شنبه , ۱۳ آذر ۱۳۹۵
دانلود رایگان نرم افزار آنالیز تصویر + فیلم آموزشی
Archive.0002.2 (2)

جوشکاری ترمیت

عنوان پروژه:

جوشکاری ترمیت

                                        

 استاد راهنما:

جناب آقای سازگاران

 

ارایه دهندگان:

فاطمه تیموری،حدیثه رستگاریان

هانیه رفیعی

 

پاییز۱۳۹۴

فهرست مطالب

 

مقدمه ……………………………………………………………………………………. ۱

معرفی جوشکاری ترمیت ………………………………………………………………….. ۱

تعریف فرآیند جوشکاری ترمیت……………………………………………………………. ۱

اصول فرآیند ……………………………………………………………………………… ۲

مراحل جوشکاری ترمیت ………………………………………………………………….. ۴

مواد لازم برای جوشکاری ترمیت ………………………………………………………….. ۵

نکات قابل توجه در جوشکاری ترمیت ……………………………………………………… ۵

انواع روشهای جوشکاری ترمیت …………………………………………………………… ۶

فلزات قابل جوشکاری …………………………………………………………………….. ۷

انواع جوشکاری ترمیت …………………………………………………………………… ۸

تجهیزات جوشکاری ترمیت ……………………………………………………………….. ۹

انواع کاربردهای جوشکاری ترمیت ………………………………………………………. ۱۰

مزایا و محدودیت های جوشکاری ترمیت …………………………………………………. ۱۱

منابع ومآخذ …………………………………………………………………………….. ۱۲

 

 

 

مقدمه:

امروزه در صنعت دنیا سعی براین است که بجای بکارگیری اتصالات مکانیکی برای بهم پیوستن فلزات از جوشهای طویل استفاده می شود. یکی از این روش ها جوشکاری ترمیت می باشد که دلیل این امر صرفه جویی اقتصادی حاصل از بهره برداری مسیر های پیوسته می باشد.نمونه هایی از این صرفه جویی در کاهش هزینه نصب خط ، تعمیر و نگهداری خط و آلات ناقله ، افزایش عمر مفید فلزات ، آسایش و ایمنی مسیر حرکت می باشد.

معرفی جوشکاری ترمیت:

فرایند جوشکاری ترمیت تنها فرایند شناخته شده ذوبی است که در آن برای تولید آلیاژ مایع در واکنش شیمیایی استفاده می شود. این واکنش در سال ۱۸۹۸ اولین بار توسط پروفسور گلداشیت کشف گردید. واکنش های ترمیت حرارت زیادی تولید می کنند این واکنش ها بصورت زیر می باشد:

Fe2O3 + 2Al         ۲Fe + Al2O3                                                                     H=849 Kj

۳Fe + 2Al     ۳Fe + Al2O3                                                                     H=880 Kj

۳Fe3O4 + 8Al  ۹Fe + 4Al2O                                       H=3350 Kj

تعریف فرآیند جوشکاری ترمیت:

جوشکاری ترمیت فرایندی است که در آن چسبندگی دوفلز به وسیله فاز مایعی که دارای حرارت بسیار بالایی است تامین می گردد. در این عملیات حرارت لازم توسط فرایند آلومینیوترمی بین اکسید فلز و آلومینیوم تامین می شود.

 

اصول فرآیند:

در واکنش آلومینوترمی، آلومینیوم نقش احیا کننده را دارد. حرارت زیاد آزاد شده باعث تسریع شدن واکنش اکسید و فلز می شود و به دلیل اختلاف چگالی موجود بین سرباره و فلز،آنها بطور اتوماتیک در عرض چند ثانیه از هم جدا می شوند. درجه حرارت تئوریک به دست آمده در اثر احیاء اکسید آهن حدود ۳۰۹۳ درجه سانتی گراد است.

مواد افزودنی به علاوه حرارت از دست رفته توسط تشعشع و اتلاف حرارتی توسط محفظه باعث می شوند که حداکثر دما واکنش حدود ۲۵۰۰ درجه سانتی گراد باشد. این دما بهترین درجه حرارت برای جدا شدن آهن و اکسید آلومینیوم است. اگر دما از ۲۵۰۰ درجه بالاتر باشد، آلومینیوم موجود تبخیر می شود زیرا دمای تبخیر آن حدود ۲۴۶۵ درجه می باشد. اگر دما کمتر از ۲۵۰۰ درجه باشد به علت انجماد زودرس، انکوزیونهای به وجود می آید زیرا دمای انجماد آن حدود ۲۴۰۰درجه می باشد .

زمانی که واکنش ترمیت انجام می گیرد، اکسید آهن احیا شده و آلومینیوم اکسید می شود. آنگاه گرمای آزاد شده حاصل از این فرایند باعث افزایش دمای محصولات می شود.

به علت تفاوت بین دانسیته آهن مذاب و اکسید آلومینیوم جامد، آهن مذاب در زیر بوته و اکسید آلومینیوم در روی سطح قرار می گیرد. می توان از این مذاب جمع شده، برای انجام عملیات جوشکاری استفاده کرد.از آنجا که محصول واکنش ، آهن خام است و استحکام لازمه را برای اتصال ریل های راه آهن ندارد ، برای افزایش خواص مکانیکی به آن عناصر آلیاژی نظیر کربن، سیلیسیم، منگنز و وانادیم اضافه می کنند.

در مطالعاتی که تاکنون روی تأثیر وانادیم بر فولادها و به ویژه فولادهای میکروآلیاژی با کربن متوسط انجام شده است ، تأثیر این عنصر با توجه به مقدار آن را می توان در موارد زیر خلاصه کرد:

  1. ریزدانه کردن ساختار فولاد
  2. ایجاد رسوبات ریز کاربیدی که منجر به افزایش سختی و استحکام فولاد می شود.
  3. ایجاد کاربیدی های یوتکتیک که علی رغم افزایش سختی، موجبات کاهش انعطاف پذیری فولاد را فراهم می سازند.
  4. افزایش خاصیت پرلیت زایی در مقادیر کم وانادیم
  5. افزایش ظرافت ساختار پرلیتی

پس ترمیت از ترکیب شیمیایی اکسید آهن با آلومینیوم یا اکسید آلومینیوم و آهن خالص به دست می آید، که هر دو به حالت مذاب در آمده و دارای دمای فوق العاده زیادی می باشد. تاکنون درجه حرارت این فعل و انفعال به صورت دقیق اندازه گیری نشده است، اما فلز شناسان این حرارت را در حدود ۳۰۰۰ درجه سلسیوس تخمین زده اند، که دو برابر گداز فولاد های معمولی است. چنانچه ترمیت مذاب که حرارت زیادی دارد، با یک قطعه فولادی تماس پیدا کند، سطح قطعه فولاد را ذوب کرده و به آن جوش می خورد.

مراحل جوشکاری ترمیت:

۱- تمیز کردن سطح قطعات از آلودگی و اکسید

۲- آماده کردن قالب ( قالب ها بصورت دستی ساخته شده یا بصورت آماده برای اشکال و قطعات خاص در بازار موجودند)

۳- ایجاد فاصله مناسب بین قطعات و قرار دادن قالب دور قطعات

۴- پیشگرم کردن قالب

۵- ریختن مواد ترمیت در محفظه احتراق

۶- قرار دادن چاشنی

۷- روشن کردن چاشنی به منظور احتراق ترمیت

۸- باز کردن قالب پس از سرد شدن مذاب حاصل از واکنش

۹- تمیزکردن و پرداخت کردن سطح قطعات و اتصال

 

مواد لازم برای جوشکاری ترمیت:

کیسه های حاوی پودر ترمیت

ماسه آب بندی جهت آب بندی قالبها

فشفشه

گلدان نسوز و آستر گلدان

ته گلدان اتوماتیک AST-ER

گاز پروپان و اکسیژن

نکات قابل توجه در جوشکاری ترمیت:

  1. ماسه از۷۵ درصد شن خالص و ۲۵ درصد خاک رس و مقداری ماده چسبنده تشکیل می شود.
  2. قالب ماسه ای باید دارای مجرای ورود بار و نفس کش یا خروج هوا باشد.
  3. در جوشکاری قطعات بزرگ ماسه ای هواکش نیز لازم است
  4. ضمن گرم کردن قطعاتی که باید جوش داده شوند، قالب مومی دور درز آنها ذوب میشود و ماسه در اطراف فرم مربوط را به فلز می دهد.
  5. ترمیت را در بوته ای که به شکل مخروط ناقص بوده و بالای قالب قرار دارد، می ریزند و مشتعل می سازند
  6. از این جهت بوته در بالای قالب قرار دارد که آهن مذاب با استفاده از نیروی ثقل بتواند به داخل قالب جاری شده فضای خالی اطراف قطعه کار را کاملا پر کند

 

انواع روش های جوشکاری ترمیت :

حال روشهای زیر را که براساس شکل ظاهری مقطع جوش، مدت زمان لازم برای اجرا و حرارت دادن و بدون حرارت دادن نامگذاری گردید شرح داده می شود:

روش SMW :

از متداولترین روشهای جوشکاری در راه آهن می باشد مقطع آن به شکل ذوزنقه بوده و دارای ماهیچه برآمده است که دو مقطع انتهای ریلها را به همدیگر جوش و متصل و یکپارچه می نماید. در این روش، پس از بستن فرم ها مقاطع ریلها با سرگازهای ۵ دقیقه ای و موتور کمپرسورها با سرگازهای مربوطه خیلی سریع حرارت داده می شود.

فاصله درز جوشکاری ۱۴ تا ۱۶ میلی متر میباشد اما از آنجا که شرایط جوی درکم و زیاد نمودن درز جوشکاری موثر می باشد، برای این منظور تا دو میلیمتر بیش از مقادیر ذکر شده پیش بینی می شود. مدت زمان حرارت دادن با موتور کمپرسورها ۱۲ الی ۱۵ دقیقه و با سرگاز ۵ دقیقه ای حدود ۵ دقیقه است.

روشSMW-F :

در این روش مقطع جوشکاری شده از طرفین محل اتصال ریل به صورت صاف بوده و ماهیچه آن با ماهیچه مقطع روش SMW مغایر است، با توجه به محاسبات آزمایشات مختلف روی این طرح که از طرف کارخانه مربوطه انجام گرفته در صورت اجرای صحیح آن در عمل، کاملاً در مقابل نیروهای مجاز وارده مقاوم بوده و استقامت می نماید.

زمان لازم در حدود ۴ تا ۸ دقیقه برحسب سوخت مصرفی می باشد ضمناً با گرم کن ریل حدود ۷۵% به زمان فوق افزوده می گردد و از ۱۲ تا ۱۵ دقیقه ممکن است حرارت دهی به طول انجامد.( ۹۰۰ الی ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد)

 

روش SKV-F:

این روش را می توان از نظر سرعت عمل در اجرای عملیات پیشرفته تر دانست. در این روش برای حرارت دهی سرگاز مخصوص طراحی شده و در حالت ایده آل و با مصرف گاز پروپان، اکسیژن حدود یک تا دو دقیقه جهت حرارت دهی انتهای دو ریل مورد نیاز است، لذا با رسیدن حرارت دو انتهای ریل به ۶۰۰ درجه سانتی گراد و همچنین نوع مصرفی که به صورت پیش ساخته در نظرگرفته شده و میتوان مواد مذاب شده « ترمیت» را با درنظر گرفتن کلیه شرایط فنی به داخل فرمها هدایت و جوشکاری دو سر ریل را انجام داد عملیات از نظر تراز و تنظیم سطح غلتشی ریل با سیستم های دیگر از قبیل SMW و SMW-F اختلافی ندارد.

فلزات قابل جوشکاری:

گروه وسیعی از فولادها را با تغییر دادن ترکیب ترمیت به منظور هماهنگی خواص جوش ترمیت با خواص فیزیکی و ترکیب شیمیایی فلز پایه می توان جوشکاری نمود

فلزات مقاوم به سایش

ریل های فولاد

فلزات آستنیتی منگنز

فلزات کروم دار ۱۱۰

 

انواع جوشکاری ترمیت:

ترمیت ساده:

شامل مخلوط پودرهای اکسید آهن و آلومینیوم

جوش مرکب ترمیتی:

نوعی جوش که برای ریل های راه آهن به کار می رود. بدین ترتیب که سرریل ها با فرایند فشاری ترمیتی بالایه فلزی یا بدون آن، همزمان ، پایه و جان ریلها با فرایند جوشکاری ترمیتی بهم متصل می شود.

ترمیت فولاد کم کربن:

شامل ترمیت ساده به اضافه پودر فولاد کم کربن یا حتی مقداری پودر منگنز

ترمیت چدن:

شامل ترمیت ساده به اضافه پودر مقداری پودر فولاد سیلیسیوم دار و فولاد کم کربن

ترمیت برای جوشکاری ریل ها:

شامل ترکیبات ترمیت ساده به اضافه مقداری پودر کربن، منگنز و عناصر آلیاژی دیگر به منظور افزایش سختی فلز جوش در ریل

ترمیت برای اتصال کابل های برق:

شامل پودرهای اکسید مس و آلومینیوم

 

تجهیزات جوشکاری ترمیت:

ابزار عمومی:

تیزبر

چکش دستی ۵٫۱ kg

سوهان نیم گرد

دیلم بطول ۷۵۰ mm

ابزار جوشکاری:

سه پایه نگهدارنده گلدان

کفه سرباره

ظرف پودر ترمیت

سری ابزار درزهای دارای تکیه گاه

ابزار برش و پیشگرم اکسیژن/پروپان:

آچار دوسر ۳۲/۳۰ SW

دسته مشعل پیشگرم

شیر اطمینان اکسیژن و پروپان

فندک گاز

رگلاتور پروپان

 

انواع کاربردهای جوشکاری ترمیت:

– جوش و تعمیر ریل های شکسته

– جوش لب به لب لوله های جدار ضخیم

– جوش و تعمیر میل لنگهای شکسته

– جوش و تعمیر شاسی ماشین ها

– جوش و اتصال قطعات ریخته گری شده که بخاطر طول بلند و بزرگ بودن نمیتوانند در یک مرحله قالبگیری و ریختگری شوند .

– برای جوش کابل های ضخیم برق به یکدیگر یا یک هادی دیگر

– برای جوش و اتصال میلگردهای تقویت کننده بتن در سازه ها ساختمانی به یکدیگر.

-اتصال ریل های خطوط راه آهن به یکدیگر

-جوش دادن دندانه های نوردی چرخ دنده های بزرگ شکسته

-اتصال قطعات ریخته گری شده ای که ابعاد آنها مانع ریختن آنها بطور یکپارچه است

-جوش و تعمیر میل لنگهای شکسته

 

مزایا ومحدودیت های جوشکاری ترمیت:

مزایا :

– سرعت بالای واکنش

– به دلیل تولید آهن، کربن جوش حاصل بسیار کم بوده و احتمال سخت شدن جوش پایین است

– امکان جوشکاری مقاطع ضخیم

– مناسب برای تعمیر قطعات با منطقه آسیب دیده بزرگ

– عدم نیاز به پخ سازی لبه های اتصال

– هزینه نسبتاً کم تجهیزات و مواد مصرفی

– جوشکاری ترمیت نیاز نداشتن به سیستم های تامین انرژی

( مانند مولد برق و … ) برای جوشکاری است

– کارگران غیرماهر را میتوان در مدت حدود سه هفته تعلیم داد

– تجهیزات آن نسبتاً ساده و بادوام هستند

– کیفیت مواد جوشکاری توسط سازنده تضمین می شود

– تمام ریلهای فولادی که در راه آهن مصرف می شود را می توان جوش داد از جمله ریلهای مقاوم در برابر سایش و ریل های( فولادی) آستنیتی منگنز و کروم دار ۱۱۰ به جز فولادهای محدود آستنیت تا پرلیت

– در مقایسه با جوشکاری لب به لب جرقه ای(جوش الکتریکی) از انعطاف پذیری بیشتری برخوردار است

محدودیت ها :

– محدود به جوشکاری مقاطع ضخیم

– حرارت ورودی بالا

– نیاز به آب بندی درز فرمها

– نیاز به پیش گرم کردن مناسب و دقیق قطعه کار

– جلوگیری از ورود ناخالصی به داخل جوش

 

منابع و ماخذ:

  1. رضایی ـ محمد، جوشکاری ترمیت در ریل راه آهن، آزمایشگاهی مرکزی راه آهن
  2. نظامی ـ خسرو، گزارش شناسایی پودرهای ترمیت و دانه بندی آنها
  3. عدالت ـ غلامرضا، رشید شمالی، عباس، دستور العمل اجرای جوشکاری ترمیت
  4. تکنیک علمی و عملی جوشکاری-ترجمه و تالیف:مهندس شکری هراتی-انتشارات علم و صنعت ۱۱۰
  5. فرهنگ جوشکاری -تالیف:دکتر کوکبی و همکاران-انتشارات جامعه ریخته گران
درخواست انجام پروژه آنالیز تصویر

همچنین ببینید

5041231992179239137160229221240195112206138

پرتونگاری صنعتی

ارسال شده توسط : محمدرضا مهدی زاده پرتونگاری صنعتی : پرتونگاری صنعتی به عملیاتی اطلاق میگردد …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.