جوشکاری آلومینوترمیت

واکنش ترمیت در سال ۱۸۹۵ میلادی توسط دکتر هانس گلد اشمیت (Hans Goldschmidt) در آلمان کشف شد و سپس در آمریکا از این واکنش گرمازا برای استفاده در اتصال واگن های قطار استفاده شد و سپس از آن به بعد بود که این روش ، به عنوان یک روش جوشکاری به دنیا معرفی شد. جوشکاری ترمیت یک فرآیند جوشکاری ذوبی است که در آن با استفاده از یک ماده انفجاری که حرارت زیادی ایجاد می کند ،گرمای لازم برای ذوب لبه های ماده و اتصال آنها را فراهم می‌کند. امروز این روش جوشکاری در کاربرد اتصال ریل های راه آهن در کشور های پیشرفته به علت ایجاد مشکلاتی از قبیل اعوجاج های جوشی و عمر خستگی پائین با سایر روش های پیشرفته تر جوشکاری جایگزین شده است ولی هنوز در سایر کشور های کمتر توسعه یافته این روش به علت سادگی و ارزان قیمت بودن کاربرد دارد.

روش انجام این نوع از جوشکاری بسیار شبیه به ریخته گری است که دو قطعه ایی که نیاز است به هم جوش داده شود در درون یک قالب قرار می گیرند و سپس ماده منفجره را به نحوی قرار می دهند که پس از انفجار ، مذاب لازم برای اتصال دو قطعه را فراهم کند.

متداول ترین ترکیبی که برای ایجاد حرارت لازم برای جوشکاری ترمیت است ترکیب اکسید فلز و پودر آلومینیوم می باشد که در نهایت محصول خروجی فلز و اکسید آلومینیوم به علاوه حرارت خواهد بود.

گرما + فلز + اکسید آلومینیوم → پودر آلومینیوم + اکسید فلزی

نحوه جوشکاری ترمیت بدین صورت است که یک قالب در اطراف بخشی که جوش داده می شود تشکیل می‌شود. پس از تشکیل قالب، مواد ترمیت در بوته قرار می گیرد و با استفاده از جرقه مشتعل می شود. یک واکنش گرمازا در بوته رخ می دهد که واکنش آلومینوترمی نامیده می شود. در طول واکنش اکسید فلز یعنی اکسید آهن به آهن تبدیل می شود و اکسیدآلومینیوم تشکیل می دهد. مقدار زیادی گرما تولید می شود. این گرمای تولید شده، آهن و اکسید آلومینیوم را ذوب کرده و آهن مذاب و سرباره اکسید آلومینیوم را تشکیل می دهد سپس فلز مذاب داخل قالب ریخته می شود و وقتی فلز مذاب به مقطع می رسد، با قطعات فلزی که باید به هم متصل شوند جوش می خورد. پس از انجماد، یک جوش بسیار محکم ایجاد می کند.

جوشکاری شیارباریک (Narrow Gap)

تکه مرکزی مهمترین وحساس ترین قطعه در مجموعه سوزن های ریلی است که نقش آن هدایت ناوگان در مسیر انشعابی است. تکه مرکزی یک‌پارچه که از فولاد منگنزی معروف به هادفیلد و به روش ریخته‌گری تولید می‌شود. برای اتصال ریل R260 از جنس فولاد پرلیتی استحکام بالا به تکه‌مرکزی هادفیلد از روش جوشکاری شیارباریک استفاده می‌کنیم. جوشکاری شیارباریک (Narrow Gap) اولین بار در سال 1963 توسط موسسه بتل مموریال آمریکا توسعه داده شد. در طی سال‌های اخیر کشورهای مختلفی در سراسر جهان برای پیشرفت در این روش تلاش‌های متعددی انجام شده است. در این میان ژاپن از علاقمندترین ‌کشور به این روش بود. جوش نرو گپ اولین بار در صنعت ریل در بین سال‌های 1971 تا 1985 در ژاپن و در پروژه ساخت خط نیو توکایدو ترانک (New Tukaido Trunk) و بعد از سال 1970 میلادی در راه آهن برقی آلمان به عنوان یک روش برتر نسبت به جوشکاری ترمیت جهت اتصال ریلها به یکدیگر استفاده شده است.

این جوشکاری به روش SMAW انجام می‌شود. با نزدیک شدن الکترود به ریل، قوس الکتریکی بین ریل و الکترود بوجود می آید که باعث ذوب شدن فلز می‌گردد و پس از ذوب شدن اتصالی مستحکم بوجود می آید.

با توجه به اینکه فرآیند جوشکاری شیار باریک برای اولین بار در اتصال فولاد هادفیلد به فولاد ریل اجرا می‌گردد استاندارد ویژه این کار در منابع مربوطه و مشخصاً برای اتصال تکه مرکزی به ریل موجود نمی‌باشد لذا برای اجرای این اتصال از منابع مختلفی استفاده شده است اما در این میان اصلی‌ترین منبع مورد استفاده برای اجرای فرآیند جوشکاری دستور العمل شرکت ایساب و استاندارد EN که مربوط به اتصال ریل به ریل است، می‌باشد. در واقع استفاده از این نوع جوشکاری جایگزینی برای جوش فلش بات با همان خواص مکانیکی و تحمل فشار است بنابراین جهت تست جوش استاندارد EN 14587-3 که برای تست جوش فلش بات تنظیم شده، استفاده می‌شود.