Сварка, резка и пайка металлов

Магниевый термит

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 мА гниевого 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 оварной 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.

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.

, 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.

Существенными недостатками горновой сварки являются: медленность нагрева металла и проистекающая отсюда низкая производительность процесса, сложность процесса осадки, требующего значительной квалификации работающих, недостаточная надёжность получаемого сварного соединения. К этому присоединяется возможность значительного роста зерна, перегрева и пережога металла, ввиду продолжительности процесса нагрева. Малая производительность делает горновую сварку дорогой, а прочность сварного соединения получается пониженной и колеблющейся в широких пределах. Эти причины и объясняют постепенное вытеснение горновой сварки в современном производстве.

Разновидностью горновой сварки являются способы, при которых изделие для нагрева не помещается в специальную печь, а место сварки нагревается специальными сварочными горелками. Методом подобного рода является газопрессовая сварка, рассмотренная в главе III. Место сварки возможно нагревать более дешёвыми промышленными газами, сжигаемыми в смеси с воздухом в специальных горелках. За горелками следует осадочное устройство в форме молотов, производящих проковку шва, прокатных пальцев, сварочных роликов, катящихся по шву, производящих осадку и осуществляющих, таким образом, сварку деталей, чаще всего стальных листов

Указанный метод почти вытеснен другими способами сварки по тем же причинам, что и горновая сварка, производительность мала из-за низкой интенсивности нагрева, а прочность сварного соединения часто недостаточна вследствие возможных непроваров .