|
ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) Расплавленная смесь выпускается через дно тигля. Поступающий в форму перегретый расплавленный металл оплавляет основной металл у сварного стыка и сплавляется с ним в одно целое. Термитный шлак, поступающий в форму вслед за металлом, служит лишь для дополнительного подогрева сварного стыка и замедления его охлаждения по окончании сварки. Осадочного давления и применения стяжного пресса не требуется, рельсы остаются неподвижными в процессе сварки. Поэтому возможно, например, сваривать рельсы, уложенные в пути, без их расшивки, что даёт возможность сваривать плети неограниченной длины, вваривать куски рельсов в местах вырезки повреждённых стыков и т. п.
К недостаткам способа промежуточного литья относятся: 1) несколько увеличенный расход термита; 2) образование литой структуры металла в сварном стыке, не уплотняемого осадочным давлением и поэтому склонного к образованию пор и раковин; 3) всё сечение стыка для надлежащего разогрева получает значительный облив, удаление которого, где оно требуется, вызывает известные затруднения. Приходится обрубать и зашлифовывать поверхность катания и боковые грани головки рельса.
При комбинированном способе металл выпускается через дно тигля, заливка жидким металлом ведётся лишь до нижней грани головки рельса (фиг. 183, в), а зашлифованные торцы головок собираются со вкладной пластинкой малоуглеродистой стали. При выпуске жидкой смеси головка заливается шлаком и сваривается давлением при последующей осадке стяжным прессом, в то время как шейка и подошва рельса оказываются сваренными плавлением по способу промежуточного литья. Комбинированный способ является наилучшим и в настоящее время находит преобладающее применение.
Результаты термитной сварки рельсовых стыков достаточно удовлетворительны. Сварка легко осуществляется в полевых условиях. Несмотря на это термитная сварка рельсовых стыков на железных дорогах применяется в ограниченных размерах и в настоящее время почти вытеснена контактной электросваркой. Причиной служит довольно высокая стоимость термитной смеси, дефицитность металлического алюминия, низкая производительность термитной сварки. Этот вид сварки сохранил своё значение для рельсовых стыков трамвайных путей и широко используетря на трамвайных линиях всех городов Советского Союза, так как в условиях города другие методы сварки рельсозых стыков трудно применимы.
Термитная сварка может применяться при ремонте крупных стальных и чугунных деталей. Для чугуна применяется специальный термит со значительным содержанием ферросилиция. Посредством термита можно приливать отломанные части стальных дета-
лей, например зубья крупных шестерён, производить наплавку поверхностей и т. п. Термит даёт возможность изготовлять стальные отливки на месте в любых, даже полевых условиях, что в ряде случаев может представлять практический интерес.
65. МАГНИЕВЫЙ ТЕРМИТ
Алюминиевый термит известен более 50 лет, и его применение в сварочной технике хорошо изучено. Во время второй мировой войны в технику сварки введён магниевый термит. Честь изобретения сварочного магниевого термита принадлежит Советскому Союзу, его разработали сотрудники Центрального научно-исследовательского института железнодорожного транспорта в Москве А. Н. Кукин и А. А. Талыков. Магниевый термит для целей сварки составляется из порошкообразного металлического магния и железной окалины. Сгорание магниевого термита происходит по реакции
4Mg -j- Fes04 = 3Fe -j- 4MgO.
Существенным технологическим отличием магниевого термита является то, что он даёт продукты сгорания не в жидком, а в твёрдом виде. Соотношение составных частей термита подбирается так, что при сгорании он даёт не плавящуюся, а лишь спекающуюся рыхлую пористую массу. Эта масса, занимающая значительный объём, впитывает в себя расплавленное железо, образующееся в результате термитной реакции, причём значительная часть железа
окисляется действием воздуха. Таким образом, продуктом сгорания магниевого термита является спекшаяся рыхлая пористая масса окиси магния, пропитанная железом и его окислами.
Одним из важнейших применений магниевого термита является сварка стальных телеграфных и телефонных проводов воздушных линий связи. Магниевый термит для этой цели изготовляется в виде цилиндрических шашек с осевым каналом для пропуска провода. Размеры и вес шашек определяются диаметром провода, подлежащего сварке. Вес шашки колеблется от 4 г для провода диаметром 3 мм до 16 г для провода диаметром 5 мм. Шашки изготовляются прессованием термитной смеси, смоченной бакелитовым лаком. Шашки получаются достаточно прочными и мало чувствительными к сырости. Шашка имеет выемку с торца для помещения запала или зажигателя, имеющего форму диска (фиг. 185) с отверстием для провода. Запал накладывается на термитную шашку,
легко загорается от пламени спички или другого пламени и зажигает термитную шашку. Концы проводов, аккуратно обрезанные, захватываются специальными клещами. На концы проводов надевается термитная шашка с запалом, и концы проводов приводятся в соприкосновение с таким расчётом, чтобы сварной -стык приходился по середине шашки. Сварщик зажигает запал, шашка быстро сгорает, оставляя муфель из продуктов сгорания, разогретый до ослепительно яркого белого каления. Нажимая на ручки клещей, сварщик производит осадку. По окончании осадки муфель сбивается лёгким ударом. Место сварки имеет усиление, сварка получается весьма прочной и надёжной, она чрезвычайно проста, удобна, производительна и в настоящее время почти полностью вытеснила все способы сварки и пайки проводов на телеграфных и телефонных линиях, где ежегодно расходуются миллионы термитных шашек.
Магниевый термит может найти и другие применения, например, с помощью этого термита можно хорошо сваривать стыки стальных труб небольших диаметров — до 20—50 мм. Магниевым термитом приваривают также контактные соединители к рельсам при болтовых рельсовых стыках на электрифицированных или имеющих автоблокировку железнодорожных линиях. Для приварки соединителей применяется специальный порошкообразный термит особого состава.
66. ГОРНОВАЯ ИЛИ КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА
Горновая или кузнечная сварка известна со времён глубокой древности. Место сварки соединяемых деталей нагревается до сварочного жара, отвечающего переходу металла в пластическое состояние, пригодное для осуществления сварки давлением. Переход в пластическое состояние происходит у разных металлов в различных температурных интервалах. Для малоуглеродистой стали сварочным жаром является температурный интервал 1100—1300°. Свариваемость давлением в пластическом состоянии весьма различна у различных металлов. Отличной свариваемостью обладает малоуглеродистая сталь. С повышением содержания углерода свариваемость быстро падает, и стали с содержанием углерода свыше 0,7% плохо свариваются давлением. Плохо свариваются также многие легированные стали. Чугун практически совершенно не сваривается давлением в пластическом состоянии. Плохой свариваемостью в пластическом состоянии отличаются многие цветные металлы.
Нагрев места сварки может производиться различными источниками тепла. Особенно высоких температур не требуется, и необходимый нагрев может быть получен в различных печах и горнах, отапливаемых твёрдым, жидким или газообразным горючим. Большинство обычных горючих материалов при сжигании их с воздухом в печах надлежащего устройства обеспечивает нагрев, достаточный для получения сварочного жара.
Поверхности свариваемых деталей, даже тщательно зачищенные предварительно, в процессе нагрева обычно значительно окисляются
с образованием слоя окислов, делающих сварку невозможной. Для очистки поверхности сварки от окислов необходимо прибегать к химической очистке, применяя флюсы, образующие с окислами металла легкоплавкие соединения, легко выдавливаемые из стыка в процессе осадки и, таким образом, позволяющие приводить в соприкосновение совершенно чистые поверхности металла.
При нагревании стали образуется железная окалина, состав которой колеблется между окислами FeO и Fe304, достаточно тугоплавкими и не расплавляющимися при температуре белого каления, являющейся сварочным жаром для стали. Эти окислы имеют основной характер, поэтому для их офлюсования или ошлакования, т. е. перевода в легкоплавкие соединения, жидкие при температуре сварки, следует применять окислы кислотного характера, не летучие и достаточно стойкие при температуре сварки. Флюсами при горновой сварке могут служить: бура Na2B407, борная кислота В(ОН)3, поваренная соль NaCl, мелкий речной или кварцевый песок, бой оконного стекла, а также их смеси.
После нагрева и офлюсования места сварки выполняется операция осадки. Осадка должна вызывать значительную пластическую деформацию металла, течение его вдоль поверхностей соединения, способствующее перемешиванию и взаимной диффузии частиц металла соединяемых частей. Величина необходимого удельного давления при осадке зависит от свойств свариваемого металла и температуры нагрева. Чем выше нагрев, тем меньшее требуется давление осадки. Осадка может производиться ручной или механической проковкой места сварки, прессованием, прокаткой. Таким путём может быть получена, например, многослойная листовая сталь. Подобным же образом изготовляется биметалл посредством совместной прокатки разогретых заготовок, например, стали и никеля, углеродистой стали и нержавеющей стали или меди и т. д.
При горновой сварке всегда довольно велика вероятность оставления окислов, окалины и других загрязнений на поверхностях металла, подлежащих сварке. Нагрев до пластического состояния не обеспечивает удаления загрязнений в процессе осадки, в особенности при значительных размерах сечений сварки. Поэтому для повышения надёжности горновой сварки стремятся увеличить поверхность соприкосновения соединяемых частей, с этой целью поверхность перед сваркой соответственным образом подготавливается и разделывается.
Подготовка под горновую сварку стальных листов и стержней показана на фиг. 186. Если осадка производится, например, проковкой таким образом, что она уменьшает сечение металла места сварки, то прибегают к предварительной высадке соединяемых частей. Несмотря на относительную простоту процесса и отсутствие расхода дефицитных материалов, горновая сварка постепенно отходит на второй план, уступая место современным более совершенным и производительным способам сварки. |
