پروژه بررسی جوشکاری ترمیت

تعریف جوش ترمیت (ASTM):

نوعی جوش ذوبی می باشد که در آن اتصال دو فلز به همدیگر بعد از گرم شدن بوسیله فلزی با دمای بالا که واکنشی آلومینوترمیک راپشت سر گذاشته انجام می شود وفلز مایع که از واکنش اکسید فلز وAl بدست آمده است بعنوان فلز پر کننده عمل می کند.این پروسه جزء پروسه هایThermochemical Welding  می باشدو در گروه Minor Welding Process که دارای استفاده های خاص وموردی می باشند قرار می گیرد.

تاریخچه فرایند جوشکاری ترمیت:

یکصد و بیست سال پیش ١٨٩٨ پروفسور دکتر هانس گلداشمیت در شهر اسن آلمان موفق به استخراج فلزات سخت از اکسید آنها بر پایه واکنش احیای اکسید توسط یک احیا کننده مناسب شد.

این روش در سال ١٩٢٠ در جوش ریل تراموا در آمریکا بکار گرفته شد البته در بعضی منابع بکارگیری زودتر این روش در آلمان اشاره شده است. در سال ١٩٣٣ از جوش ترمیت برای گسترش ریلهای طویل استفاده شد و استفاده از این جوش در مصارف الکتریکی از سال ١٩٣٨ آغاز شده است.پیشرفتهای این روش در طی جوشکاری ریلها در بخش بعدی آورده شده است.

فرایند جوشکاری ترمیت:

اکسیدهایی که توسط آلومینیوم احیا می شوند واکنش احیا به واکنش آلومینوترمی معروف بوده و این واکنش اساس فرایند جوشکاری ترمیت می باشد. واکنش آلومینوترمیک مربوط به احیای آهن بصورت زیر نوشته می شود:

Fe¬¬٢O٣ + ٢Al = Al٢O٣ + ٢Fe + ٧۶٠KJ at ٢۴۵٠°c

١Kg (thermite) = ۵٢۴g(Fe) + ۴٢٧g(Al٢O٣) + ١٨١۵٠٠ cal

در این فرایند واکنش بین اکسید آهن و آلومینیوم رخ داده و در نهایت مذاب آهن و اکسید آلومینیوم

تولید می شود. دمای واکنشc  ˚ ٢٨٠٠ - c  ˚ ٢۴٠٠ می باشد. مطالعات انجام شده روی مکانیسم واکنش آلومینیوم با اکسید آهن، نشان داده است که این واکنش در دو مرحله یکی در دمایc  ˚٩۶٠ و دیگری در دمایc ˚١٠۶٠ انجام می شود. در دمای c  ˚٩۶٠ محصولات واکنش Fe٢O٣  و Al٢O٣ می باشد که بصورت زیر نوشته می شود:

٩Fe٢O٣ + ٢Al = Al٢O٣ + ۶ Fe٢O٣ + ۶FeO

درمرحله بعدی که دردمایc ˚١٠۶٠ انجام میشود، Fe،FeAl٢O۴ و Al٢O٣ بصورت زیر بوجود می آید:

Fe٢O٣ + ٢Al = Al٢O٣  + ٢Fe

٣Fe٢O٣ + ٢Al = ۵FeO + FeAl٢O۴

دو مرحله واکنش از نتایج آزمایشات DTA استنیاط می شود که در شکل ١ ارائه شده است. عمده ترین کاربرد فرایند ترمیت در جوشکاری ریلهاست که در سراسر جهان برای جوشکاری ریل و ایجاد خطوط مداوم استفاده می شود بطوریکه این فرایند از سال ١٩٠۶ میلادی برای اتصال ریلها برای ایجاد خطوط طویل و یا تعمیرات آنها استفاده می شده است. در ابتدا از واکنش ترمیت فقط برای گرم کردن دو سر ریل استفاده می شد و آن را به دمای مناسب برای تغییر شکل گرم می رساند.