Термитная сварка: методика, виды, применение, оборудование

Термит своими руками

Для изготовления простой рецептуры термита в домашних условиях потребуется два ингредиента – железная окалина и металлический алюминий. Их следует брать в пирофорном (мелкодисперсном) виде – в этом состоянии вещества напоминают мелкую пыль. В зависимости от того, в каких объемах должна быть получена термитная смесь своими руками, готовится и специальная посуда – после всех операций приготовления можно использовать сосуд из алюминия или стали.

По массе пропорции ингредиентов будут следующими: 4 части алюминия к 3-м долям окалины. Компоненты тщательно перемешиваются. Далее будет не лишним добавление в смесь магнезии (жженая марганцовка), которая выполнит функцию катализатора. Ее можно внести в объеме, составляющем не более 20 % от общей массы из металлических веществ. Затем состав вновь перемешивается.

Как видно, ответ на вопрос о том, как сделать термитную смесь, довольно простой

Но важно предусмотреть и способ ее применения. Готовый состав можно поместить в сосуд

В нем смесь подвергается тщательной прессовке, уплотняется и закупоривается с целью исключения проникновения влаги. После этого следует проделать продолговатое отверстие для магниевой ленты, которая войдет в емкость на несколько сантиметров. Для активации состава достаточно поджечь ленту спичкой.

Разновидности

Сварка термит имеет два основных вида:

Алюминиевотермитный или тигельный. Второй вариант используется при соединении проводов, а также для создания контуров заземления, он основан на применении смеси железа и алюминия в соотношении 70 к 23. Первый вариант подходит для ремонта рельсовых путей, для прочного соединения конструкций и деталей из чугуна.
Муфельный, когда используют термит на основе магния, при этом он не растекается, а впитывается в расплавленные стыки, образуя бесшовное соединение.

В технике применяются такие способы термитной сварки:

Встык, когда свариваемые поверхности основательно зачищаются, оборачиваются термитной плёнкой, а расплавленный металл из тигля заполняет зазор, после этого детали плотно прижимаются торцами.
Промежуточный вариант применяют для деталей, которые прочно зафиксированы в нужном ракурсе. Отличается простым исполнением, т. к. расплавленный термит поступает в зазор, где и застывает.
Комбинированный — это симбиоз обеих вариантов, успешно применяемый для ремонта рельс, затем стык вторично проваривается сверху.
Дуплекс выполняется по методике тигельной сварки, но применяется опрессовка стыков.

Порошок для изготовления термитных патронов (карандашей) состоит из алюминиевой пудры и оксида железа с соотношением 25/75%, вместо алюминия могут использоваться другие металлы: магний, титан, кремний или кальций. Цилиндрические конструкции из спрессованных смесей имеют точную дозировку, готовы к использованию, их легко хранить и транспортировать к месту работы.

Зажигание

Термитная реакция с использованием оксида железа (III)

Воспламенение термитной реакции , как правило , требует бенгальского или легко получить ленту магния, но может потребоваться постоянные усилия, поскольку зажигание может быть ненадежным и непредсказуемым. Эти температуры не могут быть достигнуты с помощью обычных черных порошковых предохранителей , нитроцеллюлозных стержней, детонаторов , пиротехнических инициаторов , или других общих разжигая веществами.

Часто полоски магния металла используются в качестве предохранителей . Поскольку металлы сжигают без освобождения охлаждающих газов, они потенциально могут гореть при очень высоких температурах. Реактивные металлы , такие как магний могут легко достигать температуры достаточно высокие для термитной зажигании. Магний зажигания остается популярным среди любительских пользователей термитной, главным образом потому , что она может быть легко получено.

Помимо возгорания магния, некоторые любители также предпочитают использовать бенгальские для воспламенения термитной смеси. Они достигают необходимую температуру и обеспечить достаточное количество времени , прежде чем точка горения достигает образец. Это может быть опасным методом, так как железо искры , как полоски магния, сжигают на тысячи градусов и может зажечь термит , даже если сам бенгальский не находится в контакте с ним. Это особенно опасно с измельченным в порошок термитной.

https://www.youtube.com/watch?v=ytaboutru

Аналогичным образом , тонко измельченной термит может быть воспламеняется от кремень искры зажигалки , как искры горящего металла (в данном случае, высокой реакционной способностью редкоземельных металлов лантана и церия ). Таким образом, это небезопасно , чтобы нанести легкую близко к термиту.

Что такое сварочный термит?

Сварочные термиты представляют собой порошковые смеси из металлов и их оксидов. Обычно они включают алюминий, магний и другие порошковые металлы с железными окислами в виде окалины, получаемой как технический отход в процессе горячей обработки сталей. Окислы железа служат источниками кислорода, а металлические порошки – источников теплоты. Также в составе термита присутствуют разнообразные присадки, которые вводятся в шихту с целью получения легированных сталей. Эти легирующие элементы способствуют улучшению механических характеристик свариваемого изделия. Чаще всего для термитной сварки сварщики пользуются смесью, состоящей на 20% из алюминиевого порошка и на 80% из железной окалины. Помимо этого допускается введение в термит наполнителя из металла, например, железной обсечки, способствующей увеличению выхода жидкого расплава в ходе реакции.

Основным элементом, используемым в термитных смесях в качестве горючего, служит алюминий. Этот металл, обладая повышенной химической активностью, в соединении с кислородом и при соблюдении определенных условий способен легко восстанавливать различные металлы из их окислов. А его большое распространение в земной породе (алюминий занимает третье место по распространенности после кислорода и кремния) позволяет широко использовать восстановительные свойства данного металла в алюминотермии.

Общие сведения и состав

Смотреть галерею

Химические термиты относятся к группе унитарного топлива, в равномерных пропорциях содержащего горючие компоненты и окислитель. Специфика такой смеси обуславливает ее способность возгораться даже без доступа к воздуху. Характеристики и свойства термитной смеси позволяют ставить ее в один ряд с бикфордовым шнуром и порохом. Однородные составы могут изготавливаться и в газообразном виде. Для этого используется комбинация подходящего газа и воздуха. Такие вещества предусматривают более высокие требования к условиям эксплуатации и содержанию, поскольку обладают значительной взрывоопасностью.

Естественные враги термитов

Фото: Животное термит

Термиты потребляются самыми разными хищниками. Например вид термитов «Hodotermes mossambicus» был обнаружен в желудках у 65 птиц и 19 млекопитающих. Термитами питаются многие членистоногие: муравьи, сороконожки, тараканы, сверчки, стрекозы, скорпионы и пауки; рептилии, такие как ящерицы; земноводные, такие как лягушки и жабы. Есть еще и много других животных, которые поедают термитов: трубкозубы, муравьеды, летучие мыши, медведи, большое количество птиц, ехидны, лисицы, мыши и ящер. Интересный факт: земляной волк способен поглотить тысячи термитов за одну ночь, используя свой длинный липкий язык.

Муравьи являются самым большим врагами термитов. Некоторые роды муравьев специализируются именно на охоте термитов. Например, Мегапонера — это исключительно питающийся термитами вид. Они совершает набеги, некоторые из которых длятся по несколько часов. Но муравьи не единственные беспозвоночные, которые совершают набеги. Известно, что многие сфекоидные осы , в том числе Polistinae Lepeletier и Angiopolybia Araujo, совершают набеги на термитные курганы во время брачного полета термитов.

Технология термитной сварки

Соединение деталей этим методом осуществляется с помощью порошковых смесей из алюминия, магния, окислов железа, называемых термитами, при сгорании которых образуется много тепла. Под его воздействием свариваемые поверхности становятся полужидкими и, соединяясь с металлом смеси, сплавляются в единое целое. Для полноты понимания, что такое термическая сварка, следует упомянуть о способе поджога смеси. Для розжига необходима температура не менее 1350⁰C. Запал производится электрическим разрядом, пиропатроном, специальным шнуром.

Температура горения достигает 2400 — 2700⁰C. Этого достаточно для плавления большинства материалов. Для горения не нужен приток кислорода из атмосферы, так как его достаточно в смеси. Поэтому термит можно использовать в среде инертного газа.

Особенности технологии

Смотреть галерею Процесс сварки термитами отличается применением особых порошковых смесей, которые в ходе сгорания выделяют большое количество тепла. Как правило, это металлические смеси, которые и называются термитами. Традиционная комбинация предусматривает использование двух компонентов – зажигающей массы и состава, из которого выделяется тепло. В качестве окисла выступает окалина из железа, а основным активатором является термит, содержащий магний с алюминием. Кроме того, технология термитной сварки допускает использование оксидов хрома, вольфрама и никеля. Благодаря этим порошкам достигается усиление теплового воздействия. Так, если смесь из алюминия и магния обеспечивает теплоту порядка 2500 °C, то хромированные составы повышают температуру до 3500 °C. Различаются и смеси для запала. Наиболее распространенным составом для этой задачи является комбинация магния, натрия и пероксида бария. К особенностям горящего термита можно отнести поддержание активного тепловыделения даже в условиях контакта с водой. Иными словами, смесь практически невозможно затушить случайным воздействием.

Кратко об истории развития

Впервые сварка термическая для ремонта рельс была применена в 1915 году, а уже через 8 лет в столице все трамвайные путепроводы ремонтировались только таким методом, при этом использовался импортный термит. В 1925 году русский инженер Михаил Александрович Карасев запатентовал отечественный термит и организовал его производство в Москве.

Благодаря отечественному термиту, который был намного лучше импортных вариантов, сварка рельс проводилась качественнее, а шов эксплуатировался намного дольше. В результате свыше 100 тысяч стыков на трамвайных путях было восстановлено.

В те далёкие времена ремонт проводился двумя способами: врасклин и комбинированным методом. Первый вариант быстро выходил из строя при постоянной нагрузке, поэтому от него отказались и стали использовать дуплекс — промежуточное литьё с прессованием расплавленного металла.

Качество постоянно улучшалось — количество лопнувших стыков за 10 лет эксплуатации не превышало 0,8%, поэтому аналогичные методы стали применять во время прокладки московского метрополитена. Оригинальная методика стала применяться для сварки стыков труб высокого давления, где использовалась легированная сталь особой прочности. Термиты использовали для ремонта большого диаметра валов и других крупных деталей из металла.

Технология сварки

Чтобы заварить дюраль, используют разные методы. В домашних условиях металл варят электродуговым аппаратом плавящимися электродами. На производстве чаще применяют полуавтоматы, аргоновую сварку.

Расходные материалы выбирают под вид дюраля:

ОЗА-1, стержень легирован титаном, медью;
ОЗА-2 – алюминий с железом, титаном;
ОЗАНА-1, ОЗАНА-2 – с кремнием, железом, ОЗАНА-1 применяют для сплавов А0, А1, А2, А3; ОЗАНА-2 – для АЛ4, АЛ9 и АЛ11;
ОК96.10, ОК96.20 – стержень с марганцем, кремнием, железом.

Стержни предварительно прогревают до 150°С, просушивают. Для выполнения швов применяют сварочный трансформатор или другой преобразователь тока

Важно учитывать высокую текучесть алюминия, работы лучше проводить в нижнем положении. Скорость образования шва должна быть высокой, чтобы не образовалась большая ванна расплава

Качественных швов электродуговым методом не получить. Они получаются пористыми, возможно растрескивание. В металле возникают остаточные напряжения.

Вольфрамовый электрод применяется для стыковых соединений заготовок от 3-х мм толщиной. Нужно изолировать рабочую зону облаком инертного газа.
Газосварка ацетиленом с использованием угольного электрода малоэффективна, образуются непрочные швы

С плазменными водородно-кислородными горелками получают прочные соединения.
При работе с полуавтоматом нужно учитывать несколько нюансов: скорость подачи проволоки должна быть высокая; важно отрегулировать мощность дуги так, чтобы металл не перегревался.
Аргоновая сварка с использованием тугоплавкого вольфрамового электрода – метод, позволяющий получать качественные соединения. Аппарат настраивают на переменный ток.

При проведении сварочных работ необходимо придерживаться правил ТБ, предварительно проверять сварочное оборудование. Выбор метода зависит от режима работы детали. Если нагрузка на скручивание, шов должен быть надежным. Для статической достаточно заварить дюраль плавящимся электродом.

Термит или «Реакция Гольдшмидта» своими руками

В статье будет приведен пример очень интересного химического опыта, с помощью которого можно научиться сваривать металл химическим путем. Эта реакция называется еще «Реакцией Гольдшмидта». Такое явление было открыто немецким химиком по имени Гансо Голдшмидт. В этой экзотермической реакции окись железа Fe2O3 взаимодействует с металлическим алюминием. В результате мощной реакции образующийся металл раскаляется добела и плавится за пару секунд.

Инструменты и материалы для самоделки: — мелкозернистый оксид железа (минимум 80 грамм);— мелко измельченный алюминий в размере 26 грамм (размер частиц должен быть 250 микрон);— металлический контейнер (подойдет пустой баллон из под газа);— стальная пластина с форматом A4 и толщиной 19 мм;— картонная трубка.Для создания зажигательной смеси будет необходим магний (подойдет кусок или порошок) — глицерин или перманганат калия. Еще нужен чистый и сухой огнеупорный песок, это может быть AL2O3 или . Из инструментов понадобится молоток, шприцы, два шлакоблока или кирпич.

Переходим к процессу:

Шаг первый. ПодготовкаСперва нужно взять стальную пластину, сверху размещаются шлакоблоки или кирпичи

Важно не забывать о правилах противопожарной безопасности. Далее нужно смешать металл, для этого понадобится небольшая емкость, которую можно закрыть

Нужно смешать 80 грамм оксида железа с 26-ю граммами алюминиевого порошка. Емкость нужно закрыть и все смешать, в итоге порошок должен быть однородного цвета.

Если реакция не началась сама по себе, нужно поджечь ее принудительно. Для этого нужно нагреть металлический прут и коснуться им смеси. После этого нужно сразу отойти на безопасное расстояние. Если даже спустя 5 минут реакции не произошло, попытку активации смеси раскаленным прутом нужно повторить.

Шаг третий. Реакция Если все сделано верно, то начнется химическая реакция

При этом выделяется огромное количество тепла и света, так что здесь важно иметь хороший огнетушитель и находится на безопасном расстоянии. Не следует смотреть на открытый источник пламени, так как можно испортить зрение

Шаг четвертый. Заключительный этап работПосле того как реакция закончится, металл начнет остывать и затвердеет, теперь нужно дождаться его полного охлаждения. Как правило, на это уходит примерно 30 минут. Затем цилиндр для литья можно удалять.

После извлечения из формы результата реакции, нужно воспользоваться молотком, чтобы разбить наружную оболочку. Ну а далее будет видно блестящий на свету самородок, из которого можно изготовить какую-то интересную самоделку, к примеру, украшение.

Если порошок поместить в какую-то форму, то можно, таким образом, сразу отлить предмет нужной геометрии.

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Подготовка учебно-имитационных гранат УРГ-Н и УРГ к метанию, приемы и правила их метания

При обращении и метании учебно-имитационных гранат соблюдать правила, предусмотренные для боевых гранат

Перед укладкой гранаты в гранатную сумку необходимо осмотреть корпус и части запала, а затем собрать запал, для чего имитационная часть присоединяется (ввертывается) к ударному механизму.

Для повторного метания гранаты надо:

— вывинтить из корпуса гранаты сработанный запал;

— взять запал в левую руку и вывинтить имитационную часть;

— вывинтить переходную втулку, оберегая при этом боевую пружину и шайбу от утери;

— взять новый ударник, вставить его жалом в отверстие оправки, сверху на ударник надеть шайбу и боевую пружину; вставить собранные части вместе с оправкой в канал ударного механизма до прохода головки ударника через отверстие направляющей шайбы;

— не отпуская оправки, вставить спусковой рычаг вилкой в проточку голОвки ударника и прижать его к трубке ударного механизма; вставить в отверстия рычага и трубки предохранительную чеку и развести ее концы;

— вынуть оправку, ввинтить переходную втулку и новую имитационную часть запала.

После пяти — семи бросков учебно-имитационной гранаты необходимо очищать от нагара отверстие для прохода ударника в переходной втулке запала.

Традиционный состав

Смотреть галерею

В классическом представлении химический термит – это смесь из тонкоизмельченных компонентов железной окалины и алюминия. Именно такие составы наиболее востребованы в строительных операциях (как правило, сварочных) и промышленности. Это обусловлено тем, что активация смеси путем поджигания сопровождается повышением температуры и активным выделением теплоты. Хотя смесь термитная железная более известна как феррумная, ключевую роль в ее действии играет алюминий. В частности, процесс алюмотермии определяет эффективность реакций, благодаря которым возможна сварка стальных конструкций.

Общие сведения и состав

Смотреть галерею

Общие сведения и состав

Смотреть галерею

Традиционный состав

Смотреть галерею

Применение термитной сварки в трамвайных хозяйствах

Сварка стыков рельсов радикально решает проблему борьбы с блуждающими токами, которые наносят значительный ущерб подземным металлическим коммуникациям.

Бесстыковой путь дает возможность уменьшить экономические затраты по текущему содержанию пути, позволяет увеличить скорость движения рельсового транспорта, уменьшает шум и удлиняет срок службы подвижного состава.

Рассматривая применяющиеся в настоящее время различные способы сварки стыков рельсов — электроконтактный, электрошлаковый, газопрессовый, ванный, электродуговой с приваркой накладок и подкладок и термитный, — нельзя не отдать предпочтение последнему, у которого такие преимущества:

1) удобство, маневренность применяющейся оснастки;
2) возможность применения без электроэнергии;
3) высокая производительность;
4) достаточная прочностная характеристика.

Термитная сварка позволила к 1953 г. в Москве и Ленинграде иметь в трамвайных путях бесстыковые соединения.

В трамвайных хозяйствах многих городов отдается предпочтение термитной сварке стыков рельсов. За последние 25—30 лет термитная сварка претерпела небольшие качественные изменения.

Из всех способов термитной сварки — кузнечного, промежуточного литья, комбинированного, «дуплекс» — получил широкое распространение способ промежуточного литья.

С 1950 г. применяется модернизированный способ промежуточного литья — «единый» способ, который хотя и не дает провара по всему сечению рельсов, но благодаря простоте всего технологического процесса позволил расширить внедрение термитной сварки в трамвайных путях.

В связи с массовым применением термитной сварки на транс порте появилась потребность как в качественном улучшении сварного стыка — получение плотного стыка с хорошим проваром и постоянством химического состава термитной стали, так и в изменении количественных характеристик — повышение производительности, уменьшение расхода материалов и т. д.

Изготовление термитного карандаша

Термитный карандаш представляет собой стержень из углеродистой стали с нанесенным на него покрытием из термита. Применяется для сварки различных металлических изделий. Изготавливается в форме цилиндра разного диаметра, в зависимости от толщины свариваемого металла. Для розжига смеси используется затравка или шнур.

В домашних условиях простейший термитный карандаш изготавливается из традиционной смеси на основе оксида железа и алюминия, смешанного с клеем. Состав приготавливается как обычное круто замешанное тесто. Полученная масса наносится на кусок стальной проволоки нужной длины и обкатывается до нужного диаметра. Для домашних условий достаточно сформировать цилиндры толщиной 2-3 мм.

При необходимости можно сделать карандаши из купленного медного порошкового термита. Цена медной термитной смеси выше, чем у железной термосмеси, а из килограмма купленного порошка можно приготовить несколько десятков палочек для сваривания металлических труб или уголков толщиной больше 5 мм. Процесс изготовления медных термитных карандашей основан на смешивании клея с готовым порошком и формировании цилиндров.

https://www.youtube.com/watch?v=channelUCoHl02mlv51OydsJnVxDHfQ

Для розжига медных термитных карандашей используется магниевая стружка или кусочки пластика, имеющие температуру горения около 1600 градусов. Собственноручно пластик можно приготовить из пластиковых бутылок или пенопласта, растворив их в ацетоне до получения однородной тугой массы.

Оборудование

Технология проведения термитной сварки на первый взгляд кажется элементарной. Тем не менее, она предусматривает тщательную подготовку и наличие необходимых инструментов и оборудования. Термит засыпается в тигель, он должен быть выполнен из тугоплавкого материала, например, из керамики. Тигель оборудован специальным устройством, позволяющим слить расплавленный металл.

Важным моментом при термитной сварке является обеспечение неподвижности заготовок, их фиксация. Она осуществляется различными устройствами и приспособлениями, в число которых входят тиски или струбцины. Инструмент для обработки поверхностей зависит от типа металла и степени его загрязненности. Обычно работают абразивным кругом или металлической щеткой.

После термитной сварки могут потребоваться дополнительные работы. В арсенале сварщика должен присутствовать кислородный резак, горелка и ножовка по металлу.

Термитная сварка ЭХЗ

Трубопроводы, в грунте и идущие на поверхности, подвергается коррозии по по электрохимическому механизму, на поверхности металла образуются анодные и катодные зоны. Между ними образуется электрический потенциал, начинает течь ток, и происходит коррозионное разрушение. Термитная сварка выводов ЭХЗ

Один из способов защиты трубопроводов от коррозии является электрохимическая защита. Защитные покрытия наносимые на трубы не обеспечивают достаточной защиты от коррозии. Поэтому нормативно-технические документы содержать требования обеспечивать нефтяные и газовые трубопроводы средствами электрохимической защиты ЭХЗ.

Наиболее технологичным и надежным способом крепления выводов ЭХЗ – является термитная сварка. Термитная сварка выводов ЭХЗ имеет следующие преимущества перед другими способами:

удобство, применимость в любых местах;
мобильность, не требуется источников электроэнергии;
высокое качество сварного соединения.

Оборудование для термитной сварки

Для проведения работ по термитному свариванию различных материалов необходимы:

Тигли из вольфрама или керамики с возможностью безопасного слива расплавленного материала.
Струбцины и тиски, применяемые для сжатия и фиксации деталей.
Набор специальных инструментов: ножовки по металлу, кислородный резак, газовая горелка, приемник для тигля, полосковый термометр.
Дополнительные инструменты: проволочная щетка, шлифовальный круг. Применяются для зачистки швов и поверхностей.
Формы и матрицы для отливок (одноразовые и многоразовые).

Примерная стоимость оборудования для термитной сварки на Яндекс.маркет

https://youtube.com/watch?v=g114GfEgGFI

Термитный карандаш

По своему составу термокарандаш может повторять любой из рецептов смеси, но его главной особенностью является цилиндрическая форма, в которой находится активная начинка: шнур горения и воспламеняющиеся элементы. Он помещается в тигельную форму, изготовленную из жаростойкого графита. Окончание шнура выводится в специальное отверстие крышки, связывая состав термитной смеси цилиндра и средство поджигания в виде спички.

В процессе сгорания при сварке по воспламеняющемуся элементу будет происходить активация термической смеси, запрессованной в карандаш. Таким образом, выгорание термосмеси приведет к тому, что нагретая металлическая начинка оплавится с поверхностью трубы и образует прочное соединение. К достоинствам термокарандашей относятся два момента. Во-первых, отпадает необходимость готовить специальную термоспичку. Во-вторых, сама формовка смеси в готовых пропорциях обеспечивает удобство ее хранения и перевозки.

Рецепт литого термита

Смотреть галерею

Это один из самых удобных в приготовлении составов. Его можно изготовить и сформовать в любой таре. К отличиям литой смеси относится минимальное выделение, но взамен этого на выходе остается шлак, длительное время выдерживающий влагу. Литая термитная смесь своими руками изготавливается из следующих компонентов: оксид железа (3 доли), гипс (2 доли), алюминиевый порошок в виде смеси из грубого и тонкого металлов. Все составляющие перемешиваются, а затем для размягчения гипса добавляется вода. Полученная масса формуется, и в таком виде ее необходимо оставить на полчаса. Далее смесь вновь заливается водой и хранится для сушки в течение недели. Когда это время пройдет, желательно на солнце еще раз просушить состав, а затем просверлить отверстие для активирующего заряда.