مقاله جوش ترمیت

توضیحات

  مقاله جوش ترمیت دارای 37 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله جوش ترمیت  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله جوش ترمیت،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله جوش ترمیت :

-تعریف جوش ترمیت (ASTM):
نوعی جوش ذوبی می باشد كه در آن اتصال دو فلز به همدیگر بعد از گرم شدن بوسیله فلزی با دمای بالا كه واكنشی آلومینوترمیك راپشت سر گذاشته انجام می شود وفلز مایع كه از واكنش اكسید فلز وAl بدست آمده است بعنوان فلز پر كننده عمل می كند.این پروسه جزء پروسه¬هایThermochemical Welding می باشدو در گروه Minor Welding Process که دارای استفاده های خاص وموردی می باشند قرار می گیرد.

2-تاریخچه فرایند جوشكاری ترمیت:
یكصد و بیست سال پیش 1898 پروفسور دكتر هانس گلداشمیت در شهر اسن آلمان موفق به استخراج فلزات سخت از اكسید آنها بر پایه واكنش احیای اكسید توسط یك احیا كننده مناسب شد.
این روش در سال 1920 در جوش ریل تراموا در آمریکا بکار گرفته شد البته در بعضی منابع بکارگیری زودتر این روش در آلمان اشاره شده است. در سال 1933 از جوش ترمیت برای گسترش ریلهای طویل استفاده شد و استفاده از این جوش در مصارف الکتریکی از سال 1938 آغاز شده است.پیشرفتهای این روش در طی جوشکاری ریلها در بخش بعدی آورده شده است.
3- فرایند جوشكاری ترمیت:
اكسیدهایی كه توسط آلومینیوم احیا می شوند واكنش احیا به واكنش آلومینوترمی معروف بوده و این واكنش اساس فرایند جوشكاری ترمیت می باشد. واكنش آلومینوترمیك مربوط به احیای آهن بصورت زیر نوشته می شود:
Fe¬¬2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe + 760KJ at 2450°c
1Kg (thermite) = 524g(Fe) + 427g(Al2O3) + 181500 cal
در این فرایند واكنش بین اكسید آهن و آلومینیوم رخ داده و در نهایت مذاب آهن و اكسید آلومینیوم

تولید می شود. دمای واكنشc 2800 – c 2400 می باشد. مطالعات انجام شده روی مكانیسم واكنش آلومینیوم با اكسید آهن، نشان داده است كه این واكنش در دو مرحله یكی در دمایc 960 و دیگری در دمایc 1060 انجام می شود. در دمای c 960 محصولات واكنش Fe2O3 و Al2O3 می باشد كه بصورت زیر نوشته می شود:
9Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 6 Fe2O3 + 6FeO
درمرحله بعدی كه دردمایc 1060 انجام میشود، Fe،FeAl2O4 و Al2O3 بصورت زیر بوجود می آید:
Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe
3Fe2O3 + 2Al = 5FeO + FeAl2O4

دو مرحله واكنش از نتایج آزمایشات DTA استنیاط می شود كه در شكل 1 ارائه شده است. عمده ترین كاربرد فرایند ترمیت در جوشكاری ریلهاست كه در سراسر جهان برای جوشكاری ریل و ایجاد خطوط مداوم استفاده می شود بطوریكه این فرایند از سال 1906 میلادی برای اتصال ریلها برای ایجاد خطوط طویل و یا تعمیرات آنها استفاده می شده است. در ابتدا از واكنش ترمیت فقط برای گرم كردن دو سر ریل استفاده می شد و آن را به دمای مناسب برای تغییر شكل گرم می رساند.
شكل1: نتایج آزمایشات DTA

و سپس با اعمال فشار اتصال ناقصی ایجاد می شد. بدین ترتیب كه مذاب حاصل از واكنش ترمیت داخل قالبی كه در دو سر ریل نصب شده ریخته می شد و دو سر ریل را گرم می كرد. در سال 1920 میلادی، اصلاحات زیادی در رابطه با فرایند جوشكاری ترمیت انجام شد و بعنوان نمونه دو سر ریل قبل از ریختن مذاب تا دمایc 900 با مخلوط هوا و بنزین گرم می شد. از دیگر كاربردهای جوشكاری ترمیت می توان به اتصالات فولاد به مس، مس به مس، تعمیر عیوب قطعات ریختگی سنگین، جوشكاری آرماتورهای مورد استفاده در سازه ها و اتصال كنداكتورهای با پایه مس اشاره كرد.

در سال 1938 از گاز پروپان برای پیشگرم كردن استفاده شد و در سال 1939 به این گاز اكسیژن نیز اضافه شد. در همان سال جوشكاری پرسی جای خود را به فرایند جوشكاری ترمیت كه امروزه استفاده می شود داد.
سایر واکنشهای آلومینوترمیکی به همراه گرمای آزادشده در آنها وماکزیمم دمای واکنش بصورت زیر می باشد:
With Iron:
3Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O3 + 3010 KJ/mol (3090)
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 + 759 KJ/mol (2960)
FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3 + 783 KJ/mol (2500)

With Copper:
3Cu2O + 2Al = 6Cu + Al2O3 + 1089 KJ/mol (3140)
3CuO + 2Al = 3Cu + Al2O3 + 1152 KJ/mol (4865)

With Nickel:
3NiO + 2Al = 3Ni + Al2O3 + 864 KJ/mol (3170)

With Chromium:
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3 + 2287 KJ/mol (2975)

With Manganese:
3MnO + 2Al = 3Mn + Al2O3 + 1686 KJ/mol (2425)
3MnO2 + 2Al = 3Mn + 2Al2O3 + 4256 KJ/mol (4990)

میل تركیبی اكسیژن با Al و فاصله زیاد اکسید آن باسایر اکسیدهای بالا دردیاگرام الینگهام اساس واكنشهای بالا می باشد.این واکنشها غیر انفجاری و پیشرونده میباشند وازگرمای آنها می توان به روشهای گوناگون استفاده نمود. منظور از پیش رونده بودن واکنشها این است که با شروع واکنش در یک نقطه گرمای ایجاد شده، انرژی اکتیواسیون لازم برای ادامه واکنش را در سایر نقاط مهیا می کند.

جوشکاری ترمیت شامل ملاحظات گوناگون سه شاخه مهم ریخته گری ، ترمودینامیك و جوشكاری می باشد.
فرایند جوشكاری ترمیت كه ذكر مختصری از تاریخچه و نحوه اتصال آن مرور شد بطور وسیعی در اتصال ریلها در كشورهای مختلف از جمله آمریكای شمالی استفاده می شود. در این كشور سالانه حدود 400000 بند جوش ترمیت در احداث خطوط جدید و نگهداری خطوط قدیمی ایجاد می شود.در راه آهن ایران نیز كه دارای 6752 كیلومتر خط آهن می باشد تاكنون 5500 كیلومتر از خطوط جوشكاری طویل شده است.

4-كنترل دما در جوش ترمیت:
گرمای آزاد شده برای واکنش اکسید آهن در حالت ایده آل دما را تا 3088 درجه سانتیگراد میرساند.
تلفات در اثرتشعشع و هدایت دما را تا 2700 درجه سانتیگراد كاهش می دهدامابا توجه به اینکه دمای جوش آلومینیوم 2500 درجه سانتیگراد دما باید به کمتر از این مقادیر کاهش یابد. این عمل توسط مواد افزودنی به پودر ترمیت انجام می شودو دما تا حد مطلوب كنترل می شود.

مواد افزودنی علاوه بر کنترل دما به منظورسرباره سازی، كنترل سیالیت، ریز دانه كردن، افزایش مقاومت به سایش و قابلیت ماشین كاری، افزایش مواد پركننده استفاده می شوند.بطور كلی در كنترل خواص جوش كنترل عناصر آلیاژی بسیار بحرانی می باشد زیرا افزایش مواد افزودنی از حد مطلوب باعث
سرد شدن مذاب و عدم جدایش سرباره و کم بودن آن نیز باعث عدم کنترل دما وخواص می شود.
دمای انجماد سرباره 2040 درجه سانتیگراد می باشد ودما نباید از این مقدار کاهش یابد. بنابراین
محدوده كاری جوش ترمیت فولادها 2480-2100 درجه سانتیگراد می باشد.

5- روشهای مختلف جوشكاری ترمیت:
جوشكاری ترمیت دارای روشهای گوناگونی می باشد كه شامل جوشكاری ذوبی، فشاری و لحیم كاری است كه بطور خلاصه توضیح داده می شود.
1-5- جوشكاری ترمیت فشاری:
در جوشكاری ترمیت فشاری از حرارت ایجاد شده توسط واكنش آلومینوترمیك جهت پیش گرم كردن قطعاتی كه می باید جوشكاری شوند استفاده میگردد وسپس توسط عملیات فورجینگ قطعات را به یكدیگر جوش می دهند. قطعات مورد جوشكاری می باید در یك راستا قرار گرفته و كاملا تمیز شده باشند. سپس آنها را به طور محكم درمحل خود مستقر می‌نمایند. بعد از این مرحله محل اتصال بطور كامل توسط ماسه یا سرامیك قالبگیری می‌شود. بعد از قالبگیری از یك تركیب پودر ترمیت كه سرباره ای با نقطه ذوب بالا ایجاد می‌نماید

استفاده می‌شود، بدین ترتیب كه واكنش آلومینوترمیك در یك بوته مجزا از سیستم قالبگیری صورت می‌پذیرد و بعد از اینكه واكنش گرمازای آلومینوترمیك خاتمه پیدا نمود، سرباره را از قسمت بالای بوته به داخل محفظه قالب می‌ریزند شکل 2 كه سریعا در اطراف محل جوش منجمد می‌گردد. بنابر این یك لایه محافظ توسط سرباره در اطراف منطقه جوش تشكیل می شود كه سبب می‌شود وقتی فلز مذاب وارد محفظه قالب میگردد هیچونه تماسی بین فلز مذاب و فلز مبنا بوجود نیاید. گرمای واكنش باعث افزایش درجه حرارت منطقه جوش یا درجه حرارت فورجینگ می‌شود. در این هنگام دو قطعه را با نیروی لازم به یكدیگر فشار می دهند تا اتصال كامل شود.جوشكاری فشاری كاربردزیادی دارد ولی این روش بدلیل پیشرفت تكنولوژیكی جوشكاری ترمیت ذوبی و عدم یكنواختی جوش حاصله در سطح مقطع و نیز عدم یكنواختی جوشها نسبت به همدیگر و هزینه بالای آن، محدود گردیده است.

2-5- لحیم كاری ترمیتی:
جدیدترین روش استفاده از ترمیت لیحم كاری است كه از واكنش ترمیت فقط برای تامین گرمای لازم جهت ذوب فلز لحیم استفاده می شود و سپس براثر خاصیت موینگی وارد درز جوش می گردد.

شكل 2: اصول فرایند جوشكاری فشاری آلومینوترمیك
3-5- جوشكاری ترمیت ذوبی:

جوشكاری ترمیت ذوبی كاربرد وسیعی پیدا كرده است و در آن فلز فوق گداز نه تنها برای تولیدحرارت بلكه بعنوان ابزار متالورژیكی برای اتصال دو قطعه مورد استفاده قرار میگیرد. بدین ترتیب كه وقتی دو قطعه در یك امتداد و بایك فاصله مناسب از یكدیگر قرار گرفتند قالبی كه از تكه های مختلف ساخته شده ویا به شكل مقطع مورد نظر قبلا تهیه گردید است دور قطعاتی كه می‌باید جوشكاری شوند بسته می‌شود. بسته به پروسه جوشكاری و سطح مقطع محل جوش، انتهای قطعات می تواند پیش گرم شده تا شرایط مناسب جهت عمل اتصال كامل بین فلز مبنا و فلز حاصل از واكنش آلومینوترمیك را ایجاد نماید.

با توجه باینكه عملیات جوشكاری ترمیت شبیه فرآیند ریخته گری می باشد بنابر این برای دستیابی به یك جوش سالم باید دقت لازم در طراحی سیستم های راهگاهی و تغذیه، جهت جلوگیری از جریان مغشوش مواد مذاب بداخل قالب و همچنین برای جبران انقباض مواد در حین تبدیل به حالت جامد انجام گیرد. درجوشكاری ترمیت ذوبی از حرارت حاصله از واكنش شیمیایی گرمازای احیاء اكسید فلز (مانند Fe3o4) توسط یك ماده احیاء كننده (مانند Al) ،به منظور ذوب لبه‌های اتصال قطعات كار، و از محصول واكنش، به منظور تأمین مذاب مورد نیاز در درز اتصال، بهره گرفته می‌شود.

در این فرآیند به منظور تامین انرژی اکتیواسیون برای شروع واكنش و به منظور پیش گرم كردن مخلوط ترمیتی، از یك خرج انفجار( فشفشه)، استفاده می شود. سرعت انجام واكنش شیمیایی فوق زیاد است و لذا فاصله زمانی بین شعله‌ور شدن مخلوط پودر و تكمیل واكنش احیاء، خیلی كم خواهد بود.پودر ترمیت حاوی دو جزء اصلی،اكسید فلز و پودر فلزی احیاء كننده، و مقداری عناصر آلیاژی می‌باشد و بر مبنای جنس قطعات مورد اتصال و ویژگی‌های اتصال، انواع مختلف از پودر ترمیت، در دسترس می‌باشد. واكنش ترمیتی در درون یك بوته (گلدان) از جنس مواد نسوز منیزیتی یا آلومینایی صورت می گیرد و جداره خارجی بوته، توسط یك روكش فلزی، تقویت شده است. ته بوته سوراخ می‌باشد ومجرای سوراخ ،در طی انجام واكنش فوق، توسط پین مسدود می‌باشد. پس از انجام واكنش و حصول مذاب، پین خارج می گردد و مذاب با دبی متناسب با قطر سوراخ، به طرف درز اتصال هدات می‌گردد.

حدود 73 درصد وزنی پودر ترمیت را اكسید آهن و آهن خالص تشكیل می دهد و بقیه پودر ترمیت، شامل پودر Al و عناصر آلیاژی افزودنی به گرده جوش می‌باشد، پودر Al، دارای خلوص 8/99 درصد و اكسید آهن عمدتاً از نوع مگنتیت می‌باشد و ترجیح داده می شود كه از پوسته‌های نوردی استفاده شود. در قبل از انجام واكنش، قطعات كار پیش گرم می شوند و دمای پیش گرمی بسته به نوع روش بكار گرفته شده، فرق داشته و در حدود می باشد.
6- مدل انتقال حرارت در جوشكاری ترمیتی

همانطور كه در مطالب قبل به آن اشاره شد ،جوشكاری ترمیتی یك نوع فرآیند جوشكاری است كه در آن از حرارت حاصل از واكنشهای شیمیایی حرارت‌زا، به منظور اتصال فلزات و آلیاژها به یكدیگر، استفاده می‌شود. در فرآیند جوشكاری ترمیتی بخاطر زیاد بودن سرعت واكنش ،فاصله زمانی بین شعله‌ور شدن مخلوط پودر و تكمیل واكنش احیاء، خیلی كم خواهد بود. در مدل ارائه شده در مورد جوشكاری ترمیتی فرض می‌شود كه شكاف جوش به پهنای ، بصورت آنی در لحظه0 = t توسط فلز مذاب به دمای اولیه ، پر شود و فرض می‌شود كه دمای فلز در خارج از منطقه ذوب ، باشد، هرگاه از حرارت تلف شده به اطراف چشم‌پوشی شود می‌توان چنین در نظر گرفت كه هدایت بصورت یك بعدی است و منبع حرارتی متمركز نبوده بلكه در طول تا گسترده شده است. این نوع منبع حرارتی را می‌توان متشكل از یك سری منابع حرارتی جزئی، كه هریك حاوی یك جزء حرارتی می‌باشند، دانست. حرارت هریك از این اجزاء برابر است با:

در زمان t ،هریك از این اجزاء حرارتی، باعث افزایش دمای نقطه‌ای به موقعیت به میزان می‌گردند كه مقدار آن به صورت زیر بدست می‌آید:

هرگاه تعریف شود (یعنی ) در این صورت اگر در رابطه فوق، به جای برحسب du جایگزین گردد و در محدوده تا از معادله دیفرانسیل فوق، انتگرال‌گیری شود توزیع دمایی، بصورت زیر حاصل می‌گردد:

در رابطه فوق ، تابع خطای گوسی می‌باشد. به خاطر طبیعت پیچیده معادله ، می‌توان با تعریف پارامترهای بدون بعد زیر، معادله اخیر را بصورت ساده و بدون بعد نمایش داد:
دمای بدون بعد

زمان بدون بعد

مولفه xبدون بعد

با جایگزین كردن پارامتر بدون بعد فوق ،در معادله رابطه زیر بدست خواهد آمد:

معادله بالا به ازاء مقادیر مختلف ، بصورت عددی حل شده است و نتایج حاصله بصورت گرافیكی وجود دارد، همانطور كه انتظار می‌رود ،همگی نقاط واقع در ناحیه ذوب شده ،بصورت هماهنگ سرد می‌شوند در حالیكه نقاط واقع در خارج از ناحیه ذوب ،در قبل از سرد شدن ابتدا به یك دمای بیشینه می‌رسند و سپس سرد می‌گردند موقعیت زمانی دمای بیشینه نقاط واقع در HAZ با مشتق‌گیری برحسب ، بدست خواهد آمد:

بنابراین عبارت زیر بدست می‌آید:

چگونگی توزیع دمای بیشینه‌،‌ از حل معادله بالابه ازای مقادیر مختلف و و جایگزین كردن ریشه‌های معادله اخیر در معادله بدست خواهد آمد.
با توجه به مدل انتقال حرارت صفحه ای اعوجاج قطعات جوش داده شده بوسیله جوش ترمیت زیاد نمی باشد.
7- متالورژی جوش ترمیت:

ساختار متالورژیكی به تركیب شیمیایی و سرعت سرد شدن بستگی دارد.حال عواملی که این دو پارامتر را در جوش ترمیت کنترل می کنند بررسی می شود. كنترل مقدار Al در پودر ترمیت از عوامل مهم کنترل ساختار می باشد. باقی ماندن مقدار كمی از آن در مذاب باعث جوانه زنی سریع وریز دانگی وبیشتر از مقدار بهینه باعث تردی میشود. دیگر عناصرآلیاژی در جوش ترمیت نیز اثراتی مانند فرایندهای ریخته گری وعملیات حرارتی دارند مثلا می توان با ایجاد شرایطی خاص باعث شد در فلز جوش مقداری Al2O3 برای افزایش مقاومت به سایش باقی بماند. C,Mn,Si نیز در تركیب وجود دارد واكسید می شوند. بنابراین با كنترل دما وتركیب سرباره می توان این عناصر را حذف ویا كنترل كرد. با تغییرات دما میل تركیبی و اكتیویته این عناصر تغییر میكندو محاسبات ترکیب نهایی پیچیده تر می شود زیرا با كم شدن غلظت ومقدار فروآلیاژ اكتیویته همان عنصر وعناصر دیگر تغییر واكسیداسیون مشكلتر میشود.

در ترمیت معمولی خواص مكانیكی فلز جوش مانند فولادهای نرم می باشد كه می توان خواص را باآلیاژسازی تقویت کرد.گاهی در فرایند ترمیت عملیات پسگرم برای ریزداگی و بهبود خواص فلز جوش انجام می شود. با كنترلهای اعمالی گوناگون خواص مكانیكی جوش در حد مطلوب بدست می آید ولی كنترل HAZ در جوش ترمیت مشکل می باشد.
شرایط قالب، تعداد ومحل تغذیه ها، زمان باز كردن قالب و زمان بارریزی بر سرعت سرد شدن موثرند وبه همین دلیل از عوامل مهم کنترل ساختار می باشند. سرعت سرد شدن بعلت حجم بالای مذاب وقالب ماسه ای كم است ودردسر ساز نیست ولی HAZ گسترده ای بدست می آید.در جوشكاری ریاها هدف ساختار پرلیتی (مقاوم به سایش) می باشد كه درشتی پرلیت از مركز به اطراف كم میشود. این ساختار باید در جوش و HAZ ایجاد شود تا خواص قابل قبولی برای مقاومت به سایش و خستگی ریل بدست آید.
در جدول زیر ترکیب شیمیایی ریلهای معروف به همراه آنها اشان داده شده است.

جدول 1: ترکیب شیمیایی ریلهای معروف به همراه آنها
با توجه به سرعت سرد شدن کم فلز جوش بعلت حجم بالای مذاب و ماسه ای بودن قالب در جوش ترمیت ریلها هیچگاه ساختار مارتنزیتی ایجاد نمی شود. این امر با توجه به نمودار های TTT ترکیب های جدول بالا مشخص می باشد.
شکل 3: نمودار های TTT ترکیب های جدول 1 به همراه سرعتهای سرد شدن متداول

شکل 4 : پروفیل سختی جوش درز ریل
پرو فیل سختی جوش درز ریل در اکثر موارد مانند شکل 4 به مدار کمی کاهش سختی در HAZ نشان می دهد. در جوشهای ذوبی ترمیت ماکروساختاری مشابه شکل 5 بدست می آید.
شکل 5: ماکرو ساختار جوش ترمیت درز ریل
مشکلات متالورژیکی که ممکن است در جوش ترمیت ایجاد شود در جدول 2 نشان داده شده است.
جدول 2: مشکلات متالورژیکی ممکن در جوش ترمیت

عوامل ایجاد تخلخل که از مشکلات عمده جوش ترمیت می باشد در جدول 3 نشان داده شده است.
جدول 3: عوامل ایجاد تخلخل درجوش ترمیت

8- نحوه انجام فرایند جوش ترمیت:
نحوه انجام این جوشکاری در کاربرد های مختلف اندکی متفاوت می باشد. روش کلی انجام جوش ترمیت با تکیه بیشتر بر جوش درز ریل به صورت زیر می باشد که شامل سه مرحله اصلی می باشد.
1- عملیات مقدماتی
2- عملیات ریخته گری
3- عملیات پایانی

1-8- عملیات مقدماتی: برای انجام یك جوش با كیفیت مطلوب نیازمند به رعایت فاكتورهایی می باشیم كه این فاكتورها در این مرحله عبارتند از تنظیم وتزار نمودن دو ریل، ایجاد درز جوش با فاصله مناسب و تمیز كاری محل اتصال.
برای این منظور ابتدا قیود قطعات ماننداتصالهای (پیچ یا فنرها) ریل به تراورس در جوش درز ریل را باز نموده و سر قطعات را بازرسی مینمایند (هیچگونه نقصی نظیر لهیدگی، شكستگی ویا سوراخ نباید مشاهده گردد). سپس دو قطعه را تراز می کنند. در جوش درز ریل این عمل با استفاده از یك خط كش بطول یك متری انجام می شود. شكل 6 و 7 نحوه انجام این عملیات را نشان می دهد.

( در هنگام تراز نمودن افقی بدلیل وزن ریل وانقباض حاصل از انجماد بعد از جوشكاری، همانطور كه در شكل مشخص است ، شیبی معادل 2 تا 4 درصد در نظر گرفته می شود)

بعد از تراز نمودن دو ریل، باید فاصله درز اتصال تنظیم گردد. این عمل خیلی مهم بوده و عدم دقت در تنظیم فاصله سبب پایین آمدن كیفیت جوش میگردد.این فاصله به بزرگی سطح وابسته است لذا برای این منظور از دستگاههای برشی مخصوص استفاده می نمایند (این فاصله درجوش درز ریل در حدود 22-18 میلی متر درنظر گرفته می شود).

گاهی لازم است تمیزکاری قطعات در محل جوش برای جوش سالم وجلوگیری از تولید عیوب و گاز،تا سفید شدن سطوح (شکل 8) انجام شود.
شکل 8: تمیزکاری قطعات در محل جوش
2-8- علمیات ریخته گری: بعد از انجام عملیات مقدماتی قالب باید نصب گردد. در جوش ترمیت معمولا قالبهای پیش ساخته ویا قالبگیری بکمک موم کاربرد دارد. برای نصب قلاب از فیكسچرهایی كه جهت اینكار طراحی گردیده اند استفاده میشود. بدین ترتیب كه قالبهای مذكور را داخل این فیكسچرها قرار داده و بوسیله پیچهایی كه روی آنها تعبیه گردیده است، قالبها را بدور درز اتصال محكم می نمایند(شکل 9).

شکل9: نصب قالب به کمک فیکسچر
بعد از این مرحله جهت اینكه محلهای اتصال قالب به قطعه بطور كامل آب بندی گردد، بوسیله مخلوطی از سیلیس و بنتونیت بصورت مرطوب این محلها را بطور كامل می پوشانند (شكل 10)
شكل10: آب بندی درزها جهت جلوگیری از ریزش مذاب شکل 11:مشعل پیشگرم مخصوص
سپس برای عملیات پیشگرم از مشعلهای مخصوصی كه جهت اینكار طراحی شده است ودارای شعله های نواری می باشد شکل 11 استفاده میگردد، بدین ترتیب كه این مشعلها را معمولا بر روی پایه ای كه بر روی فیكسچر مذكور وجود دارد قرارداده و روی درز اتصال تنظیم می نمایند وسپس مشعل را روشن می كنند. پیشگرم برای خروج موم، خشك كردن قالب وكاهش تخلخل ورساندن قطعات به دمای مطلوب و جلوگیری از تبرید فلز و كاهش سرعت سرد شدن انجام می شود. بعد از زمان 10 الی 15 دقیقه دمای دوسر قطعات فولادی به 900 تا 1000 درجه سانتیگراد (رنگ سر ریل در این حالت نارنجی مایل به زرد است) می رسد. برای اینكه دمای دو سر ریل با دقت بیشتری اندازه گیری شود می توان از مواد مخصوصی كه در دماهای معین تغییر رنگ می دهند استفاده كرد. البته در بیشتر موارد سنجش دمای ریل بصورت تجربی میباشد. هنگامیكه دمای ریل به حد مطلوب رسید بوته حاوی پودر ترمیت كه از قبل آماده شده در محلی كه بر روی فیكسچر به این منظور تعبیه شده است قرارگرفته وبا

روشن كردن فشفشه وقرار دادن آن داخل پودر ترمیت واكنش آغاز میگردد.قبل از شارژ بوته لازم است بوته توسط مشعل خشک شود. برای كامل شدن واكنش ترمیت زمانی در حدود 20 ثانیه لازم است كه این زمان بطور تجربی رعایت می‌گردد. (رعایت زمان مناسب الزامی است زیرا كم بودن زمان باعث باقی ماندن سرباره داخل مذاب گشته و زیاد بودن زمان سبب افت حرارتی مذاب می گردد). سپس مشعل را از درز اتصال دور نموده و بوته در محل بار ریزی قرار داده می شود. سوراخ ته بوته جهت ریختن مذاب باز می شود و مذاب از طریق حوضچه مذاب (قالب نعلی شكل) و راهگاه به داخل درز اتصال جاری می گردد. مقدار اضافی مذاب در زباله دان چسبیده به بوته جمع آوری می‌شود كه خود بعنوان یك عایق عمل می كند. شكل12عملیات ریختن را بطور طرحواره ای نشان می دهد.
در شکل 13 تجهیزات مربوطه به همراه نحوه بارریزی که معمولا بصورت انحرافی و با حوضچه می باشد نشان داده شده است.

شکل 13: تجهیزات مربوطه به همراه نحوه بارریزی
3-8- عملیات پایانی:
بعد از خاتمه عملیات مذاب ریزی باید مدتی جهت شكل گیری درز اتصال زمان داده شود. سپس بنا به تشخیص متصدی، فیكسچرهای دور قالبها باز شده و بعد از آن توسط پتك، ماسه های قالب چسبیده به ریل را برداشته وتوسط یك دستگاه برش (در جوش درز ریل از مدل هیدرولیك استفاده می شود) زواید جوش موجود را قطع می نمایند. شكل 14عملیات حذف اضافات جوش را توسط دستگاه برش هیدرولیك نشان می دهد. در جوش درز ریل برای اینكه یك سطح صاف و صیقلی جهت عبور قطار مهیا گردید، درز اتصال را توسط دستگاه ریل ساب سنگ می زنند. شكل 15 عملیات سنگ زنی جوش را در محل تاج ریل نشان می دهد. برای بدست آوردن پروفیل مناسب ماشین كاری یا سنگ زنی انجام می شود که جزء مراحل زمانبر جوشکاری می باشد. بعد از این مرحله نباید در سطح جوش هیچگونه خلل و فرجی مشاهده گردد. نكته ای كه در این قسمت حائز اهمیت است، سنگ زدن كف ریل می‌باشد زیرا یكی از دلایل شكست ریل خستگی می‌باشد. لذا با سنگ زدن كف ریل میتوان عمر خستگی مقطع جوش داده شده را بالا برد. بعد از این مرحله عملیات جوشكاری خاتمه یافته و یك بند جوش تكمیل گردیده است.

شكل 14: دستگاه برش هیدرولیك در حال حذف اضافات جوش

شكل 15: عملیات سنگ زنی جوش در محل تاج ریل
بندرت پس از اتمام جوشکاری تنش زدایی صورت میگیرد. در جوش درز ریل بازدید چشمی و تست التراسونیك نیز انجام می شود.

9- كاربرد های جوش ترمیت:
1 تعمیر ریلهای شكسته شده و قطعات ریختگی معیوب، ‏‏غلتكها و محور های قطور، قالبهای شمش ریزی با برش كف این قالبها و ساخت مجدد آن با جوش ترمیت
2 جوش تعمیری بست كوپلینگهای ساییده شده(wobbler غلتك های نورد)
3 برای جوش گردن (neck) غلتكهای نورد و چرخ دنده ها (گردن سر محور یا یاتاقانهای گرد غلتكها)
4 جوش میل لنگ های شكسته شده بزرگ
5 جوش سر به سر لوله ها
6 جوشكاری فرم ماشین ها

شکل 16: انجام تعمیرات اساسی بوسیله جوش ترمیت

7 اتصال كابل ها برای رساناهای الكتریكی(مثلا اتصال كابل های حفاظت های ضد خوردگی، اتصال كابل ریل قطارهای برقی برای اتصال به زمین)

برای دریافت اینجا کلیک کنید