جوشکاری ترمیت (پایان نامه کارشناسی)

پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی
عنوان کامل: جوشکاری ترمیت
دسته: جوشکاری
فرمت فایل: فایل Word ورد 2007 یا 2003 (Docx یا Doc) قابل ویرایش
تعداد صفحات پروژه: 32
______________________________________________________
تعریف جوش ترمیت (ASTM)
نوعی جوش ذوبی می باشد که در آن اتصال دو فلز به همدیگر بعد از گرم شدن بوسیله فلزی با دمای بالا که واکنشی آلومینوترمیک راپشت سر گذاشته انجام می شود وفلز مایع که از واکنش اکسید فلز و Al بدست آمده است به عنوان فلز پر کننده عمل می کند. این پروسه جزء پروسه های Thermochemical Welding می باشدو در گروه Minor Welding Process که دارای استفاده های خاص و موردی می باشند قرار می گیرد.

تاریخچه فرآیند جوشکاری ترمیت
صد و بیست سال پیش 1898 پروفسور دکتر هانس گلداشمیت در شهر اسن آلمان موفق به استخراج فلزات سخت از اکسید آنها بر پایه واکنش احیای اکسید توسط یک احیا کننده مناسب شد. این روش در سال 1920 در جوش ریل تراموا در آمریکا بکار گرفته شد البته در بعضی منابع بکارگیری زودتر این روش در آلمان اشاره شده است. در سال 1933 از جوش ترمیت برای گسترش ریلهای طویل استفاده شد و استفاده از این جوش در مصارف الکتریکی از سال 1938 آغاز شده است. پیشرفتهای این روش در طی جوشکاری ریلها در بخش بعدی آورده شده است.

فرآیند جوشکاری ترمیت
اکسیدهایی که توسط آلومینیوم احیا می شوند واکنش احیا به واکنش آلومینوترمی معروف بوده و این واکنش اساس فرآیند جوشکاری ترمیت می باشد. واکنش آلومینوترمیک مربوط به احیای آهن بصورت زیر نوشته می شود:
Fe¬¬2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe + 760KJ at 2450°C
1Kg (thermite) = 524g (Fe) + 427g (Al2O3) + 181500 cal

در این فرآیند واکنش بین اکسید آهن و آلومینیوم رخ داده و در نهایت مذاب آهن و اکسید آلومینیوم تولید می شود. دمای واکنش 2400 تا 2800 درجه سلسیوس می باشد. مطالعات انجام شده روی مکانیسم واکنش آلومینیوم با اکسید آهن، نشان داده است که این واکنش در دو مرحله یکی در دمای 960 درجه سلسیوس و دیگری در دمای 1060 درجه سلسیوس انجام می شود. در دمای 960 درجه سلسیوس محصولات واکنش Fe2O3 و Al2O3 می باشند که به صورت زیر نوشته می شود:
9Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 6 Fe2O3 + 6FeO

در مرحله بعدی که در دمای 1060 درجه سلسیوس انجام می شود، Fe، FeAl2O4 و Al2O3 به صورت زیر به وجود می آیند:
Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe
3Fe2O3 + 2Al = 5FeO + FeAl2O4

دو مرحله واکنش از نتایج آزمایشات DTA استنیاط می شود که در شکل 1 ارائه شده است. عمده ترین کاربرد فرآیند ترمیت در جوشکاری ریلهاست که در سراسر جهان برای جوشکاری ریل و ایجاد خطوط مداوم استفاده می شود بطوریکه این فرآیند از سال 1906 میلادی برای اتصال ریلها برای ایجاد خطوط طویل و یا تعمیرات آنها استفاده می شده است. در ابتدا از واکنش ترمیت فقط برای گرم کردن دو سر ریل استفاده می شد و آن را به دمای مناسب برای تغییر شکل گرم می رساند.