بررسی جوشکاری ترمیت

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 بررسی جوشکاری ترمیت دارای ۳۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

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

این پروژه توسط مرکز بررسی جوشکاری ترمیت۲ ارائه میگردد

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 بررسی جوشکاری ترمیت،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن بررسی جوشکاری ترمیت :

بررسی جوشکاری ترمیت

۱-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 پروسه­هایThermochemical Welding می باشدو در گروه Minor Welding Process که دارای استفاده های خاص وموردی می باشند قرار می گیرد.

۲-تاریخچه فرایند جوشکاری ترمیت:

یکصد و بیست سال پیش ۱۸۹۸ 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 ۱۹۲۰ در جوش ریل تراموا در آمریکا بکار گرفته شد البته در بعضی منابع بکارگیری زودتر این روش در آلمان اشاره شده است. در سال ۱۹۳۳ از جوش ترمیت برای گسترش ریلهای طویل استفاده شد و استفاده از این جوش در مصارف الکتریکی از سال ۱۹۳۸ آغاز شده است.پیشرفتهای این روش در طی جوشکاری ریلها در بخش بعدی آورده شده است.

۳- 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_۲O_۳ + ۲Al = Al_۲O_۳ + ۲Fe + 760KJ at 2450^°c

۱Kg (thermite) = 524g(Fe) + 427g(Al_۲O_۳) + ۱۸۱۵۰۰ cal

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

تولید می شود. دمای واکنش^c ۲۸۰۰ – ^c ۲۴۰۰ می باشد. مطالعات انجام شده روی مکانیسم واکنش آلومینیوم با اکسید آهن، نشان داده است که این واکنش در دو مرحله یکی در دمای^c ۹۶۰ و دیگری در دمای^c ۱۰۶۰ انجام می شود. در دمای ^c ۹۶۰ محصولات واکنش Fe_۲O_۳ و Al_۲O_۳ می باشد که بصورت زیر نوشته می شود:

۹Fe_۲O_۳ + ۲Al = Al_۲O_۳ + ۶ Fe_۲O_۳ + ۶FeO

درمرحله بعدی که دردمای^c ۱۰۶۰ انجام میشود، Fe،FeAl_۲O_۴ و Al_۲O_۳ بصورت زیر بوجود می آید:

۴-کنترل دما در جوش ترمیت:

گرمای آزاد شده برای واکنش اکسید آهن در حالت ایده آل دما را تا ۳۰۸۸ درجه سانتیگراد میرساند.

تلفات در اثرتشعشع و هدایت دما را تا ۲۷۰۰ درجه سانتیگراد کاهش می دهدامابا توجه به اینکه

دمای جوش آلومینیوم ۲۵۰۰ 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 کنترل می شود.

مواد افزودنی علاوه بر کنترل دما به منظورسرباره سازی، کنترل سیالیت، ریز دانه کردن، افزایش مقاومت به سایش و قابلیت ماشین کاری، افزایش مواد پرکننده استفاده می شوند.بطور کلی در کنترل خواص جوش کنترل 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 ۲۰۴۰ درجه سانتیگراد می باشد ودما نباید از این مقدار کاهش یابد. بنابراین

محدوده کاری جوش ترمیت فولادها ۲۴۸۰-۲۱۰۰ درجه سانتیگراد می باشد.

۵- روشهای مختلف جوشکاری ترمیت:

جوشکاری ترمیت دارای روشهای گوناگونی می باشد که شامل جوشکاری ذوبی، فشاری و لحیم کاری است که بطور خلاصه توضیح داده می شود.

۱-۵- جوشکاری ترمیت فشاری:

در جوشکاری ترمیت فشاری از حرارت ایجاد شده توسط واکنش آلومینوترمیک جهت پیش گرم کردن قطعاتی که می باید جوشکاری شوند استفاده میگردد وسپس توسط عملیات فورجینگ قطعات را به یکدیگر جوش می دهند. قطعات مورد جوشکاری می باید در یک راستا قرار گرفته و کاملا تمیز شده باشند. سپس آنها را به طور محکم درمحل خود مستقر می‌نمایند. بعد از این مرحله محل اتصال بطور کامل توسط ماسه یا سرامیک قالبگیری می‌شود. بعد از قالبگیری از یک ترکیب پودر ترمیت که سرباره ای با نقطه ذوب بالا ایجاد می‌نماید استفاده می‌شود، بدین ترتیب که واکنش آلومینوترمیک در یک بوته مجزا از سیستم قالبگیری صورت می‌پذیرد و بعد از اینکه واکنش گرمازای آلومینوترمیک خاتمه پیدا نمود، سرباره را از قسمت بالای بوته به داخل محفظه قالب می‌ریزند شکل ۲ که سریعا در اطراف محل جوش منجمد می‌گردد. بنابر این یک لایه محافظ توسط سرباره در اطراف منطقه جوش تشکیل می شود که سبب می‌شود وقتی فلز مذاب وارد محفظه قالب میگردد هیچونه تماسی بین فلز مذاب و فلز مبنا بوجود نیاید. گرمای واکنش باعث افزایش درجه حرارت منطقه جوش یا درجه حرارت فورجینگ می‌شود. در این هنگام دو قطعه را با نیروی لازم به یکدیگر فشار می دهند تا اتصال کامل شود.جوشکاری فشاری کاربردزیادی دارد ولی این روش بدلیل پیشرفت تکنولوژیکی جوشکاری ترمیت ذوبی و عدم یکنواختی جوش حاصله در سطح مقطع و نیز عدم یکنواختی جوشها نسبت به همدیگر و هزینه بالای آن،

محدود گردیده است.

۲-۵- لحیم کاری ترمیتی:

جدیدترین روش استفاده از ترمیت لیحم کاری است که از واکنش ترمیت فقط برای تامین گرمای لازم جهت ذوب فلز لحیم استفاده می شود و سپس براثر خاصیت موینگی وارد درز جوش می گردد.

شکل ۲: اصول فرایند جوشکاری فشاری آلومینوترمیک

۳-۵- جوشکاری ترمیت ذوبی:

جوشکاری ترمیت ذوبی کاربرد وسیعی پیدا کرده است و در آن فلز فوق گداز نه تنها برای تولیدحرارت بلکه بعنوان ابزار متالورژیکی برای اتصال دو قطعه مورد استفاده قرار میگیرد. بدین ترتیب که وقتی دو قطعه در یک امتداد و بایک فاصله مناسب از یکدیگر قرار گرفتند قالبی که از تکه های مختلف ساخته شده ویا به شکل مقطع مورد نظر قبلا تهیه گردید است دور قطعاتی که می‌باید جوشکاری شوند بسته می‌شود. بسته به پروسه جوشکاری و سطح مقطع محل جوش، انتهای قطعات می تواند پیش گرم شده تا شرایط مناسب جهت عمل اتصال کامل بین فلز مبنا و فلز حاصل از واکنش آلومینوترمیک را ایجاد نماید.

با توجه باینکه عملیات جوشکاری ترمیت شبیه فرآیند ریخته گری می باشد بنابر این برای دستیابی به یک 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. درجوشکاری ترمیت ذوبی از حرارت حاصله از واکنش شیمیایی گرمازای احیاء اکسید فلز (مانند Fe_۳o_۴) توسط یک ماده احیاء کننده (مانند Al) ،به منظور ذوب لبه‌های اتصال قطعات کار، و از محصول واکنش، به منظور تأمین مذاب مورد نیاز در درز اتصال، بهره گرفته می‌شود.

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

حدود ۷۳ درصد وزنی پودر ترمیت را اکسید آهن و آهن خالص تشکیل می دهد و بقیه پودر ترمیت، شامل پودر Al و عناصر آلیاژی افزودنی به گرده جوش می‌باشد، پودر Al، دارای خلوص ۸/۹۹ درصد و اکسید آهن عمدتاً از نوع مگنتیت می‌باشد و ترجیح داده می شود که از پوسته‌های نوردی استفاده شود. در قبل از انجام واکنش، قطعات کار پیش گرم می شوند و دمای پیش گرمی بسته به نوع روش بکار گرفته شده، فرق داشته و در حدود می باشد.

روشن می کنند. پیشگرم برای خروج موم، خشک کردن قالب وکاهش تخلخل ورساندن قطعات به دمای مطلوب و جلوگیری از تبرید فلز و کاهش سرعت سرد شدن انجام می شود.

بعد از زمان ۱۰ الی ۱۵ دقیقه دمای دوسر قطعات فولادی به ۹۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد (رنگ سر ریل در این حالت نارنجی مایل به زرد است) می رسد. برای اینکه دمای دو سر ریل با دقت بیشتری اندازه گیری شود می توان از مواد مخصوصی که در دماهای معین تغییر رنگ می دهند استفاده کرد. البته در بیشتر موارد سنجش دمای ریل بصورت تجربی میباشد. هنگامیکه دمای ریل به حد مطلوب رسید بوته حاوی پودر ترمیت که از قبل آماده شده در محلی که بر روی فیکسچر به این منظور تعبیه شده است قرارگرفته وبا

شکل ۱۲: عملیات ریختن مذاب داخل قالب

روشن کردن فشفشه وقرار دادن آن داخل پودر ترمیت واکنش آغاز میگردد.قبل از شارژ بوته لازم است بوته توسط مشعل خشک شود. برای کامل شدن واکنش ترمیت زمانی در حدود ۲۰ ثانیه لازم است که این زمان بطور تجربی رعایت می‌گردد. (رعایت زمان مناسب الزامی است زیرا کم 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 شکل) و راهگاه به داخل درز اتصال جاری می گردد. مقدار اضافی مذاب در زباله دان چسبیده به بوته جمع آوری می‌شود که خود بعنوان یک عایق عمل می کند. شکل۱۲عملیات ریختن را بطور طرحواره ای نشان می دهد.

بررسی جوشکاری ترمیت
فهرست مطالب

۱- تعریف جوش ترمیت

۲- تاریخچه فرایند جوشکاری ترمیت

۳- فرایند جوشکاری ترمیت

۴- کنترل دما در جوش ترمیت

۵-

روشهای مختلف جوشکاری ترمیت

۱-۵- جوشکاری ترمیت فشاری

۲-۵- لحیم کاری ترمیتی

۳-۵- جوشکاری ترمیت ذوبی

۶- مدل انتقال حرارت در جوشکاری ترمیتی

۷- متالورژی جوش ترمیت

۸- نحوه انجام فرایند جوش ترمیت

۱-۸- عملیات مقدماتی

۲-۸- علمیات ریخته گری

۳-۸- عملیات پایانی

۹- کاربرد های جوش ترمیت

۱۰- مزایای جوش ترمیت

۱۱- مزایای جوشکاری ریلهای آهن به یکدیگروساختن ریلهای طویل

۱۲- معایب ومحدودیتهای جوش ترمیت

۱۳- وسایل و تجهیزات مورد نیاز در جوشکاری ترمیت

۱-۱۳- بوته

۲-۱۳- تهگلدان

۳-۱۳- قالبها و مدلهای ریخته گری

۴-۱۳- فشفشه

۵-۱۳- مشعل پیش گرم سازی

۶-۱۳- دستگاه برش هیدرولیک

۷-۱۳- دستگاه سنگ زنی

۱۴- حفاظت وایمنی در جوش ترمیت

۱۵-انبار کردن پورد ترمیت

۱۶- منابع ومراجع