Termit(Alüminotermit) Kaynağı Nedir? Nasıl Yapılır?

0

Alüminotermit  kaynak genellikle termit  kaynağı  olarak bilinir.  Kaynak için gerekli metaller arasında kaynaşma olarak da adlandırılan erime ve birleştirmeyi üretmek için katı veya parçacıklı malzemelerin aşırı derecede egzotermik kimyasal tepkimelerinden gelen ısıyı kullanır.

Çoğu zaman, kullanılan reaksiyonlar, düşük ısı oluşumlarına sahip oksitler ve oksitlendiğinde yüksek ısı oluşumlarına sahip olan metalik indirgeme maddeleri olmakla birlikte, iki metalin veya bir metalin ve bir metal olmayan bileşiminin (örneğin H, C, O, N, B, Si, S veya Se) kombinasyonlarıdır. Aynı zamanda yüksek bir oluşum ısısına sahip bir bileşik üretmek üzere ekzotermik olarak reaksiyona girecek olan bileşimler de kullanılabilir. Her iki durumda da, reaksiyon ürünlerinin fazla oluşma ısısı, kaynağın üretilmesi için enerji sağlar.

Örneğin demir veya bakırın ince bölünmüş alüminyum ve metal oksitleri harici bir ısı kaynağı vasıtasıyla harmanlanır ve ateşlenirse alüminotermik reaksiyon aşağıdaki genel reaksiyona göre ilerleyecektir :

Metal oksit + alüminyum = alüminyum oksit + metal + ısı

Reaksiyon böylece ekzotermiktir ki serbest bırakılan ısı, bir reaksiyon ürünü olarak sıvı halde oluşan metalle sonuçlanır. Kaynak üretmek için kullanılan en yaygın termit reaksiyonları şunlardır:

bazı termit kaynağı reaksiyonları
bazı termit kaynağı reaksiyonları

Reaksiyonlar egzotermik(ısı veren) olduğu için ΔH değeri (-) dir.

Termit  kaynağında genellikle uygulandığı şekliyle reaksiyon, hizalanmış ve bitişik olan bağlantı elemanları etrafındaki bir kalıp üzerine yerleştirilmiş bir sistemde gerçekleştirilir. Reaksiyon gerçekleştikten sonra, katı AI, O’dan daha yoğun olan erimiş metal ürünü, yerçekimi etkisi altında kalıba dökülür ve bir kaynak yaratmak için derzin içine atar. Reaksiyonun devam etmesine yardımcı olmak için, özellikle büyük miktarda reaktan ve yapılacak büyük kaynaklarda, kalıp sıklıkla ön ısıtmaya tabi tutulur.

Termit  kaynağı için tipik bir düzenleme  aşağıdaki şekilde şematik olarak gösterilmekte olup burada donatı  çeliği yatay veya dikey doğrultuda kaynak yapılmaktadır. Bu ve çelik demiryolu raylarının ve ağır bakır elektrik kabloları  bu sürecin ortak uygulamalarıdır.

yatay ve dikey termit kaynağı şematik gösterim
yatay ve dikey termit kaynağı şematik gösterim

Bu tür reaksiyonlardan kaynaklanan teorik maksimum sıcaklık, reaksiyon termodinamiğinden hesaplanabilirken, elde edilen gerçek maksimum sıcaklık, reaksiyonun adyabatik olarak gerçekleşmediği için daha az hassas olur.

En yaygın reaksiyon  ;   Fe3O4 + 2 Al  → Fe + Al2O3   maksimum teorik sıcaklık yaklaşık  3200 ° C (5800 ° F) ‘dır.

Gerçek maksimum sıcaklık, çeşitli kayıplardan dolayı muhtemelen 2200 ° C ile 2400 ° C arasında değişse de, erimiş metal ürününde yüzeylerin erimesine neden olacak kadar aşırı ısınma vardır. Böylece gerçek bir kaynak üretilir.

Daha yakın zamanlarda,  Merzhanov’ub  çalışmasının sonucu olarak; (1972), Rusya’da bir dizi egzotermik reaksiyon incelenmiş ve reaksiyonun yüzey üzerinde paketlenmiş reaktan içinde gerçekleşmesine neden olarak yüzey kaynaklama veya üst üste binme işlemi gerçekleştirmek için kullanılmış ve reaksiyonun katmanlar arasında sandviç şeklinde reaksiyona girmesine neden olarak kaplama . Refrakter oksitler, karbitler, nitritler, karbonitritler, boritler, silisitler ve diğer mononoksit seramiklerin yanı sıra intermetalikler (örneğin alüminitler) üretmek için reaksiyonlar incelenmiştir  ve seramikleri birbirlerine ve metallere katılma potansiyeli görülmüştür.

Önceki prosesler, ekzotermik kaynak işlemleri olarak sınıflandırılırken, ikincisi, ekzotermik lehimleme prosesleri olarak sınıflandırılır; fark, kaynak olarak düşünülmesi gereken, alt tabakanın erimesinin olup olmadığıdır. Prosesin gerçekleşebileceği yayılma ve eşzamanlı modlardan ötürü bu proseslerin alternatif isimleri şunlardır: kendiliğinden yayılmakta olan yüksek sıcaklık sentezi (SHS) ve yanma sentezi (CS).

termit kaynağı ile rayların kaynaklanması
termit kaynağı ile demiryolu raylarının kaynaklanması

Yukarıda bulunan potaya manyetit (Fe3O4) ve alüminyum (Al) toz halde atılır ve reaksiyondan oluşan ısı ile metal erğiyerek kaynak gerçekleşir.

YAZIYI PAYLAŞABİLİRSİNİZ
Metalurji ve Malzeme Mühendisi. Bilim ve teknoloji meraklısı.

Yazı hakkında düşüncelerinizi ve sorularınızı yazabilirsiniz...