Оборудование для термитной сварки

Обновлено: 20.09.2024

В ситуации, когда нет сварочного аппарата и необходим ремонт металлических поверхностей, выручит сварочный карандаш. Он применим в любых условиях, не требует навыков для работы. Компактный, его можно брать с собой в походы, дальние автомобильные поездки, на охоту или рыбалку.

Термитный карандаш можно использовать при ремонте радиатора или глушителя, утвари, когда нет доступа к электропитанию. В экстремальных ситуациях аварийно-спасательные службы применяют стержни для резки металла. Названы стержни в честь создателя, профессора Лебедева. В настоящее время уже разработано 18 составов разной мощности.

Что это такое

Внешне сварочный карандаш Лебедева похож на стальной стержень с заостренным концом. Это сгораемый пенал, заполненный утрамбованным порошком. Для безопасности конструкция оснащена держателем, его можно надевать с любой стороны стержня. Основные конструктивные элементы:

водонепроницаемая защита (на ней делается маркировка);
гильза из картона или плотной бумаги;
термитная смесь;
компоненты экзотермической реакции (припой и флюс);
крепление для держателя (крышки).

В состав термитной смеси входят горючие компоненты, обеспечивающие необходимую для расплавления припоя и флюса температуру. Когда ее разжигают с помощью спичек, возникает окислительная реакция. На кончике появляется восстановленный жидкий металл под слоем шлака. Когда эти горячие компоненты переносят на поврежденную область, формируется сварочный шов.

В среднем стержнем можно пользоваться порядка 20 секунд. Необходимо соблюдать безопасность: температура в зоне разогрева достигает 3000 градусов. В состав термической смеси могут входить марганцевые стали, легированные: оловом, медью, хромом, никелем, кремнием.

Принцип работы такой же, как у сварки. Отличие в том, что область обработки карандашом – незначительная, затруднено расслоение сплава на металл и шлаки, поэтому образуется хрупкий шов, что-то среднее между сваркой и пайкой. Стержень подходит для экстренных случаев, используется в труднодоступных местах. В качестве эквивалентной замены электродов его рассматривать нельзя.

Где применяется

Универсальный сварочный карандаш используется для ремонта металлических поверхностей на природе в любое время года. Горючие компоненты удается разжечь под дождем, на ветру. При правильном выборе смеси можно сделать шов или рез любой геометрии в вертикальной, горизонтальной и наклонной плоскости. Выпускается несколько типоразмеров стержней разной мощности.

Карандаш для сварки металла можно использовать при реставрации термостойких материалов:

чугуна;
углеродистых сплавов любого химического состава, включая нержавейку;
меди и ее сплавов (латуни, бронзы, мельхиора);
алюминия и его сплавов (дюраля);
металлокерамики;
тугоплавкого пластика;
кровельных многокомпонентных термостойких покрытий;
шифера.

С помощью термостержня, не имея навыков сварщика, можно:

устранить дефекты деталей и корпуса машины;
реставрировать изделия из цветного металла;
убрать сколы на чугуне;
провести монтаж металлоконструкции в экстремальных условиях;
отремонтировать трубопровод и систему отопления;
соединить провода;
осуществить резку металла и других негорючих поверхностей.

Универсальный сварочный карандаш используется для ремонта металлических поверхностей на природе в любое время года

Достоинства и недостатки применения термитного карандаша

Исключительные свойства, которыми обладает карандаш для сварки, объясняются его составом: Смесь просто разжигается, в считанные секунды разогревается до высоких температур, образует соединения, сопоставимые по прочности со сварным швом.

Плюсы применения карандаша:

отпадает необходимость электроснабжения;
не нужно заниматься подготовкой рабочей зоны;
кратковременность проведения работ;
легкий запуск химического процесса, достаточно разжечь смесь спичками или зажигалкой.
возможность проведения работ в экстремальных условиях и труднодоступных местах;
безопасность при транспортировке;
высокая производительность;
не требует особых навыков и профессиональной подготовки;
не нужно применять средства защиты органов зрения – материал практически не искрит;
универсальность: подходит для металлов и других тугоплавких материалов.

Термостержень создавался для экстремальных ситуаций, этим объясняются его минусы:

кратковременность действия;
нет возможности контролировать качество шва;
выделяются вредные компоненты в процессе разогрева смеси;
слишком затратен в использовании при большом объеме сварочных работ;
при повреждении защитной упаковки смесь способна впитывать влагу, после этого ее бывает трудно разжечь.

Распространенные виды

Основные характеристики сварочного карандаша указываются на упаковке. Минимальная ширина стержня – 4 мм, максимальная – 16. Длина варьируется, максимум – 20 см. Самые маленькие 7-сантиметровые рассчитаны для точечных реставрационных работ. Вес в пределах 70-100 граммов.

Фирма «Элька», крупнейший производитель сварочной продукции, делает различие по расцветкам: этикетки холодных тонов делают для сварочных смесей. Если нужны смеси для резки – ищите упаковки теплых тонов. Каждый диаметр имеет свой отличительный цвет. Существует таблица, по которой определяется тип стержня, соответствующий толщине ремонтируемых деталей.

Виды сварочных карандашей:

оксал — отличается высоким КПД, легко разжигается, работает в любых условиях;
экстрапайк — разработан для лужения, подходит для алюминия, пластика, хорошо восстанавливает эмалированные поверхности;
нанопайк — в составе термитной смеси содержит магний, подходит для тугоплавких сталей и пластика, огнеупорной металлокерамики;
экстремал — лидер продаж; прочность шва сопоставима со сварочным, подходит для многих типов материалов.

Экстремал – лидер продаж; прочность шва сопоставима со сварочным, подходит для многих типов материалов

Все эти сварочные стержни можно купить в специализированных магазинах.

Порядок работы сварочным карандашом

Технология использования предусматривает несколько тонкостей:

горизонтальные плоскости лучше соединять внахлест, их укладывают на огнеупорные материалы;
на вертикальных применяют ограничители швов, чтобы паечный расплав не стекал вниз;
резка производится медленнее сварки;
нельзя производить работы вблизи легко воспламеняемых материалов;
руки нужно оберегать от ожогов;
смесь выделяет вредные пары.

Поверхность очистите от хлопьев ржавчины, грязи, мусора, жирового налета.
Возьмите карандаш, снимите край упаковки, чтоб был доступ к термитной смеси.
Закрепите держатель в нижней части.
Разожгите смесь, она должна приобрести рыхлую структуру.
Расплав наносится на реставрируемую поверхность круговым движением – со стержня снимается мягкая часть.
Через 3–4 секунды, когда экзотермическая реакция завершится, шву придается окончательная форма.
Остатки карандаша (неиспользованный конец стержня) киньте в воду, на снег, негорючую поверхность, он сгорит до места крепления держателя.

При желании после остывания рабочей зоны можно зачистить место лужения или сварки мелкой шкуркой. Важно соблюдать меры безопасности, они указаны на упаковке сварочного карандаша. Если при зажигании он искрит – были нарушены условия хранения. Смесь влажная, это негативно отразится на качестве шва. Сильный наклон и удаление стержня от зоны ремонта недопустимы. Его нужно держать ровно, на минимальном расстоянии от точки контакта.

При соблюдении всех технологических тонкостей и правильном выборе карандаша реставрируемое вами изделие прослужит долгие годы.

Технология термитной сварки, подготовка нужной смеси

Сварочные процессы при работе с металлами являются неотъемлемой составляющей. При этом привычные для нас режимы сварки, включающие в себя ручную дуговую и полуавтоматическую сварку, не всегда уместны, да и не всегда выполнимы. При соединении металлических конструкций больших габаритов требуется создание особых условий, а нередко такая необходимость возникает вне населенных пунктов. Естественно, об источниках питания, инверторах и газовом оборудовании речи быть не может. Единственным возможным вариантом является термитная сварка.

Технология

В качестве расходного материала при соединении деталей выступает специальная порошковая смесь, куда входят такие элементы, как алюминий, магний и окислы железа. Эти порошки называются термитами. При их сгорании выделяется энергия. Этой энергии достаточно, чтобы перевести кромки соединяемых деталей в полужидкое состояние. Происходит смешивание металла с материалом смеси и последующая кристаллизация.

Для осуществления процесса сварки на первоначальном этапе необходимо поджечь смесь. Температура ее возгорания достигает 1350°C градусов. Разработано несколько эффективных способов поджога. Указанной температуры можно достичь получением электрического разряда, взрывом пиропатрона или горением специального шнура.

При горении термита температура внутри смеси повышается до 2400-2700°C градусов. Большинство металлов имеют температуру плавления, ниже этого значения.

В данной технологии примечательно то, что для горения не нужно поступление атмосферного кислорода. Окислителя вполне достаточно внутри самой смеси. При необходимости можно вести термитную сварку в среде инертного газа.

Применение

Если в качестве термита используется алюминиевая пудра, то процедура сварки представляет собой наплавление на торцы деталей. Она подходит для соединения заготовок из чугуна и прочих хрупких сплавов. В отрасли железнодорожного транспорта термитная сварка востребована при ремонте или соединении рельсов. В ГОСТ Р 57181-2016 прописаны все требования к сварочному процессу. Термитная сварка применяется в машиностроении, она незаменима при производстве гребных винтов для морского транспорта или коленчатых валов автомобилей.

Применение данный вид сварки нашел и на металлообрабатывающих предприятиях. Часто приходится ремонтировать прокатные станы, роторные валы, различные прессы или ковши. Все перечисленное считается крупногабаритным оборудованием, поэтому возможен только один тип сварки. Необходимо подчеркнуть, что именно благодаря сгоранию термита возможно качественное соединение проводов на линиях электропередачи и связи. В данном случае применяются составы, содержащие магний.

Существует классификация, в которой выделяется два вида термитной сварки, это муфельная и тигельная. Они используются, в зависимости от поставленных внешних условий. Тигельную сварку чаще всего называют алюминотермитной и применяют при соединении элементов заземляющих контуров, а также прочих металлоконструкций, требующих ремонта методом наплавки. В состав термита входит алюминиевый порошок и окисел железа. Примерное соотношение пропорции — 23 к 70. При сгорании состава образуется окалина, которая в расплавленном виде соединяет детали.

Важным достоинством алюмотермитной сварки является возможность соединять заготовки из чугуна без заметных стыков. Но алюминиевые детали соединяют другим способом – муфельной сваркой. По причине испарения алюминия при высоких температурах в муфельной сварке в качестве термита используется магний. Расплавленный состав впитывается в поверхности, не растекаясь по ним. Но при работе с алюминием необходимо удалять окисную пленку. Для этого следует добавлять специальный флюс.

Существует четыре способа ведения термитной сварки.

Первый способ характерен соединением встык. Но предварительно торцы деталей обрабатываются и зачищаются. Чтобы избежать деформации от неравномерного нагрева металла, свариваемые участки оборачиваются термоизоляционной пленкой. После сгорания термита образовавшийся жидкий металл, находящийся в тигле, выливается в оставленный между заготовками зазор. После этого заготовки прижимаются друг к другу и стыкуются.
Промежуточное литье считается менее затратным и технологически более легким. Расплавленный металл из тигля выливается в зазор. При этом детали не подготавливаются предварительно, что существенно упрощает процесс.
Комбинированная сварка характерна тем, что сочетает в себе технологию соединения встык и промежуточного литья. Обычно она используется при сварке рельсов. Торцы заготовок зачищаются, а между ними помещается пластинка из металла. После заливки сплава рельсы прижимаются друг к другу. При возможности шов по периметру повторно обваривается.
Метод дуплекс подразумевает последующую спрессовку заготовок после заливки сплава.

Составы

Как было уже указано выше, железоалюминиевая термитная сварка стала наиболее популярной. Основная масса термита представлена оксидом железа. Алюминия в смеси всего 25%, но можно встретить в составе и дополнительные компоненты. Добавляют флюс, легирующие присадки и железную обсечку. Горение термита и плавление смеси происходит магнезитовом тигле. Помимо алюминия возможно комбинирование следующих элементов:

Магний (31%) и оксид железа (69%).
Кальций (43%) и оксид железа (57%).
Титан (31%) и оксид железа (69%).
Кремний (21%) и оксид железа (79%).

В зависимости от области применения сварки, готовятся различные виды смесей. Железная окалина и алюминиевый порошок дают элементарную смесь. Необходимо строго соблюдать пропорции. Для соединения и ремонта на железной дороге создается специальный рельсовый состав. При алюминотермитной сварке в шихту вводится стальной наполнитель, который состоит из ферромарганца и графитной стружки. Легированные стали соединяются с помощью особого состава. В нем присутствуют присадки из ферротитана или феррованадия.

Чугунные изделия, как правило, к сварке предъявляют особые требования. Так, в составе термита для чугуна в обязательном порядке должен присутствовать кремний. При соблюдении технологии можно получить достаточно качественное и прочное соединение. Марганец в таких присадках не применяется.

Алюминотермитная сварка рельсов

Всю процедуру можно условно поделить на отдельные этапы. Сначала рассчитывают общее выделившееся количество теплоты. Его должно быть достаточно для процесса сварки. Подбирают оптимальный состав термитной шихты. Смесь должна быть равномерной по составу. Любым доступным способом обеспечивают поджиг смеси. Необходимо достичь температуры 1350°C градусов.

В дальнейшем происходит повышение температуры в термитной шихте. Расплавленный металл из термита получается за 20-30 секунд. Его масса составляет примерно половину от массы смеси. Остальная половина приходится на шлак. Металл осядет на дне тигля, а шлак, в силу меньшей плотности, всплывет наверх.

Сложность ремонта рельсов состоит в том, что все работы приходится выполнять в полевых условиях. Рельсосварочный аппарат достаточно массивен, однако его использование – единственная возможность провести ремонтные работы. На первом шаге следует подготовить торцы. Они должны быть ровными, а зазор между ними составляет 2-3 см. Свариваемые элементы выравниваются и фиксируются в одном положении. После установки огнеупорной формы осуществляется сама сварка.

Каждый сварщик желает получить качественный результат. В отличие от ручной дуговой сварки, термитная сварка требует точных расчетов. Необходимо правильно выбрать общее количество порошка, чтобы образовавшийся металл полностью заполнил зазор. В приготовлении смеси важно тщательно перемешать все составляющие. Первоначальный старт процесса должен происходить при температуре 1400°C градусов. Более низкие значения не приведут к возгоранию термита.

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.

Чтобы отливка получилась аккуратной и соответствовала свободному пространству, изготавливаются матрицы и формы. В некоторых случаях их можно использовать повторно, но зачастую формы являются одноразовыми. Специальная глиняная обмазка не позволит металлу растекаться по поверхности.

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.

Достоинства и недостатки метода

При помощи термитной сварки есть возможность без применения дорогостоящего оборудования сваривать черные и цветные металлы. По сравнению с другими способами сварки данную технологию выгодно отличает целый ряд качеств.

Термитная сварка характерна меньшей затратностью в плане времени. Если учесть массивность свариваемых деталей, то эта выгода порой является определяющей.
Качество швов достигает высокой степени, так как происходит частичное проплавление металла заготовок. Помимо этого, шов получается достаточно эстетичным и аккуратным.
Следует также отметить относительно невысокую трудоемкость работ.
От сварщика требуется определенное мастерство, но оно касается, скорее, подготовительного этапа и приготовления смеси. Сам же процесс сварки особых навыков не требует, в отличие от сварки электродом.
Доступность и низкая стоимость расходных материалов позволит существенно сэкономить финансы и упростить задачу.
Сварочное оборудование можно использовать вдали от населенных пунктов.

При этом установка для термитной сварки считается достаточно опасной. Необходимо соблюдать меры предосторожности при ее использовании. Важно помнить, что термиты считаются горючими смесями. Нельзя допускать попадание в шихту жидкостей, так как это может привести к взрыву.

Термитная сварка не получила такого распространения, как дуговая, зато в некоторых случаях является незаменимой. В мелких мастерских ремонт осуществляется при помощи термитного карандаша. Начинающему мастеру сначала следует освоить этот инструмент, а уже затем приступать к изучению настоящего оборудования.

Что такое термитная сварка. Виды и область применения

Любое производство, связанное с металлом, не обходится без сварки. Однако традиционные способы не всегда рентабельны и применимы. Например, для создания прочного соединения деталей крупногабаритных конструкций требуется длительная подготовка, а в полевых условиях нет источников питания и газосварочного оборудования. Альтернативой в таких случаях является термитная сварка.

Область применения

Термитом на основе алюминиевой пудры осуществляется наплавка на детали, соединение изделий из чугуна и хрупких сплавов. На железнодорожном транспорте это надёжный, быстрый способ ремонта рельсов. Для его регламентации разработан ГОСТ Р 57181-2016. В машиностроении термитная технология используется при изготовлении гребных винтов для морских судов, коленчатых валов автомобилей и пр. На металлургических и металлообрабатывающих предприятиях этим способом ремонтируют прокатные станы, прессы, роторные валы, разливочные ковши и другое крупногабаритное оборудование. Для сращивания кабелей, используемых в линиях связи и электропередачи, применяется сварка, термит для которой изготавливается из магния.

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.

Разновидности термитной сварки

В зависимости от материала и условий применения используется тигельный или муфельный вид сварки. Первый больше известен под названием алюминотермитная сварка. Её применяют при монтаже заземляющих контуров, металлоконструкций. Термит готовится из смеси окисла железа и алюминиевого порошка в пропорции 70:23. При его сгорании стыки деталей соединяются расплавленным железом, восстановленным из окалины.

Алюмотермитная разновидность также применяется для ремонта повреждённых поверхностей методом наплавки. Её основным достоинством считается возможность сварки чугунных деталей без стыков. Однако наложение швов на алюминиевых изделиях с помощью этой технологии невозможно. Для их соединения пользуются муфельной сваркой.

Поскольку под действием высокой температуры алюминий испаряется, муфельная сварка производится с помощью термита на основе магния. Благодаря высокой температуре плавления он не растекается по поверхности, а впитывается в неё, создавая соединение без шва. При стыковке заготовок из алюминия используется специальный флюс для удаления окисной плёнки с места соединения.

Термитная сварка осуществляется четырьмя способами:

Соединение встык требует предварительной подготовки. Свариваемые поверхности тщательно зачищаются. Для предотвращения температурной деформации стыкуемые детали оборачиваются термальной плёнкой. После сжигания термита полученный жидкий металл из тигля заливается в зазор стыка. Затем детали прижимают одна к другой.
Технику промежуточного литья используют для соединения заготовок, закреплённых в требуемом положении. Считается самой простой, так как приготовленный из термитной смеси в тигле расплав сразу заливается в промежуток между деталями.
Комбинированный метод объединяет две техники. Применяется для соединения рельс. После зачистки торцов между ними вставляется стальная пластинка. В зазор заливается расплав, рельсы сжимаются. После остывания соединение по периметру обваривается ещё раз.
Дуплекс — это тоже тигельная сварка, но стык дополнительно спрессовывается.

Несмотря на простоту технологии для качественной термитной сварки необходимо оснащения. Во время её проведения потребуется:

Тигель из керамики или тугоплавкого металла с устройством для безопасного слива расплава.
Для создания отливок не обойтись без форм и матриц. Они могут быть одноразовыми или многократного использования. Чтобы расплав не растекался бесконтрольно по поверхности, используется глиняная обмазка для термитной сварки.
Устройства фиксации и сжатия деталей (струбцины разного размера, тиски).
Термитный карандаш, используемый в домашних условиях для сварки и резки металлов.
Комплект инструментов, состоящий из кислородного резака, газовой горелки, ножовки по металлу, полоскового термометра.
Для зачистки поверхностей и швов нужно запастись абразивным кругом, металлической щёткой.

Особенности термитной сварки проводов

Этот способ применяется для сращивания неизолированных одно и многожильных проводов из алюминия и меди. В отличие от механического соединения (с помощью скрутки, болтов с гайками), термическая технология обеспечивает снижение электрического сопротивления на стыке за счёт увеличения сечения. Концы проводов перед сваркой очищаются от грязи, затем обезжириваются растворителем или бензином с обязательной просушкой.

Соединение производится с помощью специальных термических патронов, состоящих из кокиля и вкладыша. Для соединения алюминиевых проводов, в том числе со стальным сердечником, используется стальной разъёмный кокиль и вкладыш из алюминия. У патронов для соединения медных проводов кокиль изготовлен из листовой меди толщиной до 1,5 мм, а вкладыш из медно-фосфорного сплава. Тепло, необходимое чтобы расплавить провод и вкладыш, создаётся термитной шашкой, напрессованной на кокиль. Для удаления окисной плёнки внутренность алюминиевого вкладыша необходимо перед применением почистить металлическим ёршиком.

Особенности использования термитной сварки

Эта технология позволяет одинаково легко сваривать чёрные и цветные металлы без применения дополнительного оборудования. Востребованность термитной сварки обусловлена преимуществами в сравнении с другими видами:

меньшим временем проведения работы;
эстетической привлекательностью, высоким качеством швов;
небольшими трудозатратами;
не требуется высокая квалификация;
термиты свободно продаются в специализированном магазине по невысокой цене;
возможность использования на удалённых объектах и длительных поездках, так как электроэнергия или газовые баллоны не нужны.

К недостаткам следует отнести высокие требования к технике безопасности. Поскольку термитные смеси являются легковоспламеняющимися веществами транспортировать и хранить их нужно с особой осторожностью. При проведении работ необходимо исключить возможность попадания любой жидкости в горящую смесь, поскольку она может взорваться. По этой же причине запрещается поджигать шихту от дуги. Сварку разрешается проводить при температуре не ниже 10⁰C.

Термитная технология не так популярна как электродуговая сварка, однако её вполне достаточно для использования в небольшой домашней мастерской для мелкого ремонта и восстановления деталей. Ничего сложного для освоения нет, научиться для начала пользоваться термитным карандашом сможет любой. К рекомендациям по самостоятельному изготовлению термита не стоит прислушиваться, так как полученная смесь может взорваться.

Технология термитной сварки металлов

Что делать, если нужно быстро сделать соединение деталей, да еще и в полевых условиях? Отличным выходом станет термитная сварка. О технологии подробнее.

Сварочный процесс сопряжен с тщательной подготовкой всех работ, а также с наличием различных источников питания. Да и финансовая сторона может не окупаться с применением традиционных способов варки металлов. А что делать, если нужно быстро сделать соединение деталей, да еще и в полевых условиях? Отличным выходом станет термитная сварка.

В этой статье мы поведем речь о таком быстром и относительно недорогом способе как использование термита в сварочных работах. В чем заключается такая технология и что нужно для этого?

Области использования

Как было сказано выше, термитная сварка применима в полевых условиях, или в случае невыгодных в финансовом плане других традиционных способов.

Такой способ соединения металлов нашел себе применение при ремонте железнодорожных путей, кабелей связи или электрических проводов.

Алюминотермитная сварка рельсов, в принципе, единственный способ быстро провести ремонт при минимальных затратах.

Но термитное сваривание деталей применяется и в производстве. Особенно такой способ соединения актуален при изготовлении крупных по габаритам деталей: лопасти в речных и морских судах, коленчатые валы автомобилей и других.

Также широко применяют термит при ремонте большого оборудования в металлургии и металлообработке: прокатных станов, роторных валов, кузнечных прессов и прочих.

Как это происходит в технологическом плане?

Особенности технологии

Сваривание металлических частей путем применения термита построено на плавлении кромок соединяемых деталей в процессе горения и направления расплавленного металла, полученного вследствие высоких температур.

В кузнечном деле давным-давно применялся довольно интересный способ. В емкость насыпалась сера вперемешку с окалиной. Первая поджигалась и получался расплав металла, который можно было использовать для соединения деталей. Качество, конечно, было не слишком высоким.

Конечно, современная термитная сварка более совершенна. Работает она следующим образом.

Стык соединяемых деталей проливается расплавом, полученным при сгорании термитной смеси в тигле. Температура сгорания очень большая и позволяет быстро расплавить сталь.

Запал смеси происходит электрическим способом или же, если используется порошковая сварка, подрывом пиропатрона.

Технологически термитная сварка проводится в несколько приемов:

В стык деталей.
Литьем в промежутки (в промежуток между свариваемыми частями).
Комбинированный.
Дуплекс (два приема сразу).

Как работают эти приемы

Способ термитного сваривания встык, требует тщательной подготовки соединяемых поверхностей. Потом в зазоре устанавливается термитная пленка. Отдельно от деталей в тиглях готовится расплав, который заливают встык, сами заготовки при этом сжимаются для качественного соединения.

Литье в промежуток более простой прием. Расплав готовят путем сжигания термита в отдельной форме и его льют в зазоры между деталями.

Комбинированная технология применяется при сварке железнодорожных рельсов. Торцы сначала зачищают, потом между ними укладывают стальную пластину. При заливании рельсы сжимают и получают качественные соединения.

Дуплекс предусматривает использование термитного сваривания с прессованием соединяемых частей.

Особенности сварки проводов

Термитная сварка получила большое распространение и при соединении разного рода неизолированных кабелей.

При такой технологии главное — это точный расчет и соблюдение всех правил. В месте соединения провод увеличивается сечение провода, но при этом уменьшается электрическое сопротивление.

Для сваривания используют специальный термитный патрон, состоящий из листовой меди (толщина 1,25 миллиметра), медно-фосфорных вкладышей для заполнения зазора, и собственно термитной шашки для расплавления металла с дальнейшим соединением частей.

Оборудование термитной сварке

Основное оборудование для термитной сварки — это тигель, где и будет происходит плавка и горение термита. Снизу он оборудован сливом. В зависимости от требований, он изготавливается из тугоплавких металлов или из керамики.

Технология отливки предусматривает наличие форм и матриц, позволяющих работать с расплавом. Формы бывают как одноразовыми, так и многократного использования. И, конечно же, понадобится оборудование фиксации и зажима.

Дополнительно при термитной сварке используется кислородный резак, горелка для подогрева и специальный запальник.

Термитные патроны

Термит может производиться в порошкообразном виде или же (чаще) в виде специальных патронов (карандашей).

Состоит такой карандаш из основы в виде проволоки, диаметр которой будет зависеть от толщины свариваемых деталей.

Основа покрыта термитным составом, состоящим из алюминиевых опилок и железной окалины. Соотношение состава 23% алюминия, а 77 — железо.

Также вместо алюминия в составе могут находиться и другие металлы, а их соотношение относительно окиси железа может варьироваться: магний (31%), кальций (43%), титан (31%), кремний (21%).

На конце патрона находиться затравка для поджигания.

Все патроны тщательно упаковываются и хранятся порциями необходимыми для проведения определенных работ.

Дозирование термита зависит от параметров свариваемых деталей и может колебаться от нескольких сотен грамм до десятков килограмм. Например, алюмотермитная сварка рельса стандартного профиля потребует 7-8 кг термитного состава.

Особенности применения в домашних условиях

Конечно, в бытовых условиях лучше всего воспользоваться более традиционными способами соединения металла — электродуговой или газовой сваркой. Но термит может позволить сделать мелкие ремонтные работы или использоваться для соединения строительной арматуры.

При бытовом использовании лучше всего использовать термитный состав с минимальной температурой горения в 1300 градусов, этого будет более чем достаточно.

Работы по сварке проводят, используя термитный карандаш, который при правильном соблюдении технологии позволит сделать прочное соединение.

Термитное сваривание металлов намного упрощает процесс производства и ремонта. Особенно ее применение актуально при крупногабаритных деталях, когда традиционные способы использовать затруднительно. При этом разнообразие составов позволяет добиться качества и прочности сварного шва.

Конечно, использовать такой вид в бытовых условиях просто нецелесообразно. Ведь в домашнем хозяйстве нет столь крупных конструкций, а мелкий ремонт можно провести за счет обычной электродуговой сварки. Это будет просто экономически выгодно. Да и просто безопаснее.

Безопасность при самостоятельных работах с использованием термитных патронов должна быть на очень высоком уровне. Во-первых, обязательно использование защиты для лица и открытых частей тела, а во-вторых — нужно защитить зрение, ведь горение термита сопровождается таким же ярким свечением, как и при дуговом разряде.

Часто можно увидеть видео на ютубе о самостоятельном изготовлении термита с целью резки металла. Это довольно таки бессмысленные поделки в домашнем хозяйстве не просто непрактичны (ведь обычная болгарка с отрезным кругом упрощает все операции), но и даже опасно. Использование самодельного термита чревато не просто сильным горением, а и взрывом.

А что вы думаете по этому поводу? Насколько практична термитная сварка в бытовых домашних условиях? Можно ли с помощью ее проводить ремонтные и сварочные работы? Если у Вас есть опыт такого применения, пожалуйста, поделитесь им в блоке комментариев к этой статье.

Описание процесса термитной сварки

Виды и способы сварки

Для соединения разных металлических деталей часто используются сварочные процессы. Нередко необходимость соединять громоздкие стальные конструкции возникает вне населенных пунктов, где нет возможности использовать питание от электрической сети, инвертора или применять газовое оборудование. В таких случаях термитная сварка помогает выполнить поставленные задачи.

ГОСТ и стандарты

Сварка металлов регламентируется ГОСТ 2601-84, в котором указаны основные термины и понятия. Применение этого метода в железнодорожной отрасли регламентируется ГОСТ Р 57181-2016. Термитная (или термическая) сварка – процесс, в котором источником тепла является термит (порошкообразная смесь окалины железа, магния и алюминия).

В процессе горения термита в месте проведения работ оплавляются кромки соединяемых деталей. При этом он выступает источником как жара, так и присадочного материала.

Когда используется такая сварка, термит может воспламеняться самостоятельно. Во время его горения выделяется кислород, что позволяет использовать указанный метод при сваривании в условиях вакуума или в среде, заполненной негорючими газами. Термосварка помогает получать поток тепла, температура которого достигает 2400-2700°С.

Сфера применения термитной сварки

Этот метод используется как для соединения разных деталей из стали, чугуна и хрупких сплавов, так и для выполнения наплавки при проведении ремонтных работ.

Применяется он в машиностроении, на металлургических, судостроительных и металлообрабатывающих предприятиях и т.д.

Термическая сварка незаменима в таких ситуациях, как:

ремонт и восстановление крупногабаритного оборудования, например прокатного стана, кузнечного пресса и т.д.;
создание крупных деталей и сложных конструкций в разных отраслях (элементов судов, коленвалов для моторов и др.);
производство стержней для гидростанций, дамб;
соединение рельс и арматуры крупного диаметра;
сварка тросов, кабелей и т.д.

Виды и используемые составы

Термитная сварка делится на 2 основных вида:

Тигельная (алюминиево-термитная). Первый подвид используется для соединения кабелей и проводов небольшого диаметра. Термит на 70% состоит из железа и на 25% – из алюминия. Когда он сгорает, оставшееся железо образует надежное соединение. Второй подвид применяют для выполнения наплавки при восстановлении рельс. Он позволяет сваривать чугун бесстыковым способом, но для работы с алюминиевыми деталями не подходит.
Муфельная. Здесь используют термит на основе магния. При его сгорании происходит не растекание, а впитывание состава в стык. Так образуется бесшовное соединение.

Существуют разные техники применения такого вида сварки:

Встык. Проводят зачистку стыков соединяемых деталей, после чего их оборачивают термитной пленкой. Когда металл из тигля расплавляется, он заполняет зазор и сдавливает поверхности между собой.
Промежуточный. Применяют, когда надо соединить детали в нужном ракурсе. При этом предварительная подготовка поверхностей не требуется. Расплавленный состав заполняет расстояние между деталями и застывает.
Комбинированный (объединяет 2 предыдущих варианта). Используют для ремонта рельс: сначала их соединяют встык, затем повторно проваривают образовавшийся шов.
Дуплекс. После заливки металла в стык проводят его опрессовку.

Чаще всего используются термиты, которые состоят в основном из железа и на 25% из алюминия, но могут применяться и другие компоненты (флюсы, присадки, железная обсечка).

Существуют такие комбинации элементов:

на 31% из магния;
на 31% из титана;
на 43% из кальция;
на 21% из кремния.

Остальная часть смесей состоит из оксида железа.

Состав смеси зависит от того, где будет применяться термическая сварка. Для работы с рельсами используют специальный термит.

При соединении легированных сталей в термит добавляют присадки из ферротитана или феррованадия. Для сварки чугуна в смеси обязательно должен быть кремний. Выбор правильного состава позволяет получать качественное соединение.

Необходимое оборудование

Хотя технология проведения термитной сварки не отличается сложностью, для ее выполнения все равно надо иметь следующее оснащение:

Тигель. Его делают из тугоплавких металлов или керамики и оснащают устройством, обеспечивающим безопасный слив расплава.
Форму и матрицу для создания отливок. Они могут быть одно- или многоразовыми. Для ограничения области расплава и недопущения его растекания по поверхности используют специальную глиняную обмазку.
Тиски или струбцины. Ими фиксируют и сжимают свариваемые детали.
Термитный состав, патрон или карандаш.
Инструменты для зачистки соединяемых поверхностей и полученных швов.

В промышленности используются специальные патроны, обладающие большой мощностью и обеспечивающие требуемую эффективность. Они применяются на открытой местности или в большом помещении. Во время горения термитного патрона работник должен находиться на безопасном расстоянии, чтобы не получить травму от действия высокой температуры.

В таких случаях обязательно используется оснастка, позволяющая надежно зафиксировать соединяемые детали в нужном положении.

Карандаш для термитной сварки

В быту применяется специальный карандаш, при горении которого образуется температура не меньше 1350°C. Если использовать его в соответствии с имеющейся инструкцией, получается прочное соединение даже крупных деталей.

Такие карандаши имеют разные составы, поэтому перед покупкой мастер должен знать, для каких целей будет применяться указанный метод сваривания.

Как готовить термитную сварку

Перед тем как применять данный метод сварки, необходимо выполнить следующие условия:

просчитать нужное количество термита так, чтобы его было достаточно для расплавления стыков соединяемых деталей и всех участвующих в химической реакции компонентов;
использовать такую сыпучую смесь, чтобы все входящие в нее компоненты имели одинаковую консистенцию, были хорошо перемешаны между собой;
сохранять температуру импульса не менее 1350°C.

Активная часть процесса сваривания занимает до 30 секунд. За это время расплавленный металл заполняет зазор между деталями, а остатки смеси образуют шлак.

Описание технологии

При сгорании порошков, входящих в термитную смесь, происходит выделение большого количества энергии. За счет этого оплавляются кромки соединяемых деталей и происходит смешивание расплавленного металла с компонентами смеси, а затем шов кристаллизуется.

Чтобы активировать процесс термической сварки, надо поджечь подготовленную смесь. Для этого создается температурный импульс около 1350°C. Его получают при помощи взрыва пиропатрона, электрического разряда или поджигания специального шнура.

В зависимости от компонентов, входящих в состав термитов, температура их горения будет отличаться. Например, наличие алюминия и магния позволяет получать температуру до 2500°C, а хрома – до 3500°C. Это превышает температуру плавления большинства металлов, что существенно расширяет область применения указанного способа сварки. Его преимущество состоит еще и в том, что после поджога термита он продолжает горение даже под водой, поэтому случайно затушить его не получится.

Особенности сварки

Термитная сварка позволяет проводить работы без использования дополнительного оборудования как с черными, так и цветными металлами, а также со сплавами. Проведение работ занимает мало времени, трудозатраты минимальные, высокая квалификация сварщика не требуется. Шов получается прочный и эстетичный. Использовать метод можно на удаленных объектах, где нет доступа к электричеству или газовым баллонам.

Во время выполнения работ надо следить, чтобы в зону горения шихты не попала вода, иначе может произойти взрыв. Поджигать состав от дуги нельзя. Проводить работы следует при температуре выше -10°C.

Для проводов

Соединять можно как одно- так и многожильные медные или алюминиевые провода, но при этом они должны быть неизолированными. Часто для этих целей применяется соединение при помощи болтов с гайками или скруток, но преимущество термического соединения в том, что в месте стыка снижается сопротивление. Перед началом работ концы проводов очищают от грязи, обезжиривают, после чего обязательно просушивают.

Сварка выполняется с применением термического патрона, в состав которого входят кокиль и вкладыш. Алюминиевые кабели и те, что имеют стальной сердечник, соединяют патроном, у которого вкладыш из алюминия (с него надо ершиком снять оксидную пленку), а кокиль стальной.

Для рельсов

Особенность ремонта рельсов заключается в том, что в большинстве случаев работы выполняются в полевых условиях. Рельсосварочный аппарат имеет достаточно массивные размеры, но альтернативы ему нет.

Сначала подготавливают поверхности рельсовых стыков. Они должны быть ровными, зазор между ними должен составлять 2-3 см. Дальше проводят выравнивание соединяемых элементов и надежно их фиксируют. Устанавливают огнеупорную форму и переходят непосредственно к процессу сварки. Засыпают термитную смесь и поджигают ее одним из доступных способов. Во время ее горения (20-30 секунд) оплавляются края деталей, расплавляется шихта. Около половины ее состава будет приходиться на расплавленный металл, который осядет на дно тигля, а остальное – это шлак (он всплывет вверх).

Для меди

Часто требуется соединять медные провода. В этом случае термитный патрон отличается от того, что применяется при соединении алюминиевых кабелей. Необходим патрон, в котором имеются медный кокиль и медно-фосфорный вкладыш. На кокиль напрессована термитная шашка, при горении которой выделяется необходимое тепло. В остальном технология ничем не отличается от предыдущих.

В домашних условиях

Если нет возможности воспользоваться электродуговой или газовой сваркой, в быту также можно применять термитный способ. Для этого в продаже есть специальные термитные карандаши, при помощи которых можно как соединять разные детали, так и заделывать небольшие трещины.

При умелом обращении с таким карандашом даже в домашних условиях удается поучать прочное и эстетичное соединение.

Безопасность при работах

Т.к. технология отличается применением химически активных составов, надо соблюдать правила безопасности:

хранить термит в сухом, отапливаемом и хорошо проветриваемом помещении;
доставлять на место проведения работ такое количество смеси, которое будет использовано за 1 смену (остатки возвращают на склад);
не проводить работы в дождь или снег;
в зимнее время зачищать место вокруг проведения работ в радиусе не менее 50 см;
не зажигать шихту от дуги контактного электропровода;
надевать защитный костюм сварщика;
отходить на 2,5-3 м во время термитной реакции;
засыпать вытекший жидкий металл песком при разрыве тигля или формы.

Профессия термитного сварщика

Данная рабочая профессия является не только востребованной, но и хорошо оплачиваемой. В процессе обучения человек изучает термитные смеси, особенности работы с ними, а также технику безопасности во время сварочных работ.

Термитный сварщик должен знать:

назначение и компоненты входящие в существующие термитные составы;
способы сварки и особенности применения каждого из них;
устройство оборудования и особенности работы с ним;
последовательность выполнения работ в соответствии с разработанными операционно-технологическими картами;
приемы безопасного применения термитных спичек;
правила противопожарной безопасности, охраны труда.

Термитная сварка является современным способом соединения деталей. Если соблюдать правила и технологию ее применения, то в результате даже в полевых условиях удастся получить прочный, качественный и эстетичный шов.

Читайте также: