جوشکاری ترمیت چیست و نحوه اجرای آن چگونه است؟

در دنیای جوشکاری، روش‌های مختلفی برای اتصال فلزات وجود دارد که هر یک ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارند. اما برخی از این روش‌ها به دلیل ماهیت خاص و قدرت فوق‌العاده‌شان، در موقعیت‌های ویژه‌ای به کار می‌روند. جوشکاری ترمیت یکی از این روش‌ها است. این فرآیند با استفاده از یک واکنش شیمیایی گرمازا، حرارت بسیار بالایی تولید می‌کند که قادر به ذوب فلزات سنگین و ایجاد اتصالی بی‌نظیر است.

این مقاله، راهنمای جامع و کاملی است برای کسانی که می‌خواهند بدانند جوشماری ترمیت چیست؟ اگر به دنبال پاسخی برای این سوال هستید که جوشکاری ترمیت چیست؟ و چگونه انجام می‌شود، در جای درستی قرار دارید. در این مقاله، به بررسی انواع روش‌ها، مزایا و معایب و نکات کلیدی اجرای این نوع جوشکاری خواهیم پرداخت.

جوشکاری ترمیت چیست؟

جوشکاری ترمیت (Thermit Welding)، یک فرآیند جوشکاری شیمیایی است که با استفاده از یک واکنش گرمازا بین پودر فلزی و یک اکسید فلزی انجام می‌شود. این فرآیند، حرارت بسیار بالایی (حدود ۲۴۰۰ درجه سانتی‌گراد) تولید می‌کند که قادر به ذوب فلزات و ایجاد یک جوش مذاب است. واکنش اصلی در جوشکاری ترمیت بین پودر آلومینیوم و اکسید آهن (Fe₂O₃) است که منجر به تولید آهن مذاب و سرباره آلومینیوم می‌شود. این روش جوشکاری به دلیل عدم نیاز به منبع انرژی خارجی و توانایی جوشکاری قطعات سنگین، در صنایع خاصی مانند راه‌آهن و فولادسازی بسیار کاربردی است.

تاریخچه و نحوه کشف جوشکاری ترمیت

جوشکاری ترمیت فرآیندی با قدمت تاریخی است. این روش در سال ۱۸۹۵ توسط “هانس گولدشمیت” کشف شد و در ابتدا برای تولید فلزات خالص به کار می‌رفت. با گذشت زمان، گولدشمیت به پتانسیل این واکنش برای جوشکاری فلزات پی برد. او دریافت که حرارت بسیار بالای تولید شده در واکنش ترمیت، می‌تواند برای ذوب و اتصال قطعات فلزی سنگین استفاده شود. این کشف، انقلابی در صنعت جوشکاری و به‌خصوص در ساخت و نگهداری خطوط راه‌آهن ایجاد کرد. از آن زمان به بعد، جوشکاری ترمیت به عنوان یک روش مطمئن و کارآمد برای اتصال ریل‌ها و قطعات سنگین فلزی شناخته شد و تکامل یافت.

انواع جوشکاری ترمیت و کاربرد آن‌ها

جوشکاری ترمیت در طول زمان به روش‌های مختلفی تقسیم شده است که هر کدام برای کاربردهای خاصی بهینه شده‌اند. این تقسیم‌بندی بر اساس نوع مواد ترمیت و نحوه اجرای فرآیند انجام می‌شود. شناخت این انواع به شما کمک می‌کند تا بهترین روش را برای پروژه خود انتخاب کنید.

ترمیت ساده (Simple Thermit)

این روش ابتدایی‌ترین نوع جوشکاری ترمیت است. در این فرآیند، مخلوط ترمیت در یک ظرف ذوب (Crucible) قرار داده شده و واکنش آغاز می‌شود. حرارت تولید شده باعث ذوب مخلوط و تبدیل آن به فلز مذاب و سرباره می‌شود. این فلز مذاب سپس به داخل قالب ریخته شده و قطعات را به یکدیگر متصل می‌کند.

ترمیت با تزریق فلز (Pressure Thermit)

در این روش، پس از واکنش ترمیت، فلز مذاب با فشار به داخل قالب تزریق می‌شود. این فشار باعث می‌شود که جوش با کیفیت‌تری ایجاد شده و تخلخل‌ها به حداقل برسند. این روش برای جوشکاری قطعاتی که نیاز به مقاومت مکانیکی بالایی دارند، مانند میلگردها و قطعات ماشین‌آلات سنگین، بسیار مناسب است.

ترمیت با تزریق فلز به صورت دستی (Semi-Automatic Thermit)

این روش ترکیبی از سادگی ترمیت ساده و دقت ترمیت با تزریق فلز است. در این فرآیند، مواد ترمیت در یک کوره ریخته‌گری کوچک قرار داده شده و پس از واکنش، فلز مذاب به صورت دستی یا نیمه‌خودکار به داخل قالب هدایت می‌شود. این روش برای جوشکاری قطعات متوسط‌سنگین به کار می‌رود.

مزایا و معایب جوشکاری ترمیت

هر روش جوشکاری دارای مزایا و معایب خاص خود است و جوشکاری ترمیت نیز از این قاعده مستثنی نیست. شناخت دقیق این موارد به شما کمک می‌کند تا تصمیم بگیرید که آیا این روش برای پروژه شما مناسب است یا خیر.

مزایای جوشکاری ترمیت

• استحکام بسیار بالا: جوش حاصل از جوشکاری ترمیت به دلیل ساختار متالورژیکی خود، بسیار محکم و مقاوم است.
• عدم نیاز به منبع انرژی خارجی: واکنش ترمیت خودبه‌خود گرمازا است و نیازی به برق یا گاز ندارد. این ویژگی، آن را برای جوشکاری در مناطق دورافتاده بسیار کاربردی می‌کند.
• مناسب برای قطعات سنگین: این روش برای اتصال قطعاتی با ضخامت بالا و وزن زیاد، مانند ریل‌های قطار، بسیار مناسب است.

معایب جوشکاری ترمیت

• عدم کنترل دقیق: کنترل فرآیند جوشکاری ترمیت به دلیل ماهیت شیمیایی آن دشوار است و دقت کمتری نسبت به روش‌هایی مانند جوشکاری TIG دارد.
• ایمنی: واکنش ترمیت بسیار پرحرارت و خطرناک است و نیاز به رعایت نکات ایمنی بسیار سخت‌گیرانه‌ای دارد.
• هزینه: مواد ترمیت معمولاً گران هستند و این روش ممکن است برای پروژه‌های کوچک مقرون‌به‌صرفه نباشد.

بیشتر بخوانید:  جوشکاری سربالا چیست؟

نحوه اجرای جوش ترمیت + مراحل کامل اجرا

اجرای جوشکاری ترمیت یک فرآیند دقیق و چند مرحله‌ای است که باید با دقت و نظم انجام شود. هر مرحله از این فرآیند، برای اطمینان از کیفیت نهایی جوش حیاتی است.

1. آماده‌سازی قطعات: ابتدا، لبه‌های قطعاتی که قرار است جوش داده شوند، باید کاملاً تمیز و عاری از هرگونه آلودگی، زنگ یا روغن باشند.
2. نصب قالب: یک قالب نسوز در اطراف محل اتصال قطعات نصب می‌شود. این قالب، محل نگهداری فلز مذاب و شکل‌دهی به جوش است.
3. قرار دادن مخلوط ترمیت: مخلوط ترمیت (پودر آلومینیوم و اکسید آهن) در یک ظرف ذوب بالای قالب قرار داده می‌شود.
4. شروع واکنش: واکنش با استفاده از یک فتیله یا یک جرقه کوچک آغاز می‌شود.
5. ریختن فلز مذاب: پس از پایان واکنش و تولید فلز مذاب، آن به داخل قالب ریخته می‌شود و قطعات را به یکدیگر متصل می‌کند.
6. خنک‌کاری و تمیزکاری: پس از خنک شدن کامل جوش، قالب برداشته شده و جوش تمیزکاری می‌شود.

در سایت sciencedirect در این رابطه اینگونه آمده است:

Thermit welding should not be used for structures that contain or have contained flammable or combustible liquid. The following are to be noted:

Connections of test lead wires to the structure must be installed so that they remain mechanically secure and electrically conductive. Care should be taken to ensure that cables and connections are not damaged during backfilling. Sufficient cable slack should be provided to avoid strain.

جوشکاری ترمیت نباید برای سازه‌هایی که حاوی یا در گذشته حاوی مایع قابل اشتعال یا اشتعال بوده‌اند، استفاده شود.
نکات زیر باید مورد توجه قرار گیرد:
1. اتصالات سیم‌های رابط آزمایش به سازه باید طوری نصب شوند که از نظر مکانیکی ایمن و از نظر الکتریکی رسانا باشند. باید دقت شود که کابل‌ها و اتصالات در حین خاکریزی آسیب نبینند. برای جلوگیری از کشیدگی، باید کابل‌ها به اندازه کافی شل باشند.

تجهیزات و مواد مورد نیاز برای جوشکاری ترمیت

برای انجام فرآیند جوشکاری ترمیت به صورت صحیح و ایمن، نیاز به تجهیزات و مواد خاصی دارید. این تجهیزات، از یک واکنش شیمیایی گرمازا برای اتصال فلزات استفاده می‌کنند.

لیست تجهیزات و مواد

• مخلوط ترمیت: پودر آلومینیوم و اکسید آهن در نسبت‌های مشخص.
• ظرف ذوب (Crucible): ظرفی نسوز برای نگهداری و آغاز واکنش ترمیت.
• قالب‌های نسوز: قالب‌هایی که اطراف محل اتصال نصب می‌شوند و شکل جوش را تعیین می‌کنند.
• فتیله اشتعال: برای آغاز واکنش ترمیت.
• ابزارهای ایمنی: لباس و عینک محافظ، دستکش و ماسک تنفسی برای محافظت در برابر حرارت و دود.

سخن پایانی

جوشکاری ترمیت، یک روش قدرتمند و منحصربه‌فرد برای اتصال قطعات سنگین فلزی است. این روش، با بهره‌گیری از یک واکنش شیمیایی، توانایی ایجاد جوش‌هایی با استحکام فوق‌العاده بالا را دارد که در بسیاری از روش‌های دیگر جوشکاری قابل دستیابی نیست. با این حال، به دلیل ماهیت پرحرارت و خطرناک، رعایت نکات ایمنی و اجرای دقیق فرآیند از اهمیت بالایی برخوردار است.

امیدواریم این مقاله توانسته باشد به تمامی سوالات شما در مورد جوشکاری ترمیت چیست؟ پاسخ دهد و اطلاعات مفیدی را در اختیار شما قرار دهد. اگر سوالات بیشتری دارید، می‌توانید در بخش نظرات با ما در میان بگذارید.

سوالات متداول

1. جوشکاری ترمیت برای چه فلزاتی مناسب است؟

جوشکاری ترمیت عمدتاً برای جوشکاری فلزات آهنی مانند فولاد و به‌ویژه برای اتصال ریل‌های قطار استفاده می‌شود. البته با تغییر در ترکیب مواد ترمیت، می‌توان از این روش برای جوشکاری فلزات دیگری مانند مس نیز استفاده کرد.

2. آیا می‌توان از جوشکاری ترمیت در فضاهای بسته استفاده کرد؟

به دلیل تولید دود و حرارت بسیار بالا، استفاده از جوشکاری ترمیت در فضاهای بسته توصیه نمی‌شود. این فرآیند باید در محیطی با تهویه مناسب و با رعایت کامل نکات ایمنی انجام شود.

3. آیا جوش ترمیت از جوشکاری قوسی (SMAW) قوی‌تر است؟

جوش حاصل از جوشکاری ترمیت به دلیل اینکه یک جوش ریخته‌گری است و از فلزات مذاب برای پر کردن فضا استفاده می‌کند، معمولاً دارای ساختار یکپارچه‌تر و استحکام بالاتری نسبت به جوشکاری قوسی است. البته این موضوع به کیفیت اجرای هر دو روش بستگی دارد.