铝热焊：原理、工作、设备、应用、优缺点
今天我们将了解铝热焊，原理，工作，设备，应用，优缺点。铝热焊是一种液态焊接工艺，其中通过熔化母材或应用液态填充材料形成金属与金属接头。这种焊接进一步分类为化学焊接工艺，因为熔化母材或填充材料所需的热量是通过放热化学反应来实现的。 “铝热剂”一词用于金属铝和氧化铁按 1:3 的比例混合。这一工艺是由 Goldschmidt 于 1898 年发现的。这种焊接主要用于焊接铁路和电连接器。
铝热焊接：
原理：
正如我们所讨论的铝热焊接是一种液态化学焊接工艺，其中接头的形成发生在熔融状态。实际上，它是焊接和铸造的结合 在此过程中，铁水浇注在焊接板上并使其凝固以形成永久牢固的接头。铁的熔融状态在没有外部加热或传统炉子的情况下产生，因此这被视为焊接过程。在这种焊接类型中 , 铝和氧化铁的混合物以 1:3 的重量比使用。该混合物的化学反应如下。
设备的：
食堂坩埚：
氧化铁和铝的铝热剂混合物在坩埚中反应。该坩埚由石墨或其他合适的食堂材料制成，可承受摄氏3000度左右的温度。坩埚底部有一个浇口，用于排出熔融金属。由于密度差，氧化铝形成的熔渣漂浮在熔融金属上，从那里去除。
铝热剂混合物：
铝和氧化铁按适当比例混合而成的混合物称为铝热剂混合物。铝与氧化铁的重量比约为1:3。在铜铝热焊中使用氧化铜与铝的混合物。
模具：
在铝热剂中，焊接模具由石墨或沙子制成。石墨模具是用于制作各种类似接头的永久性模具。砂模用于每次接头设计不同的地方。为了制作砂模，使用蜡模。该模具围绕需要焊接的部分制作。它接收熔融金属。模具包含流道、冒口、浇注系统、热开口等，与铸造中使用的相同。
蜡型：
蜡模用于在焊接工件周围制作砂模。沙子在蜡模周围夯实，制成沙模。在适当的捣打动作后，模具被加热，通过熔化去除蜡模。
成型烧瓶：
砂模在型箱中形成。在焊接腔周围形成的蜡模放置在烧瓶的中间。型砂冲入砂箱制成砂型。
模具手柄夹：
这是一个夹具，用于将型箱固定在焊接板周围。
点燃粉末：
为了点燃铝热剂混合物，这种混合物的预热是必不可少的，这是通过点燃粉末来完成的。它是一种高度易燃的粉末，可以达到1300摄氏度的最高温度，这是启动铝热反应所必需的。
工作：
现在我们知道了铝热焊的基本原理和基本部件。铝热焊接类似于铸造过程，其中金属的熔融状态是由化学反应产生的。其工作可概括如下。
- 首先将需要焊接的两个工件清洗干净。
- 现在在焊缝周围创建了蜡模。
- 在模具手柄夹的帮助下，将一个造型箱固定在接头周围。这个蜡模位于造型箱的中间。
- 现在型砂在蜡模周围撞击形成模具，熔融金属将在其中浇注。这个模具包括所有必要的部件，如流道、冒口、浇注盆、浇注系统、蜡开口模式等与铸造中涉及的相同。
- 现在加热此模具以去除蜡模。蜡
熔化并从砂模底部准备的蜡模出口流出。 - 现在铝热剂混合物被放入坩埚中。点燃粉末放在混合物上。这种混合物被镁带点燃。
- 这将开始铝热反应，释放出大量热量。该反应形成熔融状态的铁，从坩埚流向砂模。
- 这种熔融金属填充焊缝腔并熔化母材以形成永久接头。这将允许冷却。适当冷却后，将烧瓶从接头中取出。
- 取出砂箱后，进行机加工以去除焊接毛刺或其他多余金属。
通过以下视频可以轻松理解这项工作。
应用：
- 多用于现场焊接铁路。
- 在引入电渣焊之前用于焊接厚板 .
- 它们用于修复重型铸件。
- 用于焊接铜线接头。
- 用于制作大型船舶等结构接头
- 用于无电源的管道、厚板等连接处。
优缺点：
优点：
- 过程简单易行。
- 低设置成本。
- 金属接合率高。
- 铝热焊接可以在无法铸造的地方进行。
- 这个可以在没有电源的地方使用。
缺点：
- 它用于有限的金属，如铁和铜。
- 焊接轻件不经济。
- 高度依赖环境条件，如水分含量、工件对齐等。
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图片来源：https://www.slideshare.net/nageshkhandre/thermit-welding-nmk
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