolben aus der Verbindung entfernt.
• Nach dem Entfernen des Kolbens erfolgt eine maschinelle Bearbeitung, um den Schweißgrat oder anderes zusätzliches Metall zu entfernen.

Diese Arbeitsweise kann anhand des folgenden Videos leicht verstanden werden.

Anwendung:

• Es wird hauptsächlich zum Schweißen von Eisenbahnen auf der Baustelle verwendet.
• Es wurde verwendet, um dicke Bleche zu schweißen, bevor das Elektroschlackeschweißen eingeführt wurde .
• Sie werden verwendet, um schwere Gussteile zu reparieren.
• Es wird verwendet, um Kabelverbinder aus Kupfer zu schweißen.
• Es wird verwendet, um Strukturverbindungen in großen Schiffen usw. herzustellen.
• Es wird verwendet, um Rohre, dicke Platten usw. zu verbinden, wo keine Stromversorgung verfügbar ist.

Vor- und Nachteile:

Vorteile:

• Es ist ein einfacher und unkomplizierter Prozess.
• Niedrige Einrichtungskosten.
• Die Metallverbindungsrate ist hoch.
• Thermitschweißen kann an Stellen durchgeführt werden, an denen ein Gießen unmöglich ist.
• Dies kann verwendet werden, wenn keine Stromversorgung verfügbar ist.

Nachteile:

• Es wird für begrenzte Metalle wie Eisen und Kupfer verwendet.
• Es ist unwirtschaftlich, leichte Teile zu schweißen.
• Hängt stark von den Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit, Ausrichtung des Werkstücks usw. ab.

Hier geht es um das Prinzip des Thermitschweißens, Arbeitsweise, Ausrüstung, Anwendung, Vor- und Nachteile. Wenn Ihnen dieser Artikel gefällt, vergessen Sie nicht, ihn in sozialen Netzwerken zu teilen. Abonnieren Sie unsere Website für weitere interessante Artikel. Danke, dass Sie es gelesen haben.


Bildquelle: https://www.slideshare.net/nageshkhandre/thermit-welding-nmk