Термитная сварка – обзор технологии и оборудования

Что такое термитная сварка

В полевых условиях, когда негде подключиться к сети энергоснабжения, а использовать газовые баллоны не представляется возможным, целесообразно прибегнуть к технологии термитной сварки. Простой и в то же время надежный способ позволяет создавать прочные сварные соединения.

  • Область применения
  • Технология термитной сварки
  • Виды
  • Составы
  • Оборудование для термитной сварки
  • Термитная сварка проводов
  • Алюминотермитная сварка рельсов
  • Особенности применение термитной сварки

Производство и ремонт металлоконструкций почти что всегда подразумевает использование сварочного оборудования. Однако традиционные установки применить модно не всегда. К примеру, для сваривания крупногабаритной металлоконструкции в полевых условиях потребуется основательная подготовка и во весь рост встанет вопрос отсутствия электричества на участке. Если газосварочное оборудование по какой-либо причине недоступно или неприемлемо, то хорошим выходом станет способ соединения металлов с помощью термитной технологии.

Термитная сварка – это способ соединения металлических заготовок путем сжигания термита – специального порошкового состава, состоящего из оксида металлов и алюминия. Смесь включает магниевую и алюминиевую пудру, окалину и металлические присадки.

Область применения

Чаще всего к технологии термитной сварки на основе алюминиевой пудры прибегают в случаях наплавки на элементы конструкций, при необходимости соединения чугунных или других хрупких сплавов. Метод идеально подходит для ремонта ЖД путей: он недорогой, выполняется достаточно быстро и обеспечивает прочное соединение с длительным сроком службы. Все операции по свариванию железнодорожных рельсов проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ Р 57181-2016.

Термитная технология востребована и в других областях производства. К примеру, в машиностроении это наиболее приемлемый вариант в изготовлении гребных винтов для большегрузных морских судов. Большинство коленвалов автомобильного транспорта сделаны с применением данного метода. На предприятиях, связанных с металлообработкой, термитная сварка применяется в ремонте прокатных станов, роторных валов и целого ряда иного крупногабаритного оборудования и оснастки.

Еще одна важная область, где применяется данная технология – энергоснабжение и передача данных. В линиях связи и транспортировки электричества нередко используются кабели большого диаметра. Для их ремонта и прокладки новых магистралей прибегают к термитной сварке. Расходный материал для таких случаев производится их магния.

Технология термитной сварки

Производственный процесс характерен тем, что для его протекания не требуется подключение к сети энергоснабжения или подачи специфических газовых составов. Для соединения металлов используются различные порошковые смеси: алюминиевые, железоокисные, магниевые. Их принято называть термитами, поскольку в процессе их горения образуется большое количество тепловой энергии.

Высокая температура воздействует на металлические заготовки, доводя их до полужидкого состояния. Благодаря изменению агрегатного состояния, металл заготовок смешивается с расплавом порошковых смесей, образуя цельную конструкцию. В уточнении нуждается способ поджога смеси. Для инициализации процесса температура должна достигнуть 1350 градусов Цельсия. Для этого можно использовать один из трех доступных способов. Первый – при помощи электрического разряда. В полевых условиях он недоступен, поэтому более приемлемым вариантом станет взрыв пиропатрона или поджог специального шнура.

Температура горения металлического порошка доходит до 2400-2700 градусов Цельсия. Этого достаточно для плавления большей части металлов. Важно обратить внимание на то, что для поддержания процесса горения не требуется приток кислорода: его достаточно содержится в самой смеси. Поэтому термитное сваривание можно выполнять в инертной среде.

Существуют два разных способа термитной сварки – тигельный и муфельный. Их применение обуславливается условиями работы и соединяемыми материалами. Первый вид сварки называется еще алюмотермитной и применяется в сборке разных металлоконструкций и заземляющих контуров. Термит для такого вида сварки готовится из алюминиевого порошка и окисла железа. Соотношение составляет 23:70 соответственно. В процессе горения из окалины восстанавливается железо, расплав которого и соединяет заготовки.

Помимо этого, алюмотермитную сварку очень часто выбирают для ремонта металлических поверхностей способом наплавки. Основным достоинством данного метода является возможность соединения чугунных заготовок без стыков. Формирование швов на алюминиевых элементах при помощи такого способа соединения невозможно. Для их соединения лучше прибегнуть к другому виду сварки.

Для муфельной сварки берется термит на основе магния, так как алюминий под воздействием высокой температуры испаряется. Магния же имеет высокую температуру плавления, поэтому не растекается на поверхности. В результате формируется прочное сварное соединение без шва. Когда свариваются алюминиевые заготовки, для избавления от слоя оксида применяется специальный флюс.

Выполняется термитная сварка одним из четырех способов:

  1. Встык. Предварительно требуется основательная подготовка. Поверхность заготовок тщательно очищается. Чтобы избежать нежелательной деформации заготовок детали обертываются специальной пленкой. После сгорания термита получается расплав. Из тигля он заливается в стыковое пространство между двумя заготовками. Детали плотно сжимаются между собой.
  2. Промежуточное литье. Методика применяется для соединения деталей, зафиксированных в определенном пространственном положении. Это самый простой вариант соединения. Предварительно приготовленным в тигле расплавом заполняется пространство между двумя заготовками.
  3. Комбинированный. Метод объединяет два типа сваривания. Используется для ремонта железнодорожного полотна. Торцы рельс предварительно зачищаются, после чего выполняется формовка стыка с помощью металлических форм-пластин. Образуется закрытая полость, в которую вливается расплав. Рельсы сжимаются. После затвердения расплава стык по периметру еще раз проваривается.
  4. Дуплекс. Классическая тигельная сварка плюс дополнительное опрессовывание стыков.

Составы

Самой популярной является железоалюминиевая термитная сварка. В составе термита доминирует оксид железа. Есть в смеси и алюминий, но его часть невысока и составляет 25%. Помимо основных ингредиентов есть и дополнительные – железная обсечка, флюс, легирующие присадки и другие. Горит термит в магнезитовом тигле, здесь же и плавится металл. Кроме алюминия смесь может содержать и другие составляющие. Так с оксидом железа может использоваться:

  • магний – 31%;
  • кремний – 21%;
  • кальций – 43%;
  • титан – 31%.
Читайте также:
Установка и обслуживание скрытого бачка унитаза

Вид смеси зависит от области использования сварки. Самый простой – железная окалина в сочетании с алюминиевым порошком. Важно в точности соблюсти пропорции компонентов. Для ремонта железнодорожного полотна применяется специальный состав, называемый «рельсовым». При алюминотермитной сварке применяется шихта со стальным наполнителем, состоящим из графитной стружки и ферромарганца. Для соединения легированных сталей применяется особый состав, в который добавляются присадки из ферротитана и феррованадия.

Сварка чугуна связана с необходимостью придерживаться особых требований. Термит, предназначенный для соединения чугунных деталей, обязательно должен содержать кремний. При условии выполнения всех требований получается прочное и долговечное соединение. В присадках для сварки чугуна отсутствует марганец.

Оборудование для термитной сварки

Технологически процесс не представляет сложности. Тем не мене, для нормального протекания реакции и получения нужного результата требуется специальный инструмент и оснастка:

  • Тигель. Делается он или из тугоплавкого металла, или из керамики. Резервуар должен обеспечивать безопасность слива расплавленного металла.
  • Формы и матрицы потребуются для создания отливок. Они могут быть одноразовыми или длительного использования. Чтобы жидкий металл не растекался, поверхность формы обмазывается специальной глиной для термитной сварки.
  • Тиски, струбцины и другие аналогичные устройства для сжатия частей форм.
  • Термитный карандаш. Потребуется во многих операциях сварки или резки металла.
  • Абразивы для зачистки поверхности зоны сварки. Это может быть болгарка со шлифовальным кругом, наждачная бумага, щетка по металлу.
  • Набор вспомогательного инструмента: термометр полоскового типа, ножовка по металлу, газовая горелка, кислородный резак и другие.

Термитная сварка проводов

Метод отлично подходит для соединения многожильных кабельных магистралей из алюминия или меди. Сравнительно с механическими способами соединения – скрутки, колодки и прочие варианты – термическая сварка выгодно отличается меньшим электрическим сопротивлением стыка. Такой эффект достигается за счет увеличения поперечного сечения. Перед сваркой соединяемые концы следует хорошо очистить и обезжирить. Это необходимое условие для получения качественного стыка.

Для соединения кабельных систем применяются специальные термические патроны. Они имеют простое устройство и состоят из кокиля и вкладыша. Есть различия в устройстве в зависимости от материала жил. Если предстоит соединить алюминиевый многожильный провод, включая проводку со стальным сердечником, применяется кокиль из стали разъемной конструкции. Вкладыш алюминиевый. Патроны, предназначенные для работы с медными магистралями, имеют выполненный из листовой меди кокиль, а вкладыш изготовлен из сплава меди и фосфора. Для соединения проводки требуется тепловая энергия. Она генерируется термитной шашкой, которая напрессована на кокиль.

После выполнения каждой операции требуется небольшая чистка вкладыша. А именно: ершиком с его внутренней поверхности нужно удалить оксидную пленку.

Алюминотермитная сварка рельсов

Процесс можно разбить на несколько этапов. Предварительно просчитывается количество тепловой энергии, которая будет выделена термитом. В соответствии с полученными вычислениями подбирается состав термитной шихты. Важно, чтобы смесь была однородной и все компоненты равномерно распределены по всему объему. Далее смесь поджигается, температура доводится до 1350 градусов Цельсия.

Термит превращается в расплав быстро – примерно за 20-30 секунд. Его масса составляет примерно половину от общего объема смеси. Все остальное является дополнительными включениями, которые оседают в виде шлака. Поскольку металл тяжелее, то он займет нижнюю часть тигля, а шлак, соответственно, будет вытесняться наверх.

Основная сложность ремонта рельсов заключается в полевом характере работ. К тому же приспособление для сваривания рельс очень массивно. Однако это самый приемлемый вариант ремонта железнодорожного полотна. Изначально готовятся торцы будущего стыка. Края выравниваются, а зазор подгоняется до 2-3 сантиметров. Две рельсы устанавливаются в одной плоскости. При этом необходимо обеспечить точную соосность расположения элементов. После устанавливается форма и начинаются сварочные работы.

Естественно, что каждый хотел бы доиться максимально качественного результата термитной сварки. Чтобы воплотить желание в фактический результат, потребуются точные расчеты. Нужно выбрать достаточный объем термита, чтобы расплав полностью заполнил собой проем между заготовками. Очень важно, чтобы смесь была идеально перемешанной, а все компоненты равномерно распределены по объему. На первых порах температура будет составлять 1400 градусов Цельсия. При меньшем нагреве термит не возгорится.

Особенности применение термитной сварки

Технология позволяет соединять все виды металлов – цветные и черные – без дорогостоящего оборудования и сложной оснастки. Сравнительно с другими способами термитная сварка обладает весомыми преимуществами:

  • невысокий уровень трудозатрат на выполнения большого объема работ;
  • высокое качество сварного соединения, безупречная эстетичность стыков;
  • на выполнение операций уходит немного времени;
  • не требуется привлечение высококвалифицированных специалистов сварочного дела;
  • стоимость расходных материалов невысока, а приобрести их несложно в специализированных магазинах;
  • для сваривания не требуется наличие электричества или газ. Технология идеально подходит для работы в «полевых» условиях.

Как недостаток следует отметить высокие требования по технике безопасности. Термитная смесь является веществом пожароопасным: она легко воспламеняется. Поэтому требуются особые условия хранения и транспортировки. Выполняя работы, оператор должен быть внимательным, чтобы не допустить попадание жидкости в горящий термит. Если это произойдет, то получится взрывоопасная смесь, которая может детонировать в любой момент.

Строго запрещено инициировать розжиг шихты от электрической дуги, поскольку тоже может произойти взрыв. Сварочные работы допускается выполнять при температуре окружающего воздуха не ниже 10 градусов Цельсия.

Термитная технология получила меньшее распространение сравнительно с электродуговой сваркой. Тем не менее, такой вариант соединения металлов можно рассматривать не только для промышленного, но и для домашнего использования. Нет особых технологических сложностей. Применять термитный карандаш можно научить любого желающего. Только не стоит в работе использовать самодельные или сомнительные термитные смеси, поскольку они могут взрываться.

Читайте также:
Фильтры для систем отопления. Какие необходимы?

Технология термитной сварки, подготовка нужной смеси

Сварочные процессы при работе с металлами являются неотъемлемой составляющей. При этом привычные для нас режимы сварки, включающие в себя ручную дуговую и полуавтоматическую сварку, не всегда уместны, да и не всегда выполнимы. При соединении металлических конструкций больших габаритов требуется создание особых условий, а нередко такая необходимость возникает вне населенных пунктов. Естественно, об источниках питания, инверторах и газовом оборудовании речи быть не может. Единственным возможным вариантом является термитная сварка.

Технология

В качестве расходного материала при соединении деталей выступает специальная порошковая смесь, куда входят такие элементы, как алюминий, магний и окислы железа. Эти порошки называются термитами. При их сгорании выделяется энергия. Этой энергии достаточно, чтобы перевести кромки соединяемых деталей в полужидкое состояние. Происходит смешивание металла с материалом смеси и последующая кристаллизация.

Для осуществления процесса сварки на первоначальном этапе необходимо поджечь смесь. Температура ее возгорания достигает 1350°C градусов. Разработано несколько эффективных способов поджога. Указанной температуры можно достичь получением электрического разряда, взрывом пиропатрона или горением специального шнура.

При горении термита температура внутри смеси повышается до 2400-2700°C градусов. Большинство металлов имеют температуру плавления, ниже этого значения.

В данной технологии примечательно то, что для горения не нужно поступление атмосферного кислорода. Окислителя вполне достаточно внутри самой смеси. При необходимости можно вести термитную сварку в среде инертного газа.

Применение

Если в качестве термита используется алюминиевая пудра, то процедура сварки представляет собой наплавление на торцы деталей. Она подходит для соединения заготовок из чугуна и прочих хрупких сплавов. В отрасли железнодорожного транспорта термитная сварка востребована при ремонте или соединении рельсов. В ГОСТ Р 57181-2016 прописаны все требования к сварочному процессу. Термитная сварка применяется в машиностроении, она незаменима при производстве гребных винтов для морского транспорта или коленчатых валов автомобилей.

Применение данный вид сварки нашел и на металлообрабатывающих предприятиях. Часто приходится ремонтировать прокатные станы, роторные валы, различные прессы или ковши. Все перечисленное считается крупногабаритным оборудованием, поэтому возможен только один тип сварки. Необходимо подчеркнуть, что именно благодаря сгоранию термита возможно качественное соединение проводов на линиях электропередачи и связи. В данном случае применяются составы, содержащие магний.

Существует классификация, в которой выделяется два вида термитной сварки, это муфельная и тигельная. Они используются, в зависимости от поставленных внешних условий. Тигельную сварку чаще всего называют алюминотермитной и применяют при соединении элементов заземляющих контуров, а также прочих металлоконструкций, требующих ремонта методом наплавки. В состав термита входит алюминиевый порошок и окисел железа. Примерное соотношение пропорции — 23 к 70. При сгорании состава образуется окалина, которая в расплавленном виде соединяет детали.

Важным достоинством алюмотермитной сварки является возможность соединять заготовки из чугуна без заметных стыков. Но алюминиевые детали соединяют другим способом – муфельной сваркой. По причине испарения алюминия при высоких температурах в муфельной сварке в качестве термита используется магний. Расплавленный состав впитывается в поверхности, не растекаясь по ним. Но при работе с алюминием необходимо удалять окисную пленку. Для этого следует добавлять специальный флюс.

Существует четыре способа ведения термитной сварки.

  1. Первый способ характерен соединением встык. Но предварительно торцы деталей обрабатываются и зачищаются. Чтобы избежать деформации от неравномерного нагрева металла, свариваемые участки оборачиваются термоизоляционной пленкой. После сгорания термита образовавшийся жидкий металл, находящийся в тигле, выливается в оставленный между заготовками зазор. После этого заготовки прижимаются друг к другу и стыкуются.
  2. Промежуточное литье считается менее затратным и технологически более легким. Расплавленный металл из тигля выливается в зазор. При этом детали не подготавливаются предварительно, что существенно упрощает процесс.
  3. Комбинированная сварка характерна тем, что сочетает в себе технологию соединения встык и промежуточного литья. Обычно она используется при сварке рельсов. Торцы заготовок зачищаются, а между ними помещается пластинка из металла. После заливки сплава рельсы прижимаются друг к другу. При возможности шов по периметру повторно обваривается.
  4. Метод дуплекс подразумевает последующую спрессовку заготовок после заливки сплава.

Составы

Как было уже указано выше, железоалюминиевая термитная сварка стала наиболее популярной. Основная масса термита представлена оксидом железа. Алюминия в смеси всего 25%, но можно встретить в составе и дополнительные компоненты. Добавляют флюс, легирующие присадки и железную обсечку. Горение термита и плавление смеси происходит магнезитовом тигле. Помимо алюминия возможно комбинирование следующих элементов:

  • Магний (31%) и оксид железа (69%).
  • Кальций (43%) и оксид железа (57%).
  • Титан (31%) и оксид железа (69%).
  • Кремний (21%) и оксид железа (79%).

В зависимости от области применения сварки, готовятся различные виды смесей. Железная окалина и алюминиевый порошок дают элементарную смесь. Необходимо строго соблюдать пропорции. Для соединения и ремонта на железной дороге создается специальный рельсовый состав. При алюминотермитной сварке в шихту вводится стальной наполнитель, который состоит из ферромарганца и графитной стружки. Легированные стали соединяются с помощью особого состава. В нем присутствуют присадки из ферротитана или феррованадия.

Чугунные изделия, как правило, к сварке предъявляют особые требования. Так, в составе термита для чугуна в обязательном порядке должен присутствовать кремний. При соблюдении технологии можно получить достаточно качественное и прочное соединение. Марганец в таких присадках не применяется.

Читайте также:
Фактурная краска для внутренних работ, отзывы, фото

Алюминотермитная сварка рельсов

Всю процедуру можно условно поделить на отдельные этапы. Сначала рассчитывают общее выделившееся количество теплоты. Его должно быть достаточно для процесса сварки. Подбирают оптимальный состав термитной шихты. Смесь должна быть равномерной по составу. Любым доступным способом обеспечивают поджиг смеси. Необходимо достичь температуры 1350°C градусов.

В дальнейшем происходит повышение температуры в термитной шихте. Расплавленный металл из термита получается за 20-30 секунд. Его масса составляет примерно половину от массы смеси. Остальная половина приходится на шлак. Металл осядет на дне тигля, а шлак, в силу меньшей плотности, всплывет наверх.

Сложность ремонта рельсов состоит в том, что все работы приходится выполнять в полевых условиях. Рельсосварочный аппарат достаточно массивен, однако его использование – единственная возможность провести ремонтные работы. На первом шаге следует подготовить торцы. Они должны быть ровными, а зазор между ними составляет 2-3 см. Свариваемые элементы выравниваются и фиксируются в одном положении. После установки огнеупорной формы осуществляется сама сварка.

Каждый сварщик желает получить качественный результат. В отличие от ручной дуговой сварки, термитная сварка требует точных расчетов. Необходимо правильно выбрать общее количество порошка, чтобы образовавшийся металл полностью заполнил зазор. В приготовлении смеси важно тщательно перемешать все составляющие. Первоначальный старт процесса должен происходить при температуре 1400°C градусов. Более низкие значения не приведут к возгоранию термита.

Оборудование

Технология проведения термитной сварки на первый взгляд кажется элементарной. Тем не менее, она предусматривает тщательную подготовку и наличие необходимых инструментов и оборудования. Термит засыпается в тигель, он должен быть выполнен из тугоплавкого материала, например, из керамики. Тигель оборудован специальным устройством, позволяющим слить расплавленный металл.

Чтобы отливка получилась аккуратной и соответствовала свободному пространству, изготавливаются матрицы и формы. В некоторых случаях их можно использовать повторно, но зачастую формы являются одноразовыми. Специальная глиняная обмазка не позволит металлу растекаться по поверхности.

Важным моментом при термитной сварке является обеспечение неподвижности заготовок, их фиксация. Она осуществляется различными устройствами и приспособлениями, в число которых входят тиски или струбцины. Инструмент для обработки поверхностей зависит от типа металла и степени его загрязненности. Обычно работают абразивным кругом или металлической щеткой.

После термитной сварки могут потребоваться дополнительные работы. В арсенале сварщика должен присутствовать кислородный резак, горелка и ножовка по металлу.

Достоинства и недостатки метода

При помощи термитной сварки есть возможность без применения дорогостоящего оборудования сваривать черные и цветные металлы. По сравнению с другими способами сварки данную технологию выгодно отличает целый ряд качеств.

  • Термитная сварка характерна меньшей затратностью в плане времени. Если учесть массивность свариваемых деталей, то эта выгода порой является определяющей.
  • Качество швов достигает высокой степени, так как происходит частичное проплавление металла заготовок. Помимо этого, шов получается достаточно эстетичным и аккуратным.
  • Следует также отметить относительно невысокую трудоемкость работ.
  • От сварщика требуется определенное мастерство, но оно касается, скорее, подготовительного этапа и приготовления смеси. Сам же процесс сварки особых навыков не требует, в отличие от сварки электродом.
  • Доступность и низкая стоимость расходных материалов позволит существенно сэкономить финансы и упростить задачу.
  • Сварочное оборудование можно использовать вдали от населенных пунктов.

При этом установка для термитной сварки считается достаточно опасной. Необходимо соблюдать меры предосторожности при ее использовании. Важно помнить, что термиты считаются горючими смесями. Нельзя допускать попадание в шихту жидкостей, так как это может привести к взрыву.

Термитная сварка не получила такого распространения, как дуговая, зато в некоторых случаях является незаменимой. В мелких мастерских ремонт осуществляется при помощи термитного карандаша. Начинающему мастеру сначала следует освоить этот инструмент, а уже затем приступать к изучению настоящего оборудования.

Что такое термитная сварка. Виды и область применения

Любое производство, связанное с металлом, не обходится без сварки. Однако традиционные способы не всегда рентабельны и применимы. Например, для создания прочного соединения деталей крупногабаритных конструкций требуется длительная подготовка, а в полевых условиях нет источников питания и газосварочного оборудования. Альтернативой в таких случаях является термитная сварка.

Область применения

Термитом на основе алюминиевой пудры осуществляется наплавка на детали, соединение изделий из чугуна и хрупких сплавов. На железнодорожном транспорте это надёжный, быстрый способ ремонта рельсов. Для его регламентации разработан ГОСТ Р 57181-2016. В машиностроении термитная технология используется при изготовлении гребных винтов для морских судов, коленчатых валов автомобилей и пр. На металлургических и металлообрабатывающих предприятиях этим способом ремонтируют прокатные станы, прессы, роторные валы, разливочные ковши и другое крупногабаритное оборудование. Для сращивания кабелей, используемых в линиях связи и электропередачи, применяется сварка, термит для которой изготавливается из магния.

Технология термитной сварки

Соединение деталей этим методом осуществляется с помощью порошковых смесей из алюминия, магния, окислов железа, называемых термитами, при сгорании которых образуется много тепла. Под его воздействием свариваемые поверхности становятся полужидкими и, соединяясь с металлом смеси, сплавляются в единое целое. Для полноты понимания, что такое термическая сварка, следует упомянуть о способе поджога смеси. Для розжига необходима температура не менее 1350⁰C. Запал производится электрическим разрядом, пиропатроном, специальным шнуром.

Температура горения достигает 2400 — 2700⁰C. Этого достаточно для плавления большинства материалов. Для горения не нужен приток кислорода из атмосферы, так как его достаточно в смеси. Поэтому термит можно использовать в среде инертного газа.

Читайте также:
Установка подвесной тумбы с раковиной. Подвесная тумба с раковиной (41 фото): видео-инструкция по монтажу своими

Разновидности термитной сварки

В зависимости от материала и условий применения используется тигельный или муфельный вид сварки. Первый больше известен под названием алюминотермитная сварка. Её применяют при монтаже заземляющих контуров, металлоконструкций. Термит готовится из смеси окисла железа и алюминиевого порошка в пропорции 70:23. При его сгорании стыки деталей соединяются расплавленным железом, восстановленным из окалины.

Алюмотермитная разновидность также применяется для ремонта повреждённых поверхностей методом наплавки. Её основным достоинством считается возможность сварки чугунных деталей без стыков. Однако наложение швов на алюминиевых изделиях с помощью этой технологии невозможно. Для их соединения пользуются муфельной сваркой.

Поскольку под действием высокой температуры алюминий испаряется, муфельная сварка производится с помощью термита на основе магния. Благодаря высокой температуре плавления он не растекается по поверхности, а впитывается в неё, создавая соединение без шва. При стыковке заготовок из алюминия используется специальный флюс для удаления окисной плёнки с места соединения.

Термитная сварка осуществляется четырьмя способами:

  1. Соединение встык требует предварительной подготовки. Свариваемые поверхности тщательно зачищаются. Для предотвращения температурной деформации стыкуемые детали оборачиваются термальной плёнкой. После сжигания термита полученный жидкий металл из тигля заливается в зазор стыка. Затем детали прижимают одна к другой.
  2. Технику промежуточного литья используют для соединения заготовок, закреплённых в требуемом положении. Считается самой простой, так как приготовленный из термитной смеси в тигле расплав сразу заливается в промежуток между деталями.
  3. Комбинированный метод объединяет две техники. Применяется для соединения рельс. После зачистки торцов между ними вставляется стальная пластинка. В зазор заливается расплав, рельсы сжимаются. После остывания соединение по периметру обваривается ещё раз.
  4. Дуплекс — это тоже тигельная сварка, но стык дополнительно спрессовывается.

Оборудование

Несмотря на простоту технологии для качественной термитной сварки необходимо оснащения. Во время её проведения потребуется:

  1. Тигель из керамики или тугоплавкого металла с устройством для безопасного слива расплава.
  2. Для создания отливок не обойтись без форм и матриц. Они могут быть одноразовыми или многократного использования. Чтобы расплав не растекался бесконтрольно по поверхности, используется глиняная обмазка для термитной сварки.
  3. Устройства фиксации и сжатия деталей (струбцины разного размера, тиски).
  4. Термитный карандаш, используемый в домашних условиях для сварки и резки металлов.
  5. Комплект инструментов, состоящий из кислородного резака, газовой горелки, ножовки по металлу, полоскового термометра.
  6. Для зачистки поверхностей и швов нужно запастись абразивным кругом, металлической щёткой.

Особенности термитной сварки проводов

Этот способ применяется для сращивания неизолированных одно и многожильных проводов из алюминия и меди. В отличие от механического соединения (с помощью скрутки, болтов с гайками), термическая технология обеспечивает снижение электрического сопротивления на стыке за счёт увеличения сечения. Концы проводов перед сваркой очищаются от грязи, затем обезжириваются растворителем или бензином с обязательной просушкой.

Соединение производится с помощью специальных термических патронов, состоящих из кокиля и вкладыша. Для соединения алюминиевых проводов, в том числе со стальным сердечником, используется стальной разъёмный кокиль и вкладыш из алюминия. У патронов для соединения медных проводов кокиль изготовлен из листовой меди толщиной до 1,5 мм, а вкладыш из медно-фосфорного сплава. Тепло, необходимое чтобы расплавить провод и вкладыш, создаётся термитной шашкой, напрессованной на кокиль. Для удаления окисной плёнки внутренность алюминиевого вкладыша необходимо перед применением почистить металлическим ёршиком.

Особенности использования термитной сварки

Эта технология позволяет одинаково легко сваривать чёрные и цветные металлы без применения дополнительного оборудования. Востребованность термитной сварки обусловлена преимуществами в сравнении с другими видами:

  • меньшим временем проведения работы;
  • эстетической привлекательностью, высоким качеством швов;
  • небольшими трудозатратами;
  • не требуется высокая квалификация;
  • термиты свободно продаются в специализированном магазине по невысокой цене;
  • возможность использования на удалённых объектах и длительных поездках, так как электроэнергия или газовые баллоны не нужны.

К недостаткам следует отнести высокие требования к технике безопасности. Поскольку термитные смеси являются легковоспламеняющимися веществами транспортировать и хранить их нужно с особой осторожностью. При проведении работ необходимо исключить возможность попадания любой жидкости в горящую смесь, поскольку она может взорваться. По этой же причине запрещается поджигать шихту от дуги. Сварку разрешается проводить при температуре не ниже 10⁰C.

Термитная технология не так популярна как электродуговая сварка, однако её вполне достаточно для использования в небольшой домашней мастерской для мелкого ремонта и восстановления деталей. Ничего сложного для освоения нет, научиться для начала пользоваться термитным карандашом сможет любой. К рекомендациям по самостоятельному изготовлению термита не стоит прислушиваться, так как полученная смесь может взорваться.

Термитная сварка: правила применения и основные способы, важные моменты в технике безопасности при работе с термитом

Термитная сварка – особый вид сварочных работ, при проведении которых применяется термит – смесь порошка алюминиевой или магниевой пудры с окалиной и горючими элементами металлического происхождения . Данный способ соединения металлов ценен, в первую очередь, за свою простоту и надежность. При этом не требуется специфического оборудования, такого, как сварочный аппарат.

Основные ГОСТы

К данному виду работ применим ГОСТ Р 57181-2016 “Сварка рельсов термитная. Технологический процесс”.

Этот документ является основным, на который стоит опираться при проведении сварочных работ данного типа. Он содержит общие рекомендации по качественному соединению металлов и целый ряд нормативных ссылок, которые позволят подробно понять суть принципа и его действие.

Сферы применения термитной сварки

Область применения зависит от химического состава самого термита:

  1. Термит на основе магния и его производных применяется для соединения телефонных проводов и любых других электрических коммуникаций. С его помощью можно быстро заварить трубы небольшого диаметра.
  2. Термит на основе алюминиевой пудры подходит при сваривании рельс, частей чугуна. Используют для соединения хрупких и тонких сплавов. Одной из областей применения является наплавка поверхностей во время проведения ремонтных работ.
Читайте также:
Чем отличается профилированный брус от обычного

Способы термитной сварки и их характеристики

Существует четыре основных метода соединения металлов:

  1. Соединение встык. С технологической точки зрения, данный способ самый сложный и трудоемкий, так как требует тщательной зачистки поверхностей, которые будут соединяться. Существует необходимость применения термальной пленки, которой оборачивают стыкуемые детали. Это важное условие для предотвращения температурной деформации. Термит сжигается отдельно, после чего расплавленный состав заливается на стык и детали сильно сжимаются между собой для получения хорошего и прочного шва.
  2. Промежуточное литье. Данный способ принято считать самым простым и доступным. Он применяется, если детали закреплены в одном положении. В таком случае расплавленная термитная смесь просто заливается в промежуток между ними. Оплавление кромок приводит к их деформации и образованию неразъемной металлосвязи.
  3. Комбинированный метод. Это способ, соединяющий в себе особенности промежуточного литья и литья встык. Используется при соединении рельсов. Производится хорошая зачистка торцов, после чего между ними вставляются тонкие стальные пластины. Рельсы сильно сжимаются, а в зазор между ними заливается расплавленный термит. После полного остывания швы обваривают еще раз по всему периметру.
  4. Дуплекс. Это разновидность промежуточной сварки. Дополнением после внесения расплавленной смеси является интенсивное сжатие деталей.

Оборудование для термитной сварки

Для проведения работ по термитному свариванию различных материалов необходимы:

  1. Тигли из вольфрама или керамики с возможностью безопасного слива расплавленного материала.
  2. Струбцины и тиски, применяемые для сжатия и фиксации деталей.
  3. Набор специальных инструментов: ножовки по металлу, кислородный резак, газовая горелка, приемник для тигля, полосковый термометр.
  4. Дополнительные инструменты: проволочная щетка, шлифовальный круг. Применяются для зачистки швов и поверхностей.
  5. Формы и матрицы для отливок (одноразовые и многоразовые).

Примерная стоимость оборудования для термитной сварки на Яндекс.маркет

Техника безопасности при термитной сварке

К проведению работ предъявляют высокие требования по технике безопасности:

  1. К работе допускается персонал, достигший 18 лет и прошедший специальное обучение и инструктаж.
  2. Специалисты, производящие данный вид работ, должны быть обеспечены спецодеждой и средствами личной защиты (очки).
  3. Термит необходимо хранить в закрытых складах, оборудованных вытяжной вентиляцией. Все электрические коммуникации должны иметь хорошую изоляцию. Склады с термитом следует размещать на расстоянии не ближе 30 метров от жилых помещений.
  4. Термитные спички хранят в металлическом шкафу. При этом они должны быть изолированы от склада с термитом.
  5. Не допускается увлажнения термита и огнеупоров при хранении и транспортировке, а также на месте выполнения работ. Проведения сварочных работ в дождливую погоду категорически запрещено.
  6. В зимний период необходимо очищать место стыка от снега и влаги в радиусе 0,5 метров.
  7. Вблизи места сварки не допускается проведение иных путевых работ. Территория должна быть огорожена, и установлены соответствующие знаки.
  8. Перед проведением термитной сварки необходимо провести обследование территории на предмет наличия пожароопасных зданий и сооружений. Также важно получить разрешение от местной противопожарной службы.
  9. В ходе термитной реакции рабочий должен отойти на расстояние не менее 3 метров.
  10. В случае прорыва жидкого металла из формы или тигля его следует засыпать большим количеством песка. Тушить водой запрещено.
  11. Если сварочные работы выполняются на высоте, то находиться под местом сварки людям строго запрещено.

Преимущества и недостатки термитной сварки

Данный вид соединения металлов является востребованным и распространённым. В первую очередь этому способствует короткое время, необходимое для проведения работ, и малые трудозатраты.

Применение термита позволяет получить эстетически привлекательный шов высокого качества. Также стоит отметить, что для применения метода не требуется электроэнергия или газовые баллоны, а значит, возможно, проводить работы на удаленных объектах.

Основной недостаток – высокие требования к технике безопасности и хранению оборудования. Работа со взрывоопасными материалами требует особой подготовки и четкому соблюдению всех правил.

Термитная сварка: правила применения и основные способы, важные моменты в технике безопасности при работе с термитом

Области использования

Как было сказано выше, термитная сварка применима в полевых условиях, или в случае невыгодных в финансовом плане других традиционных способов.

Такой способ соединения металлов нашел себе применение при ремонте железнодорожных путей, кабелей связи или электрических проводов.

Алюминотермитная сварка рельсов, в принципе, единственный способ быстро провести ремонт при минимальных затратах.

Но термитное сваривание деталей применяется и в производстве. Особенно такой способ соединения актуален при изготовлении крупных по габаритам деталей: лопасти в речных и морских судах, коленчатые валы автомобилей и других.

Также широко применяют термит при ремонте большого оборудования в металлургии и металлообработке: прокатных станов, роторных валов, кузнечных прессов и прочих.

Как это происходит в технологическом плане?

Достоинства и недостатки

Отметим основные преимущества, выделяемые в процессе соединения деталей при помощи термита для сварки:

В первую очередь, стоит отметить, что процесс – несложный. Даже если вы не имеете большого опыта в создании швов, то соблюдая все правила и требования, можно качественно выполнить сварочную работу своими руками, к тому же процедура не отнимет много времени.


Термит для сварки способствует высокому качеству соединений, которые отличаются надежностью и долговечностью. Для работы оборудования не нужно большое количество электроэнергии.

Недостатки

Чтобы выполнить такую процедуру надо провести подготовительные работы по обработке металлических изделий и кабелей. Проследить за точностью процесса сварки просто невозможно. В связи с этим выполнить бесшовную технику могут только профессионалы.

Читайте также:
Функциональная красота — столешницы из натурального камня

Особенности технологии

Сваривание металлических частей путем применения термита построено на плавлении кромок соединяемых деталей в процессе горения и направления расплавленного металла, полученного вследствие высоких температур.

В кузнечном деле давным-давно применялся довольно интересный способ. В емкость насыпалась сера вперемешку с окалиной. Первая поджигалась и получался расплав металла, который можно было использовать для соединения деталей. Качество, конечно, было не слишком высоким.

Конечно, современная термитная сварка более совершенна. Работает она следующим образом.

Стык соединяемых деталей проливается расплавом, полученным при сгорании термитной смеси в тигле. Температура сгорания очень большая и позволяет быстро расплавить сталь.

Запал смеси происходит электрическим способом или же, если используется порошковая сварка, подрывом пиропатрона.

Технологически термитная сварка проводится в несколько приемов:

  • В стык деталей.
  • Литьем в промежутки (в промежуток между свариваемыми частями).
  • Комбинированный.
  • Дуплекс (два приема сразу).

Сферы применения

Термитную сварку на сегодняшний день используют для сваривания чугуна, электрических и телефонных коммуникаций, труб, частей двигателя и так далее. Особо часто термит используют для сваривания железнодорожных рельсов. Соединения получаются достаточно надёжные. Место ремонта может быть на любом участке дороги, даже в несколько сот километров от населенного пункта.

Как работают эти приемы

Способ термитного сваривания встык, требует тщательной подготовки соединяемых поверхностей. Потом в зазоре устанавливается термитная пленка. Отдельно от деталей в тиглях готовится расплав, который заливают встык, сами заготовки при этом сжимаются для качественного соединения.

Литье в промежуток более простой прием. Расплав готовят путем сжигания термита в отдельной форме и его льют в зазоры между деталями.

Комбинированная технология применяется при сварке железнодорожных рельсов. Торцы сначала зачищают, потом между ними укладывают стальную пластину. При заливании рельсы сжимают и получают качественные соединения.

Дуплекс предусматривает использование термитного сваривания с прессованием соединяемых частей.

Какие преимущества такой технологии следует выделить

Если говорить о главных достоинствах рассматриваемого процесса, то к ним следует отнести:

  • Высокую скорость выполнения работ. Нужно отметить, что это один из наиболее быстрых методов соединения изделий из металла. К примеру, для стыковки железнодорожных рельсов требуется в среднем около 50 минут. При этом если одновременно будет работать несколько бригад, то эффективность такой работы будет лишь возрастать (всего за 2 часа три бригады могут сваривать до 12 стыков).
  • Хорошее качество швов. Места стыковки деталей обладают высокой стойкостью к механическим нагрузкам и воздействию химических веществ. Кроме того, такие швы выглядят эстетически привлекательно.
  • Легкость выполнения задачи. Такая технология не требует наличия особых навыков и знаний, так как справиться с ней может любой специалист при условии прохождения непродолжительного обучения. Количество задействованных работников также невелико.
  • Доступность материалов. Необходимые для этого порошковые смеси и дополнительные материалы можно приобрести в специализированных магазинах, при этом их цена не будет высокой.
  • Отсутствие необходимости использования дорогостоящего оборудования. В отличие от методов контактного сваривания металлических элементов, при использовании термитных смесей не обязательно использовать дорогую сварочную технику. Это особенно актуально для работы на отдаленных объектах, когда нет возможности найти источник электрического тока или транспортировать громоздкие газовые баллоны.

При этом есть и некоторые недостатки, к которым можно отнести необходимость соблюдения строгих правил по безопасности. Во-первых, сам по себе термит является легко воспламеняемым веществом, поэтому следует проявлять особую осторожность при его транспортировке и хранении. Во-вторых, во время выполнения задачи нужно позаботиться о том, чтобы вода или любые другие жидкости не попали в горящую смесь, так как это может стать причиной взрыва.

Особенности сварки проводов

Термитная сварка получила большое распространение и при соединении разного рода неизолированных кабелей.

При такой технологии главное — это точный расчет и соблюдение всех правил. В месте соединения провод увеличивается сечение провода, но при этом уменьшается электрическое сопротивление.

Для сваривания используют специальный термитный патрон, состоящий из листовой меди (толщина 1,25 миллиметра), медно-фосфорных вкладышей для заполнения зазора, и собственно термитной шашки для расплавления металла с дальнейшим соединением частей.

Процесс приготовления

Термитная сварка подразумевает под собой наличие специального инструмента.


Тигель для термитной сварки.

Кроме этого мастеру для проведения работы потребуются:

  • тигель с прикрепленным сливом;
  • термитный карандаш необходим для того, чтобы выполнять сварку термитом в домашних условиях. Он не нуждается в подогреве, обжиге либо плавлении. После того, как оборудование будет подключено к сети, можно начинать работу;
  • крепежные элементы для свариваемых деталей, чтобы поддержать и скрепить их;
  • пила для металла, горелка для сварочного аппарата, термометр и другие предметы, которые могут понадобиться для работы.

Схема сварочной работы с термитом для рельсов, кабелей и других элементов может выглядеть следующим образом:

  • дуплексом;
  • впритык;
  • смешано;
  • с промежуточным вливанием.

Сварочный процесс при помощи термита применяется в тех случаях, когда необходимо прикрепить друг другу разные поверхности, катодные и дренажные выводы или другие схожие детали. Прежде чем начать сваривать металл, сами детали необходимо обжечь в печи.

Важно отметить, что термит должен обжигаться отдельно. Затем свариваемые запчасти попадают под пресс и обрабатываются специальным термитным веществом. На этом этапе тщательно обрабатываются кромки, торцы поверхностей, что дает возможность использоваться её дома.

Чтобы сварить рельсы, стрелочные механизмы и другие детали, можно воспользоваться смешанной технологией. Она соединяет в себе сварку впритык и вливанием. Прежде чем начать процесс, свариваемую часть необходимо защитить стальной пластиной с помощью пресса.

Читайте также:
Советы по правильному выбору кафеля

На этом месте возникнет зазор, куда и вливается термит жидкой консистенции. После того, как он застынет, шов подвергается обработке и свариванию.

Оборудование термитной сварке

Основное оборудование для термитной сварки — это тигель, где и будет происходит плавка и горение термита. Снизу он оборудован сливом. В зависимости от требований, он изготавливается из тугоплавких металлов или из керамики.

Технология отливки предусматривает наличие форм и матриц, позволяющих работать с расплавом. Формы бывают как одноразовыми, так и многократного использования. И, конечно же, понадобится оборудование фиксации и зажима.

Дополнительно при термитной сварке используется кислородный резак, горелка для подогрева и специальный запальник.

Условия для сварки рельс термитом

Чтобы соединение при процессе сварки получилось качественным и крепким, необходимо соблюдать следующие условия:

  • количество порошка термита необходимо просчитать столько, сколько нужно для заполнения металлом формы вокруг рельса;
  • важно, чтобы смесь шихты была тщательно измельчена и перемешана;
  • температура горения зажигательного элемента (шашка, карандаш), как катализатора поджига основной смеси, должна быть не менее 1400°C.

Несмотря на свои незначительные недостатки, термитная сварка может с успехом конкурировать по безопасности и качеству с такими сварками, как электродуговая и газовая. Например, газовая взрывоопасна, а электрическая не исключает поражение электротоком. Да и многое в этих видах сварок напрямую зависит от квалификации самого сварщика. В термитной же, большую роль играет качество смеси и сохранение технологии, а остальное получится само ― собой.

Термитные патроны

Термит может производиться в порошкообразном виде или же (чаще) в виде специальных патронов (карандашей).

Состоит такой карандаш из основы в виде проволоки, диаметр которой будет зависеть от толщины свариваемых деталей.


Термитный патрон

Основа покрыта термитным составом, состоящим из алюминиевых опилок и железной окалины. Соотношение состава 23% алюминия, а 77 — железо.

Также вместо алюминия в составе могут находиться и другие металлы, а их соотношение относительно окиси железа может варьироваться: магний (31%), кальций (43%), титан (31%), кремний (21%).

На конце патрона находиться затравка для поджигания.

Все патроны тщательно упаковываются и хранятся порциями необходимыми для проведения определенных работ.

Дозирование термита зависит от параметров свариваемых деталей и может колебаться от нескольких сотен грамм до десятков килограмм. Например, алюмотермитная сварка рельса стандартного профиля потребует 7-8 кг термитного состава.

Существует классификация, в которой выделяется два вида термитной сварки, это муфельная и тигельная. Они используются, в зависимости от поставленных внешних условий. Тигельную сварку чаще всего называют алюминотермитной и применяют при соединении элементов заземляющих контуров, а также прочих металлоконструкций, требующих ремонта методом наплавки. В состав термита входит алюминиевый порошок и окисел железа. Примерное соотношение пропорции — 23 к 70. При сгорании состава образуется окалина, которая в расплавленном виде соединяет детали.

Важным достоинством алюмотермитной сварки является возможность соединять заготовки из чугуна без заметных стыков. Но алюминиевые детали соединяют другим способом – муфельной сваркой. По причине испарения алюминия при высоких температурах в муфельной сварке в качестве термита используется магний. Расплавленный состав впитывается в поверхности, не растекаясь по ним. Но при работе с алюминием необходимо удалять окисную пленку. Для этого следует добавлять специальный флюс.

Существует четыре способа ведения термитной сварки.

  1. Первый способ характерен соединением встык. Но предварительно торцы деталей обрабатываются и зачищаются. Чтобы избежать деформации от неравномерного нагрева металла, свариваемые участки оборачиваются термоизоляционной пленкой. После сгорания термита образовавшийся жидкий металл, находящийся в тигле, выливается в оставленный между заготовками зазор. После этого заготовки прижимаются друг к другу и стыкуются.
  2. Промежуточное литье считается менее затратным и технологически более легким. Расплавленный металл из тигля выливается в зазор. При этом детали не подготавливаются предварительно, что существенно упрощает процесс.
  3. Комбинированная сварка характерна тем, что сочетает в себе технологию соединения встык и промежуточного литья. Обычно она используется при сварке рельсов. Торцы заготовок зачищаются, а между ними помещается пластинка из металла. После заливки сплава рельсы прижимаются друг к другу. При возможности шов по периметру повторно обваривается.
  4. Метод дуплекс подразумевает последующую спрессовку заготовок после заливки сплава.

Что это такое

Внешне сварочный карандаш Лебедева похож на стальной стержень с заостренным концом. Это сгораемый пенал, заполненный утрамбованным порошком. Для безопасности конструкция оснащена держателем, его можно надевать с любой стороны стержня. Основные конструктивные элементы:

  • водонепроницаемая защита (на ней делается маркировка);
  • гильза из картона или плотной бумаги;
  • термитная смесь;
  • компоненты экзотермической реакции (припой и флюс);
  • крепление для держателя (крышки).


Основные конструктивные элементы сварочного карандаша
В состав термитной смеси входят горючие компоненты, обеспечивающие необходимую для расплавления припоя и флюса температуру. Когда ее разжигают с помощью спичек, возникает окислительная реакция. На кончике появляется восстановленный жидкий металл под слоем шлака. Когда эти горячие компоненты переносят на поврежденную область, формируется сварочный шов.

В среднем стержнем можно пользоваться порядка 20 секунд. Необходимо соблюдать безопасность: температура в зоне разогрева достигает 3000 градусов. В состав термической смеси могут входить марганцевые стали, легированные: оловом, медью, хромом, никелем, кремнием.

Принцип работы такой же, как у сварки. Отличие в том, что область обработки карандашом – незначительная, затруднено расслоение сплава на металл и шлаки, поэтому образуется хрупкий шов, что-то среднее между сваркой и пайкой. Стержень подходит для экстренных случаев, используется в труднодоступных местах. В качестве эквивалентной замены электродов его рассматривать нельзя.

Читайте также:
Соседство овощей в теплице и смешанные посадки

История возникновения и суть сварки

Изобретению термитной сварки способствовала необходимость в разработке метода соединения металлов без участия громоздкого оборудования. В то же время температура нагрева сторон должна быть достаточно высокой, чтобы проплавить толстые стороны материалов и образовать крепкое соединение.

Бекетов Н.Н. открыл явление называемое алюминотермия. Это процесс, при котором металл восстанавливается благодаря окислам алюминия. Для этого алюминиевую стружку смешивают с оксидом железа. Полученную смесь доводят до температуры 3000 градусов, вследствие чего образовывается сталь и шлак.

Ученый Гольдшмидт впервые смог воплотить эту идею на практике сваривания. Он использовал два металлических бруска, зазор между которыми заполнил горящим термитным порошком. Образовался монолитный шов приемлемого качества, а шлак всплыл на поверхность и разошёлся по сторонам. При этом его отделение было довольно свободным.

Что такое термитная сварка на деле, легко понять после ознакомления с видео. В настоящее время применяют 23% алюминиевой крошки и 77% окиси железа. Грануляция состава не превышает пол миллиметра в диаметре. Поджиг осуществляется специальным запалом. Благодаря горению происходит химическая реакция, высвобождающая большое количество тепла. При этом оксид железа преобразовывается в чистый металл, а второй компонент образует окислы и составляет шлак.

Технология термитной сварки: сфера применения и оборудование

Во всех видах строительства и промышленности широкое применение имеют разные виды сварки, все они имеют индивидуальные отличия, но наиболее нетрудоемкой технологией обладает термитная сварка. После её применения появляется соединение высокой прочности, поэтому такой вид сварочных работ используют для соединения рельс.

Кратко об истории развития

Впервые сварка термическая для ремонта рельс была применена в 1915 году, а уже через 8 лет в столице все трамвайные путепроводы ремонтировались только таким методом, при этом использовался импортный термит. В 1925 году русский инженер Михаил Александрович Карасев запатентовал отечественный термит и организовал его производство в Москве.

Благодаря отечественному термиту, который был намного лучше импортных вариантов, сварка рельс проводилась качественнее, а шов эксплуатировался намного дольше. В результате свыше 100 тысяч стыков на трамвайных путях было восстановлено.

В те далёкие времена ремонт проводился двумя способами: врасклин и комбинированным методом. Первый вариант быстро выходил из строя при постоянной нагрузке, поэтому от него отказались и стали использовать дуплекс — промежуточное литьё с прессованием расплавленного металла.

Качество постоянно улучшалось — количество лопнувших стыков за 10 лет эксплуатации не превышало 0,8%, поэтому аналогичные методы стали применять во время прокладки московского метрополитена. Оригинальная методика стала применяться для сварки стыков труб высокого давления, где использовалась легированная сталь особой прочности. Термиты использовали для ремонта большого диаметра валов и других крупных деталей из металла.

Технологические особенности

Что это такое: термическая сварка это метод, при котором используются порошкообразные смеси на основе алюминия и окалины железа, вместо первого компонента используются и другие оксиды металлов. Благодаря аналогичной смеси в месте сварки происходит реакция мгновенного воспламенения с образованием большой температуры, а расплавленные компоненты занимают свободное место в стыке — получается единое целое.

Интенсивный поток с температурой 2,3—2,7 тыс. градусов действует на кромки деталей таким же образом, как сварочная дуга, а индивидуальной особенностью этого метода является самостоятельное воспламенение термитного патрона из-за наличия в составе молекул кислорода. Поэтому это свойство термитной сварки позволяет применять такую методику в любой среде, даже при полном отсутствии воздуха.

[stextbox В результате воспламенения термита кромки деталей оплавляются, а расплавленный металл из него играет роль присадки, заполняя свободное пространство.[/stextbox]

Разновидности

Сварка термит имеет два основных вида:

  1. Алюминиевотермитныйили тигельный. Второй вариант используется при соединении проводов, а также для создания контуров заземления, он основан на применении смеси железа и алюминия в соотношении 70 к 23. Первый вариант подходит для ремонта рельсовых путей, для прочного соединения конструкций и деталей из чугуна.
  2. Муфельный, когда используют термит на основе магния, при этом он не растекается, а впитывается в расплавленные стыки, образуя бесшовное соединение.

В технике применяются такие способы термитной сварки:

  • Встык, когда свариваемые поверхности основательно зачищаются, оборачиваются термитной плёнкой, а расплавленный металл из тигля заполняет зазор, после этого детали плотно прижимаются торцами.
  • Промежуточный вариант применяют для деталей, которые прочно зафиксированы в нужном ракурсе. Отличается простым исполнением, т. к. расплавленный термит поступает в зазор, где и застывает.
  • Комбинированный — это симбиоз обеих вариантов, успешно применяемый для ремонта рельс, затем стык вторично проваривается сверху.
  • Дуплекс выполняется по методике тигельной сварки, но применяется опрессовка стыков.

Порошок для изготовления термитных патронов (карандашей) состоит из алюминиевой пудры и оксида железа с соотношением 25/75%, вместо алюминия могут использоваться другие металлы: магний, титан, кремний или кальций. Цилиндрические конструкции из спрессованных смесей имеют точную дозировку, готовы к использованию, их легко хранить и транспортировать к месту работы.

Условия проведения

Они предельно простые:

  • заранее просчитывается объем термита, необходимый для полного расплавления стыков и всех участвующих у химической реакции компонентов;
  • при использовании шихты (сыпучая форма термитной смеси) следует убедиться, что все ингредиенты имеют аналогичную консистенцию и перемешены до однородного состояния;
  • температурный импульс должен иметь не менее 1350 °C.

Активная фаза химической реакции продолжается не более 30 секунд: жидкий металл заполняет промежуток, а несгоревшие остатки образуют шлак.

Читайте также:
Тепловая завеса: дверь под воздушной защитой

Основное оборудование

Это тигель, где происходит процесс сгорания термитного патрона или подготовленной смеси, а также выплавка содержащегося металла. В нижней точке конструкции расположен слив, изготовленный из тугоплавкого металла или противоударной керамики. Технологией предусмотрено наличие матриц и форм, чтобы работать с расплавленными составляющими. Такие приспособления выпускаются для одноразового или многоразового использования.

Понадобятся фиксаторы, различные зажимы, а также кислородный резак, чтобы удалить излишки и термические спички для активации патронов.

Использование в быту

Для такого использования применяют карандаш, с температурой горения не ниже 1300 0 C, при соблюдении технологических нюансов получается довольно прочное соединение крупногабаритных деталей. Разнообразие термических смесей позволит домашнему мастеру добиться высокого качества и прочности во время ремонта.

При выполнении работ надо строго соблюдать меры безопасности:

  • обязательна защита лица и рук;
  • при горении термита высвобождается большая тепловая энергия и яркий свет, поэтому нужны затемненные очки.

[stextbox И. Мамонов, образование: ПТУ, специальность: сварщик 6-го разряда, опыт работы с 1999 года: «Не стоит рисковать своим здоровьем и самостоятельно приготовить термитную смесь в гараже или дома — последствия могут быть довольно плачевные».[/stextbox]

Промышленное применение

Для таких целей используются термитные патроны большой мощности, имеющие большую эффективность расплавления, по сравнению с карандашами, поэтому работы проводятся на открытом месте или в объемных помещениях, например, на станции метро. Исполнители находятся на безопасном расстоянии и влияние большой температуры им не грозит.

Например, в электротехнической промышленности применяются мощные инверторы, термостаты и другие аппараты, которые позволяют отслеживать все параметры производственного процесса. Когда производится термическая сварка, то используется усиленная оснастка для закрепления конструкций в нужном положении, тигли из высокопрочного материала, фиксаторы особой конструкции.

Сварка проводов

Неизолированные кабели из металла требуют прочного соединения, а для этого надо выполнить предварительные точные расчеты, так как в месте стыка увеличивается сечение, но снижается электрическое сопротивление. Для таких работ применяется патрон из листовой меди с толщиной не более 1,25 мм, внутри которого находится вкладыши, спрессованные из меди и фосфора.

Правила безопасности

Сам процесс термического соединения металлических конструкций прост в исполнении, но требует неукоснительного выполнения техники безопасности:

  1. Строгие меры для организации хранения патронов и смесей, которые должны находиться в сухих, хорошо отапливаемых складских помещениях.
  2. Нельзя использовать отсыревшие смеси или патроны, так как качество сварки будет снижено.
  3. Условия применения довольно жесткие: температура окружающей среды допускается не ниже +10 °C; места стыковки обезжирить, зачистить до блеска.

[stextbox проведению работ допускаются только опытные исполнители, имеющие специальный допуск.[/stextbox]

Преимущества и недостатки

  • Простое выполнение.
  • Термитные смеси при сгорании образуют металлические композиции, отличающиеся прочностью и надежностью.
  • Оборудование не требует больших затрат электроэнергии, мобильно за счет малого веса и габаритов.
  • перед проведением спайки выполняется ряд подготовительных работ;
  • нет визуального контроля процесса, к работам допускаются только профессиональные исполнители.

Работы проводятся на открытом месте или в помещениях большой площади, так как при сгорании термитные смеси выделяют много тепла и света.

Выводы

Из всех видов сварки термитный метод отличается простым оборудованием, но повышенной опасностью для здоровья исполнителей, поэтому работают только имеющие специальный допуск. Выполнять аналогичные сварочные работы дома нерентабельно и опасно.

Как утеплить фундамент бани разными материалами: пошаговая инструкция

Основание бани должно быть надежным и долговечным, но кроме всех показателей, немало важным, являются теплосберегающие характеристики. Существует мнение, что необязательно тратить время и деньги на утепление фундамента бани, но оно ошибочно. Конечно, парится чаще двух раз в неделю вредно, и можно подольше протапливать парилку, истратив большое количество дров. Но когда основание начнет разрушаться и стены поведет, задумываться о проблеме будет поздно. Не стоит бояться трудоемких и дорогостоящих работ, тем более все можно выполнить своими силами. Как утеплить фундамент бани своими руками при помощи различных материалов, расскажем нашим читателям в сегодняшней статье.

Фундамент бани необходимо утеплять иначе теплопотери будут высокими и протапливать парную придется долго.

Почему важно утеплять фундамент бани?

Существует ряд причин по которым утеплять фундамент бани необходимо:

  • из-за большой разницы температур зимой вовремя протопки бани, на внутренней части основания образуется конденсат, что значительно снижает срок службы конструкции;
  • почва под фундаментом летом в жару все равно сохраняет прохладу, фундамент нагревается только с внешней стороны. От перепада температур образуется конденсат, который будет разрушать фундамент изнутри все лето;
  • в бане с не утепленным фундаментом тепло быстро выветривается и парилку приходится все время подтапливать;
  • зимой пучинистость почвы оказывает разрушительное воздействие на стенки фундамента, утепление смягчит давление;
  • хороший слой теплоизоляции защитит конструкцию от механических повреждений.

В результате, от постоянной влажности и давления, основание начнет медленно разрушаться.

Утеплить фундамент эффективнее снаружи конструкции.

Утеплять фундамент бани можно по цоколю снаружи, изнутри или сразу с двух сторон. Последний способ самый эффективный, но трудоемкий и затратный. Так как баня связана с перепадами температур, не рекомендуем выполнять только внутреннее утепление. Фундамент будет промерзать и быстро разрушится. Выполнять внутреннюю теплоизоляцию можно только в самых крайних случаях, когда внешнее утепление по каким-то причинам недоступно. Эффективность от внутренней теплоизоляции будет, но фундамент останется незащищенным.

Когда с методом утепление определились необходимо правильно подобрать материал.

Какой материал подходит лучше для утепления фундамента

Для утепления фундамента бани можно использовать один из следующих утеплителей:

  • Минвата (стекло, каменная и т. д.) Берут в виде матов, с ней проще работать.
  • Пенополистирол или пенопласт.
  • Насыпные материалы (керамзит, опилки).
Читайте также:
Фактурная краска для внутренних работ, отзывы, фото

Главные требования к утеплителям: не впитывать влагу и не деформироваться под давлением почвы.

Минвата для утепления фундамента

Минеральные плиты использовать для утепления фундамента можно, но так, как они хорошо впитывают влагу и подвержены деформации, их дополнительно защищают стенкой из кирпича или досками. Из минусов можно выделить неприятный запах, который появится если утеплить основание внутри бани, деформация. Кроме всего перечисленного в минвате любят селиться грызуны, которые быстро разводятся и повредят теплоизоляционный слой.

Схема утепления фундамента бани минватой.

К плюсам относятся невысокая цена, высокие теплосберегающие свойства, простота монтажа.

Насыпные утеплители

Керамзит и опилки использовали еще наши деды. Но материалы обладают рядом недостатков:

  • хорошо впитывают влажность;
  • опилки быстро гниют;
  • имеют низкие теплосберегающие характеристики.

Из плюсов, пожалуй, только низкая цена и доступность в любом регионе. Опилки, вообще, можно взять бесплатно на любой пилораме.

Пенопласт или пенополистерол

При утеплении фундамента нередко используют листовой пенопласт. Материал хорошо сдерживает тепло и не боится влаги. Цена на утеплитель низкая, купить его можно в любом строительном магазине. Из минусов можно выделить невысокую прочность материала. Производители выпускают экструдированный пенопласт, но цена на него выше.

Утепление фундамента полистеролом долговечно и эффективно.

Пенополистерол тоже состоит из газовых пузырьков, но структура утеплителя более плотная. Выпускается в виде плит или пены, которую напыляют при помощи специального оборудования под давлением. Метод напыления считается самым эффективным, так как теплоизолирующий слой получается герметичным. Но цена на работы начинается от 600 р./м².

Как утеплить фундамент бани — методы и способы

Способ утепления зависит от конструкции фундамента и от вида грунта на участке. Рассмотрим утепление самых распространенных видов фундамента: ленточного, монолитного, столбчатого.

Теплоизоляция ленточного основания

Утепление ленточного фундамента сразу решает две проблемы:

  • снижается воздействие от пучинистости почвы;
  • снижаются теплопотери через стенки основания.

Работы выполняют следующим образом:

  1. Фундамент освобождают от грунта по всему периметру. Роем траншею глубиной не менее уровня промерзания почвы и шириной 50 см. Уровень промерзания почвы можно узнать в местном геоцентре, для средней полосы России показатель 1,5 м.
  2. Засыпается песочная подушка в 15–20 см. Необходимо увлажнить и утрамбовать песок, как можно тщательнее. Лучше использовать крупнозернистый песок, он меньше уходит в почву.
  3. Фундамент промазывают битумной мастикой в 2 слоя. Гидроизоляции дают просохнуть.
  4. Монтируется утеплитель. Его толщина рассчитывается отдельно для каждого региона, для средней полосы России минвату берут 20 см, пенопласт 15–20 см. Швы пропенивают монтажной пеной. Проще взять пенопласт с Л образными замковыми соединениями, так швы будут более герметичными. Приклеивают пенопласт на специальный клеевой состав и крепежей-грибков.
  5. На углах утеплитель укладывают слоем в 1,5 раза толще, так как теплопотери там самые высокие.
  6. Пенополистирол можно просто сбоку засыпать песком и утрамбовать. Пенопласт и минвату необходимо дополнительно защитить при помощи стены из кирпича в 25 см. Ее просто выкладывают вдоль всего периметра основания.
  7. Сверху делается отмостка от цоколя под углом в 15 0 из бетона. Сверху отмостку можно декорировать керамической плиткой.

Утепление ленточного фундамента готово. Он будет хорошо сдерживать тепло и не подвержен воздействиям пучинистости почвы и влаге. Теплопотери в бане уменьшатся на 45%.

Схема утепления ленточного фундамента.

При невозможности утеплить фундамент снаружи можно выполнить работы изнутри аналогичным образом.

Утепление монолитного основания под баней

При просадочных и заилованных почвах выбирается монолитное основание под баню. Укладывать монолитный фундамент уже лучше на слой гидро- и теплоизолятора. Но если работы не выполнены, можно утеплить уже готовую конструкцию.

Схема утепления монолитного фундамента.

Защита плитного типа утеплителя от жидкого бетона выполняется в зависимости от вида армирования основания. когда армирование выполнено при помощи проволоки и металлических прутов, поверх теплоизоляции устилают пленку ПВХ толщиной не менее 200 мкм. Все стыки проклеивают при помощи двустороннего скотча.

Если армирование выполняется с помощью сварочного аппарата, то поверх утеплителя делают стяжку толщиной не более 15 см из слабого бетонного раствора или цемента.

По стенкам уже готовую конструкцию утепляют аналогично ленточной.

Теплоизоляция столбчатого основания под баню

Сложнее всего утеплить столбчатый фундамент. Свободное пространство под баней проветривается и полы быстро промерзают. Спросите, как утеплить фундамент бани столбчатого типа? Следующими этапами:

  1. Вдоль стен бани роется траншея глубиной в 1,5 м и шириной не менее 50 см.
  2. На дно засыпается песочная подушка, которую поливают водой и трамбуют.
  3. Сверху выкладывается стенка из красного кирпича в половину камня. Стена должна чуть-чуть не доходить до нижнего венца бани. Этот зазор запенивают монтажной пеной.
  4. Стенка промазывается битумной мастикой.
  5. Далее, работы выполняют аналогично утеплению ленточного основания. Столбики при работах тоже необходимо закрыть снаружи утеплителем.

Выполнить работы можно своими руками, но нужно запастись терпением. Подробнее на видео:

Работа трудоемка и требует свободного времени не меньше недели. Придется потрудиться, но зато баню топить будет проще и быстрее. А прослужит парилка дольше, что порадует вашу семью. И пусть пар будет легким, а процедура полезной.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: