جوش احتراقی

جوش احتراقی(cad weld)

جوش احتراقی یا جوش کدولد (CAD WELD) نوعی جوش می‌باشد که برای جوشکاری سیم، لوله، صفحه و میله‌های مسی به یکدیگر می‌باشد که تجهیزات آن به سادگی قابل حمل می‌باشد. نحوه کدولد کردن بر اساس استاندارد IPS-C-TP-820 انجام می‌شود. تجهیزات جوش کدولد شامل اجزای زیر می‌باشند:پودر کدول مخلوطی از پودر آلومینیوم و اکسید مس است . وزن پودر با توجه به سایز و نوع سازه انتخاب می‌گردد.

• قالب گرافیتی کدولد که با توجه به نوع اتصال و سایز کابل انتخاب می‌شود. با یک قالب به طور معمول می‌توان 70 تا 100 جوش انجام داد.

• چاشنی انفجار که شامل مقداری گوگرد بوده و برای ایجاد دمای لازم برای ایجاد گرمای لازم برای احتراق به کار رفته و روی پودر کدولد ریخته می‌شود.

• تفنگ احتراق به منظور محترق کردن چاشنی انفجار

• کیت تمیز کننده که برای تمیز کردن قالب گرافیتی از مواد ناشی از ذوب استفاده می‌شود.

مکان استفاده

جوش احتراقی در سیستم ارتینگ ساختمان استفاده میشود.

همان طور که میدانید در سیستم ارت ساختمان,سیم ارت (زرد,سبز)تمام ساختمان به یه سیم مسی با مقطع قطور وصل شده و به داخل چاه ارت میرود در چاه ارت یه صفحه مسی وجود دارد که سیم مسی قطور باید به آن دوخته شود و به ابتدا و انتهای دوخت بست وصل شود و برای اتصال ۱۰۰٪‌ باید سیم را به صفحه جوش داد که بهترین جوش, جوش نقره یا برنج هست و اگر این دو جوش در دسترس نبود از جوش احتراقی(cad weld) استفاده میکنیم:))

درباره ی جوشکاری ترمیت

جوشکاری ترمیت (Thermite Welding)که با نام جوش احتراقی هم شناخته می شود، یک فرآیند جوشکاری حالت مذاب بوده که بوسیله آن دو قطعه فلزی عموما توسط یک واکنش آلومینوترمیک که حرارت بسیار بالایی تولید می کند، بهم جوش داده می شوند. فلز مذاب از واکنش بین اکسید فلز و آلومینیوم که نقش فلز پر کننده را بازی می کند، ایجاد می شود. این فرآیند گرمازا در سال ۱۸۹۸ در آلمان و توسط دکتر Hans Goldschmidt ابداع شد.

این یک فرایند گرمازا واکنش بین اکسید فلز و یک عامل احیاکنند که عموما فلز آلومینیوم می باشد، صورت می گیرد.در این واکنش گرمای بسیار زیادی تولید می شود که گرمای مورد نیاز برای ذوب شدن قطعاتی که قراراست به یکدیگر جوش داده شوند، بدین شکل تامین می شود. واکنش آلومینوترمیت در این فرآیند بر طبق واکنش زیر انجام می شود:

فرمول -۱

عموما واکنشی که در فرآیند جوشکاری ترمیت در خطوط راه آهن کاربرد دارد به صورت زیر است:

فرمول -۲

همچنین واکنشی که در جوشکاری ترمیت قطعات مسی به ریل های فولادی صورت می گیرد عبارت است از:

فرمول -۳

اگر در واکنش های گرمازا، واکنش فقط بین اکسید فلز و آلومینیوم باشد، گرمای زیادی تولید می شود. پلت هایی از برخی فروآلیاژها برای کاهش درجه حرارت واکنش از ۳۰۹۰ به ۲۴۸۰ درجه سانتیگراد به سیستم اضافه می شود. در اصل اضافه کردن این مواد به خاطر ترکیب شیمیایی در جوشکاری اضافه خواهد شد. مقدار موادی که اضافه می خواهد شود، مهم است، زیرا مقادیر بیش از حد، درجه حرارت واکنش را به پایین تر از ۲۰۴۰ درجه سانتیگراد کاهش می دهد که این کار اصلا مناسب این فرآیند نیست. ساختار متالورژیکی ناحیه جوش نیز به ترکیب شیمیایی فلز جوش و نرخ سرد شدن اتصال پس از انجام گرفتن واکنش بستگی دارد.

عکس العمل ترمیت در مقابل گرما

ترمیت به دلیل اینکه در برابر گرمای با دمای پایین تر از ۱۲۰۰ درجه سلسیسوس واکنشی از خود نشان نمی دهد برای کار کردن و انبار کردن آن خطری ندارد. ولی در صورتی که ترمیت را در بوته ی مخصوص آن بریزیم و واکنشی صورت بگیرد، یعنی گرمای با دمای بالاتر از ۱۲۰۰ در جه سانتی گراد به وجود آید، فلز شروع به ذوب شدن می کند. مدت زمان لازم برای سوختن کامل این واکنش ۲۵ الی ۳۰ ثانیه می باشد. اگر آلومینیوم در مخلوط با اکسیژن اکسید آهن تولید کند، اکسید آلومینیوم تشکیل می گردد، که به عنوان یک سرباره عمل نموده و به صورت شناور در بالا قرار می گیرد. گرمایی که باقی مانده است موجب می شود تا آهن از جامد به مایع تغییر حالت دهد، چنانچه این فولاد شروع به ذوب شدن می کند، و به درجه حرارت مطلوب مذاب می رسد، و به محل مناسبی برای آماده کردن مذاب می شود. برای اتصال دو قطعه به یکدگیر، آن دو را تا درجات بالا حرارت می دهند. در نتیجه ی آن دو قطعه به یکدیگر جوش می خورند. سرباره آلومینیوم مایع نیز فوق العاده گرم است، و بیش از آهن گرما نگه می دارد. انجام اینکار موجب می شود تا فرآیند جوش خوردن ریل های آهن تسریع شودو علاوه بر آن تجزیه سرباره مایع که همراه آهن مذاب به قالب جوشکاری وارد شده کمک می کند. زمانی که واکنش خیلی زیاد باشد، می توان آلیاژ هایی که جاذب گاز هستند به آن اضافه کرد تا آهن مذاب را تصفیه کند و ذرات اکسید آهن در آن باقی نماند و خواص و استحکام مشابهی به موادی که قرار است با آن جوش داده شود، داده شود.اين نوع جوشكاري بيشتر شبيه به ريخته گري بوده و اطراف دو قطعه اي كه بايد به هم جوش داده شوند یک قالب گذاشته می شود که در آن فلز مذابی که از طریق این واکنش به وجود آمدند به این قالب هدایت شوند و فلز مذاب پس از سرد شدن داخل قالب جوش شکل بگیرد.

فرآیند ترمیت

انواع ترميت مورد استفاده در صنعت

• ترميت ساده : شامل مخلوط پودر هاي اكسيد آهن و آلومينيوم
• ترميت فولاد كم كربن : شامل ترميت ساده به اضافه پودر فولاد كم كربن يا حتي مقداري پودر منگنز
• ترميت چدن : شامل ترميت ساده به اضافه مقداري پودر فولاد سيليسيوم دار و فولاد كم كربن
• ترميت براي جوشكاري ريل ها : شامل تركيبات ترميت ساده به اضافه مقداري پودر كربن ، منگنز و عناصر آلياژي ديگر به منظور افزايش سختي فلز جوش در ريل
• ترميت براي اتصال كابل هاي برق : شامل پودر هاي اكسيد مس و آلومينيوم .

مراحل جوشكاري ترميت

• دو قطعه فلزی که به یکدیگر جوش داده خواهد شد، به درستی تمیز و لبه آن آماده شده می شود.
• سپس موم به داخل مفصل ریخته به طوری که یک الگوی موم تشکیل شده است که در آن جوش به دست آمده باشد.
• جعبه قالب ریزی و سازه در اطراف شن و ماسه نگه داشته می شود و در اطراف الگوی موم بسته بندی شده، ریختن حوضه، مخروطی و سحر و gating سیستم لازم با دقت بالا انجام می گیرد.
• موم از طریق منفذ ایجاد شده که برای استفاده پیش گرم مفصل ذوب شده است،برای جوشکاری آماده می شود.
• ترمیت مخلوط را در یک بوته قرار می دهیم که از مواد نسوز درست شده است که می تواند در حرارت بالا و فشار زیاد، تولید شده در طی واکنش شیمیایی مقاومت داشته باشد.
• جرقه زن (به طور معمول پراکسید باریم و یا منیزیم) است که در بالای مخلوط قرار داده شده است و با یک میله قرمز فلز داغ یا روبان منیزیم روشن شده است.
• واکنش تقریبا حدود 30 ثانیه طول می کشد و به آهن مذاب فوق العاده گرم داخل حفره قالب آماده در اطراف قسمت جوش اجازه جریان داده می شود.
• اتصال جوش سرد به آرامی صورت می گیرد.
• باز كردن قالب پس از سرد شدن مذاب حاصل از واكنش
• تميزكردن و پرداخت كردن سطح قطعات و اتصال

جوشکاری ترمیت در ریل

کاربرد جوشکاری ترمیت

• جوشکاری خطوط ریلی
• جوش برای صفحه های ضخیم و لوله های جدار ضخیم
• جوش و تعمير ميل لنگهاي شكسته
• جوش و تعمير شاسي ماشين ها
• جوش و اتصال قطعات ريخته گري شده كه بخاطرطول بلند و بزرگ بودن نميتوانند در يك مرحله قالبگيري و ريختگري شوند .
• براي جوش کابل های از جنس مس
• براي جوش و اتصال ميلگردهاي تقويت كننده بتن در سازه ها ساختماني به يكديگر

مزایا و محدودیت های جوشکاری ترمیت

مزایا:

• در قطعات کوچک، پیشگرم کردن لازم نیست.
• مذاب اولیه نقش گرم کننده و شستشو دهنده را بازی می کند.
• سيستم هاي تامين انرژي ( ماند مولد برق و ... ) براي جوشكاري نیاز ندارد و پودر و قالب ها را در هر مكاني میتوان استفاده کرد.
• امکان اتصال قطعات بزرگ نیز با این جوش ممکن است.

محدودیت ها:

• جوش ممکن است گاز (هیدروژن) و آلودگی های سرباره داشته باشد.
• درجه حرارت بالای فرآیند ممکن است موجب تغییر در ساختار دانه در منطقه جوش شود.
• فقط قطعات آهنی (فولاد، کروم، نیکل)امکان جوش داده می باشد.
• نرخ جوشکاری پایین است.