جوشکاری ترمیت

فرآیند جوشکاری ترمیت

در جوشکاری ترمیت ، حرارت حاصل از واکنش های جابجایی گرمازا یا اگزوترمیک مانند احیای اکسید آهن به وسیله پودر آلومینیوم ، موجب ذوب و اتصال دو قطعه می شود. به همین علت گاهی اوقات به جوشکاری ترمیت ، جوش اگزوترمیک نیز می گویند. واکنش معمول در جوش اگزوترمیک برای فلزات آهنی واکنش زیر است.

Fe2O3 + 2 Al ➾ Al2O3 + 2Fe + 850 KJ

و برای جوشکاری مس ها از ترکیب اکسید مس و آلومینیوم با واکنش زیر استفاده می شود.

3Cu2O + 2 Al ➾ Al2O3 + 6 Cu + 1060 KJ

این واکنش های جوشکاری ترمیت به اندازه ای گرما تولید می کند که پودر فلز را با فوق گداز کافی ذوب کرده و شکاف بین دو قطعه را پر کنند. همچنین با ذوب کردن لبه های اتصال موجب انجام جوش کاری می شود. واکنش جوش اگزوترمیک امکان ایجاد خطرات متعددی دارد بنابراین برای کم کردن دمای واکنش از پودرهای فروآلیاژی استفاده می شود. با استفاده از این پودر ها دمای واکنش از 3090 درجه سانتیگراد به 2450 درجه می رسد. همچنین اضافه کردن فرو آلیاژ یا عناصر آلیاژی به شکل های دیگر در جوش احتراقی موجب کنترل ترکیب شیمیایی محل اتصال نیز می شود.

 

گرمای آغاز واکنش مواد جوشکاری ترمیت توسط پیش گرم کردن یا با استفاده از مواد گرمازا ایجاد شده و واکنش شروع می شود. لایه اکسید آلومینیوم در بالای مذاب نقش سرباره و حفاظت مذاب را ایفا می کند.

قالب جوشکاری ترمیت

قالب جوشکاری ترمیت مشابه قالب های ریخته گری طراحی می شود. این قالب اطراف محل اتصال قرار گرفته و دارای تغذیه و سیستم های راهگاهی است. قالب های موقت جوش احتراقی از جنس ماسه ساخته می شوند. شکل جوش مورد نظر توسط موم ساخته شده و قالب گیری توسط ماسه انجام می شود. حین پیش گرم، موم ذوب و از قالب خارج شده و آهن مذاب جای آن را پر خواهد کرد. آهن مذاب نتیجه واکنش مواد جوشکاری ترمیت در یک بوته است و از طریق سوراخ بوته وارد قالب می شود.

 

قالب های گرافیتی جوش احتراقی برای اتصالات متعدد و مشابه ساخته می شوند.

قالب جوش کدولد

قالب جوش کدولد (Cad Weld) یک برند معتبر در ساخت قالب های گرافیتی برای اتصالات سیم های مسی است. در ایران اما جوشکاری ترمیت به طور کلی بیشتر با نام جوش کد ولد شناخته می شود. قالب جوش کدولد در اشکال مختلف برای اتصال سیم به صفحه، سیم به میله ارت و سیم به لوله ها و ستون ها و ریل ها ارائه می شود.

مواد سازنده پودر جوش کدولد

مواد جوشکاری ترمیت یا پودر جوش کد ولد از ترکیب اکسید آهن یا مس و آلومینیوم تشکیل می شود. با تعویض اکسید آهن یا مس با اکسید فلزات دیگر و تنظیم گرمای مناسب واکنش می توان از این فرایند جوشکاری برای اتصال فلزات دیگری نیز استفاده کرد. البته شرط اول انجام واکنش جوش اگزوترمیک یاد شده این است که نسبت به فلز در حال اتصال، آلومینیوم میل بیشتری برای ترکیب با اکسیژن داشته باشد. همچنین اختلاف چگالی فلز و اکسید آلومینیوم نیز باید در حدی باشد که سرباره اکسیدی روی مذاب شناور شود.

 

در ساخت مواد جوشکاری ترمیت یا پودر جوش کدولد در جوشکاری های فولادی به خصوص جوشکاری ریل از مواد آلیاژی از جمله کروم ، مولیبدن ، وانادیم و سیلیکون استفاده می شود. در جوش کد ولد ریل ها از عناصر کمیاب خاکی به منظور خروج گوگرد یا فسفر از فولاد و بهبود خواص مکانیکی نیز استفاده می شود.

کاربردهای جوشکاری ترمیت

جوشکاری ترمیت یکی از پرکاربردترین فرآیندها برای جوشکاری ریل ها محسوب می شود.

 

به علاوه تعمیر ریل ها و اتصال های مسی به ریل هایی که نیاز به هدایت الکتریکی بهتری دارند از کاربردهای جوشکاری ترمیت یا جوش کدولد است. اتصال جوش داده شده هدایت حرارتی بسیار خوب و مقاومت به خوردگی مناسبی نیز دارد. تعمیر قطعات اجزای بزرگ و سنگینی مثل کابلهای پل نیز با جوش کد ولد انجام می شود.

برای انجام جوش احتراقی مناسب رعایت برخی نکات اهمیت دارد. دو سطح جوش احتراقی باید به طور مناسبی در راستای همدیگر قرار بگیرند و از هر گونه زنگ زدگی، غبار، رطوبت و چربی تمیز شوند. در جوش کد ولد وجود رطوبت در هر کدام از اجزای جوشکاری می تواند باعث پاشش مذاب شود. همچنین در مواردی بهتر است لبه های اتصال پیش گرم شده تا ذوب و اتصال کامل بین پودر جوش کدولد و فلز پایه برقرار شود.

قیمت جوش کدولد

قابل حمل بودن و پایین بودن قیمت جوش کدولد باعث پرکاربرد شدن این روش جوشکاری شده است. جوش احتراقی به منابع تامین نیروی خاصی نیاز ندارد، در برخی موارد ممکن است از مشعل ها برای پیش گرم کردن استفاده شود. در مواقعی نیز از ژنراتور یا پمپ های هیدرولیکی برای بریدن یا پرداخت سطحی قطعه استفاده می شود. به جز این موارد، جوشکاری ترمیت تجهیزات خاصی ندارد و مناسب مناطق دور افتاده ای است که دسترسی به الکتریسیته یا کپسول های گاز محدود است.

 

قیمت جوش کدولد بستگی به آلیاژ مورد اتصال، جنس قالب مورد استفاده و مواد آلیاژی دارد که به محل اتصال اضافه می شوند. قیمت جوش کدولد به طور کلی بسته به مصرف در مقایسه با روش های اتصال دهی مشابه، بالا بوده اما بهترین کیفیت اتصال را ارائه می نماید. در ایران قیمت جوش کدولد برای مصارف کوچک و خانگی پایین است. جوش کدولد در ایران بیشتر برای ارتینگ و اتصال سیم های مسی به لوله ها و صفحه های اتصال به زمین استفاده می شود.