Термитная сварка основана на самораспространяющемся горении экзотермических смесей из оксидов металлов и восстановителей. В отличие от обычного (пламенного) горения, оно может происходить в замкнутых объемах или даже в вакууме, так как термитные реакции протекают с участием кислорода, содержащегося в оксидах. Основными достоинствами термитной сварки являются ее быстрота, энергетическая автономность, простота осуществления и высокая производительность. Выделяют четыре основные разновидности термитной сварки:
- метод промежуточного литья (рис. 1.34);
Рис. 1.34. Схема термитной сварки рельсов методом промежуточного литья:
1 – реакционный тигель; 2 – термитная смесь; 3 – сварочная форма; 4 – огнеупорная предохранительная пластина; 5 – сваренный рельс
- прессовый метод (рис. 1.35);
Рис. 1.35. Схема термитной сварки рельсов прессовым методом:
1 – реакционный тигель; 2 — продукты термитной реакции; 3 – сварочная форма; 4 – рельсовый стык, зачеканенный по периметру
- дуплекс-метод (рис. 1.36);
Рис. 1.36. Схема термитной сварки рельсов дуплекс-методом:
1 – реакционный тигель; 2 – термитная смесь; 3 – сварочная форма; 4 – рельсовый стык, собранный с зазором
- комбинированный метод (рис. 1.37)
Рис. 1.37. Схема термитной сварки рельсов комбинированным методом: 1 – реакционный тигель; 2 – термитная смесь; 3 – сварочная форма; 4 – промежуточная пластина в зазоре; 5 – свариваемый рельс
В настоящее время наиболее широкое распространение получил простой и технологичный метод промежуточного литья. В основном этот способ термитной сварки применяется при сварке арматуры железобетонных конструкций, при прокладке и ремонте железнодорожных и трамвайных путей. Совершенствование технологии термитной сварки рельсов ведется в нескольких направлениях:
- улучшение составов термитных смесей;
- модернизация конструкций и совершенствование материала сварочных форм;
- разработка высокоэффективного дополнительного оборудования и оснастки.
При сооружении линий электропередач и связи, монтаже контактной сети используют прессовый и дуплекс-методы термитной сварки.
Сварка прессовым методом применяется для соединения стальных и медных проводов линий связи и контактной сети. Разогрев торцов свариваемых проводов выполняют термитными шашками, а осадку – рычажными клещами. В настоящее время только в нашей стране ежегодно расходуется более 3 млн. шашек. При сварке многопроводных алюминиевых и сталеалюминиевых проводов линий электропередачи сечением до 800 мм2 используют термитные патроны. Разработанные методы термитной сварки проводов позволили значительно упростить сооружение и эксплуатацию электрических сетей. В настоящее время термитная сварка применяется при изготовлении крупногабаритных деталей – коленчатых валов, прокатных валков, валов гребных винтов, зубчатых колес большого диаметра.
С помощью термитной сварки эффективно осуществляют восстановление и ремонт технологического оборудования – цилиндров прессов, поршневых штоков, колонн кузнечных прессов, роторных валов и т.п. Перспективным является применение термитной сварки для выполнения линейных протяженных швов листовых конструкций. Этот способ заключается в том, что в разделку соединения помещают шашку из термитной смеси определенных размера и состава и сжигают ее. При этом происходит расплавление металла, необходимого для заполнения разделки и формирования шва. Выполняются работы по сварке цветных металлов и сплавов. При сварке алюминия термитная смесь содержит алюминиевый порошок и оксид олова, а при сварке меди в состав термитной смеси вводят оксид меди вместо железной окалины. Интерес к термитной сварке, относящейся к ресурсосберегающим технологиям, растет во всем мире.