長軌鋁熱焊方法
長軌鋁熱焊方法(alnmino-thermitweldingmethodoflongrail)將鋁粉和氧化鐵制成焊劑,點燃后,產(chǎn)生液態(tài)鋼,注入接頭處,所形成的焊接。1924年德國首先把鋁熱焊接方法用于長鋼軌的焊接?,F(xiàn)今鋁熱焊接法已公認為高效、快速的焊接方法。鋁熱焊在中國稱為鑄焊,中國鐵路于1960年開始采用鋁熱焊接法焊接長鋼軌的聯(lián)合接頭。1966年在各鐵路局推廣使用,并在焊劑質量及焊接工藝方面進行了系統(tǒng)的研究與改進。
鋁熱焊接過程是,將配制好的鋁熱焊劑放在特制的坩堝中,用高溫火柴引燃焊劑,產(chǎn)生強烈的化學反應,變成一定高溫的鋼熔液,根據(jù)工藝要求將坩堝底的封口釘打開,讓鋼熔液注入預先安放在鋼軌接頭上的砂型中,將砂型中對接好的鋼軌兩端部熔化鑄成一體,稍待冷卻后即除去砂型,并趁紅熱時對焊頭整形,焊接即告完成。焊接一個接頭需要時間約30min.
鋁熱焊原理是利用鐵的氧化物用鋁熱還原作用。鋁熱焊劑是用還原劑金屬鋁和氧化物(氧化鐵)鐵合金和鐵釘頭等按比例配制而成。鋁在一定的高溫條件下,與氧有較強的化學親和力,它可以從金屬的氧化物中奪取氧,使金屬還原,同時放出一定的熱量(大約1kg鋁焊劑可產(chǎn)生3.55MJ的熱量),將金屬熔化成鐵水,以便澆鑄施焊。鋁熱焊接就是利用這種氧還原的化學反應作用的。它的主要化學反應式為
3FeO+2A1=3Fe+Al2O3+835.3J
Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3+830.2LJ
3Fe3O4+8Al=9Fe+4Al2O3+3237.7J
為了提高鋁熱焊接的質量,在鋁熱焊劑中摻入少量的合金元素,如錳、鈦、鉬及硅等提高焊接材料的硬度和密度。
焊接環(huán)境對焊接質量有較大影響。為保證質量,需要技術熟練的焊工來操作。隨著對焊劑質量和焊接工藝方面的不斷研究和改進,現(xiàn)在鋁熱焊接質量得到了很大提高,還研究出了快速鋁熱焊接方法。