Aluminothermisches Schwei├čverfahren

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Aluminothermisches Schwei├čverfahren

Aluminothermisches Schwei├čverfahren (Thermit-Schwei├čung) (aluminothermic method; proc├ęd├ę aluminothermique; processo alla termite), beruht darauf, da├č ein Gemisch von Aluminium und Metall-Sauerstoffverbindungen, angez├╝ndet, von selbst ohne ├Ąu├čere W├Ąrmezufuhr weiterbrennt, wobei es Temperaturen von ungef├Ąhr 3000┬░ C erzeugt, und unter gleichzeitiger Bildung einer aus Aluminiumoxyd bestehenden Schlacke (Corund) das Metall in reinem, kohlefreiem Zustand ausscheidet.

F├╝r die Werkst├Ątten der Eisenbahnen kommt das Oxyd des Eisens in Betracht, dessen Gemisch mit Aluminium den Namen ┬╗Thermit┬ź tr├Ągt.

Man kann nun je nach der zu leistenden Arbeit entweder nur die durch das Verbrennen des T. erzeugte hohe Temperatur oder au├čer dieser auch noch das gleichzeitig aus dem T. ausgeschiedene weiche, kohlearme und schmiedbare Eisen verwenden. Je nach dem Verwendungszweck ist daher ┬╗T. rot┬ź und ┬╗T. wei├č┬ź (nur zur Erhitzung) oder ┬╗T. schwarz┬ź (zum Aufschwei├čen und Ausbessern) zu w├Ąhlen. Diesem Zweck entsprechend sind auch die zu verwendenden Schmelztiegel (Spezial- und Abstich- oder Spitztiegel) angepa├čt: Erstere werden durch Neigen entleert, w├Ąhrend bei letzteren der Abflu├č der fl├╝ssigen Masse selbstt├Ątig durch eine am tiefsten Punkte des Tiegels vorgesehene ├ľffnung erfolgt.

Die hohe Temperatur des fl├╝ssigen T. allein gelangt bei der Stumpfschwei├čung von Rohren, Rund-, Quadrat- und Profileisen zur Anwendung, wobei die Zuf├╝hrung frischen Materials nicht notwendig ist. Dieses Verfahren wird durch die Eigenschaft der Schlacke, einen hohen Schmelzpunkt zu besitzen, daher jene St├╝cke, die sie ├╝berzogen hat, vor dem Schmelzen durch mit diesen in Ber├╝hrung gelangendes fl├╝ssiges T.-Eisen zu sch├╝tzen, erm├Âglicht. Dementsprechend wird zuerst die Schlacke des durch Verbrennung des T. entstandenen fl├╝ssigen Gemisches in die Form, die die zu schwei├čenden Enden umgibt, gegossen; die Schlacke erstarrt sogleich an den ├Ąu├čeren Fl├Ąchen der Schwei├čst├╝cke sowie an den inneren Wandungen der sie umgebenden Form und sch├╝tzt beide vor der Ber├╝hrung mit dem der Schlacke nachflie├čenden T.-Eisen, das den zwischen den beiden Schlacken├╝berz├╝gen verbleibenden Zwischenraum ausf├╝llt, und durch Abgabe seiner hohen Temperatur die vorher gut aneinander gepa├čten und blank gereinigten Schwei├čstellen auf ihre Schwei├čtemperatur erhitzt, worauf die Schwei├čung durch Aneinanderpressen der zu schwei├čenden Enden erfolgt. Nach dem Erkalten kann das an der Schwei├čstelle anhaftende Eisen sowie die Schlacke durch einen leichten Hammerschlag entfernt werden.

Die vorbeschriebene Eigenschaft der Schlacke bedingt jedoch diese bei der zweiten Anwendungsart des A., in jenen F├Ąllen zu entfernen, in denen es sich nicht nur um die Erhitzung der zu schwei├čenden St├╝cke handelt, sondern wo die Zuf├╝hrung frischen Materials notwendig ist. Dies tritt bei der Ausbesserung von Fehlern (Blasen, Lunkern, Ausbr├Âckelungen, Ung├Ąnzen u.s.w.) der Gu├č- und Schmiedest├╝cke, sowie bei dem Schwei├čen gebrochener und ausgebrochener Stahlgu├č-, Gu├čeisen- und Schmiedebestandteile ein. Bei der Ausbesserung kleiner Fehler wird die fehlerhafte Stelle sauber gereinigt, bis zur Rotglut erw├Ąrmt und sodann mit einer entsprechenden Lehm- oder Sandform von ungef├Ąhr 40 mm H├Âhe umgeben. Hierauf wird das durch die Verbrennung des T. entstandene fl├╝ssige Eisen, jedoch ohne Schlacke, auf die auszubessernde Stelle gegossen. Das nach dem Erstarren auf dieser Stelle etwa ├╝berstehende T.-Eisen kann in noch rotwarmem Zustand leicht mit einem Mei├čel entfernt werden.

Gr├Â├čere teilweise ausgebrochene oder g├Ąnzlich gebrochene St├╝cke werden nach dem A. in der Weise ausgebessert, da├č die ausgebrochenen St├╝cke aus T.-Eisen neu angegossen oder die Bruchstellen mit T.-Eisen ausgef├╝llt und umg├Âssen werden. In allen F├Ąllen mu├č die zu schwei├čende Stelle sowie deren Umgebung mittels Schabern und Drahtb├╝rsten sorgf├Ąltig gereinigt werden. Bei gr├Â├čeren St├╝cken ist die Bruchstelle um 15ÔÇô30 mm zu erweitern, um die Wiedervereinigung dieser St├╝cke nicht nur durch Umgu├č, sondern auch durch Zwischengu├č der Bruchstelle zu erzielen. Diese Erweiterung der Bruchstelle kann durch Auskreuzen oder durch Ausbohren nebeneinander liegender L├Âcher erfolgen, wobei die zwischen den L├Âchern verbleibenden Stege die zu schwei├čenden St├╝cke in ihrer richtigen Lage zueinander erhalten. Es ist jedoch zu beachten, da├č in dem geschwei├čten St├╝ck infolge der beim Schwei├čen auftretenden ├Ârtlichen Erhitzung und nachfolgenden Abk├╝hlung Spannungen auftreten, die zu neuerlichen Br├╝chen neben der Schwei├čstelle f├╝hren und die vorgenommene Ausbesserung zwecklos machen k├Ânnen. Um das Auftreten solcher Spannungen zu vermeiden, empfiehlt es sich, jene Teile des zu schwei├čenden St├╝cks, die in der Schwei├čstelle Spannungen hervorrufen k├Ânnen, mit der letzteren anzuw├Ąrmen oder die Bruchstelle vor der Schwei├čung um jenen Betrag aufzuspreizen, der der rechnerisch festgestellten, beim Erkalten eintretenden Zusammenziehung entspricht. Bei der Schwei├čung von Radspeichen hat sich folgendes Verfahren bew├Ąhrt: Der an die gebrochene Speiche anschlie├čende Felgenkranz wird vor und w├Ąhrend der Schwei├čung beiderseits der Speiche auf Rotglut angew├Ąrmt. Nach erfolgtem reichlichen Eingu├č des T.-Eisens werden, so lange sich der Umgu├č in noch rotgl├╝hendem Zustand befindet, Hammerschl├Ąge in der Richtung der Speiche gegen den Felgenkranz gef├╝hrt, durch deren Ersch├╝tterungen das Entstehen von Spannungen verhindert und ein dichterer Gu├č erzielt wird. Auch k├Ânnen diese Spannungen durch Ausgl├╝hen des geschwei├čten St├╝cks aufgehoben werden.

Das zu schwei├čende St├╝ck ist an der Schwei├čstelle vor der Schwei├čung mindestens auf dunkle Rotglut zu erw├Ąrmen und vor dem Eing├╝sse des T.-Eisens vom Staub sowie von der Oxydschichte zu reinigen. Die Form wird entweder vor dem Erw├Ąrmen der Schwei├čstelle auf diese aufgesetzt, in welchem Fall die Anw├Ąrmung der Schwei├čstelle durch die Abgase eines kleinen Koksofens erfolgt, die durch die Form geleitet werden, oder es wird die Schwei├čstelle vorher im offenen Feuer erhitzt und die Form sodann rasch aufgesetzt. Alle Fugen derselben sind wegen der D├╝nnfl├╝ssigkeit des T.-Eisens gut mit Lehm zu verschmieren.

Man kann die Menge des aus dem T. ausgeschiedenen Eisens (50%) erh├Âhen, indem man dem T. bis 50% linsengro├če St├╝cke Abfallschmiedeeisen oder -stahl zusetzt (Schrot), die vorher durch Ausgl├╝hen vom anhaftenden ├ľl und Schmutz zu reinigen sind. Selbstverst├Ąndlich wird durch diesen Zusatz die Verbrennungstemperatur des T. vermindert und die chemische Zusammensetzung sowie die G├╝teziffer des aus dem T. ausgeschiedenen Eisens beeinflu├čt.

Die folgende Tabelle gibt Aufschlu├č ├╝ber jene Menge des Schrots, die dem T. zugesetzt werden kann:


Aluminothermisches Schwei├čverfahren

Ist es erw├╝nscht, dem T.-Eisen eine stahl├Ąhnliche Zusammensetzung zu geben, so setzt man dem T. bei Stahl-, Stahlgu├č- und Schmiedeeisen-Schwei├čungen, falls sie blo├č eine T.-Menge bis 15 kg ben├Âtigen, 3ÔÇô4% Stahlzusatz (Ferromangansilizit) zu, indem man diesen kurz vor Beendigung der Verbrennung des T. in den Schmelztiegel wirft. Bei gr├Â├čeren T.-Mengen vermischt man das T. vor dem Entz├╝nden mit 3% haselnu├čgro├čen, vorher rotwarm gemachten Ferromanganst├╝cken. Das Mangan wirkt auf das Eisen desoxydierend, gibt ihm gr├Â├čere D├╝nnfl├╝ssigkeit und bewirkt dichteren Gu├č, jedoch auch eine st├Ąrkere Schrumpfung. Bei Schwei├čungen von Gu├čeisen darf dem T. kein Mangan zugesetzt werden, da dieses die Schwei├čstelle sehr hart und jede nachherige Bearbeitung schwierig macht. F├╝r jene Schwei├čungen, bei denen das T. blo├č zur Erhitzung der Schwei├čstelle dient, ist jeder Zusatz selbstverst├Ąndlich ├╝berfl├╝ssig.

Zum Anz├╝nden des T. dient ein Entz├╝ndungsgemisch, das in Form eines flachen H├Ąufchens auf das im Schmelztiegel befindliche T. aufgestreut und durch ein brennendes Sturmstreichholz oder durch Ber├╝hren mit einem gl├╝henden Eisenstab entz├╝ndet wird.

Die Gu├čform, die vor dem Gebrauch gut getrocknet werden mu├č, kann in vielen F├Ąllen der in den Eisenbahnwerkst├Ątten vorkommenden Ausbesserungen ohne Modell nur durch Aufstampfen auf die Bruchstelle und Ausschneiden des f├╝r den Umgu├č n├Âtigen Raumes sowie des Eingusses und des Steigrohres hergestellt werden. Die Luftl├Âcher werden durch Einstechen eines spitzen Stahldrahtes erzeugt.

Die Dimensionen des Umgusses h├Ąngen von dem auszubessernden Material sowie von dem Bruchquerschnitt ab. Die Breite des Umgusses schwankt zwischen 50 und 300 mm, die Dicke desselben zwischen 15 und 50 mm. Die Ausf├╝hrung von Zwischeng├╝ssen ohne Umgu├č ist nicht zu empfehlen.

Der Eingu├č ist bei Schwei├čungen von Ung├Ąnzen und Br├╝chen so anzubringen, da├č das T.-Eisen ├╝ber der Bruchstelle, bei Stumpfschwei├čungen dagegen neben der Schwei├čstelle einflie├čt.

Das Steigrohr ist derart anzuordnen, da├č dessen Oberkante jene des Eingusses ├╝berragt. Es hat w├Ąhrend des Erstarrungsprozesses des eingegossenen Eisens als Vorratskammer f├╝r Material zum Nachflie├čen zu dienen, somit dichteren Gu├č herbeizuf├╝hren und die Bildung von Hohlr├Ąumen zu verhindern. Es ist daher das im Steigrohr vorhandene Eisen nach erfolgtem Eingu├č in fl├╝ssigem Zustand zu erhalten, was durch Nachf├╝llen kleiner T.-Mengen in das Steigrohr und Entfernung der sich in diesem absetzenden Schlacke erreicht wird.

Als Formmaterial wird 50% Eisenberger Klebesand, 40% guter Flu├čsand und 10% Lehm oder Ton oder nur Flu├čsand mit einem Zus├Ątze von 5ÔÇô6% Roggenmehl verwendet.

In den Eisenbahnwerkst├Ątten wird das A. haupts├Ąchlich bei jenen Ausbesserungen angewendet, bei denen es darauf ankommt, das gebrochene St├╝ck so rasch als m├Âglich wieder gebrauchsf├Ąhig zu machen. Es ist bei allen jenen F├Ąllen anwendbar, die auch nach fr├╝her angewendeten Verfahren, jedoch mit gr├Â├čerem Zeitaufwand und geringerer Zuverl├Ąssigkeit ausbesserungsf├Ąhig waren, z.B. bei gebrochenen Feuerkistenrahmen, Untergestellbestandteilen, Radspeichen, verschiedenen Stangen u.s.w.

Das A. kann auch zum Hartl├Âten von Kupfer mit Kupfer und Kupfer mit Eisen verwendet werden. Das f├╝r diesen Zweck zu w├Ąhlende ┬╗Sinterthermit┬ź spaltet sich bei seiner Verbrennung nicht in Schlacke und Eisen, sondern bildet unter Erzeugung von Wei├čglut ein Gemisch von Schlacke und Metallk├╝gelchen, wodurch die zu l├Âtenden St├╝cke auf helle Rotglut erw├Ąrmt werden. Das bei diesem Verfahren anzuwendende Hartlot darf kein Zink enthalten. Das Sinterthermit wird beim Hartl├Âten als 2 mm starkes Blech in d├╝nnen Schichten um die L├Âtstelle herumgelegt und mittels des Entz├╝ndungsgemisches entz├╝ndet. Es empfiehlt sich, zwischen dem Hartlot und dem Sinterthermit eine Zwischenlage von d├╝nnem, ausgegl├╝htem Asbestpapier einzulegen, um ein Vermengen des T. mit dem Hartlot zu vermeiden.

Alter.


http://www.zeno.org/Roell-1912. 1912ÔÇô1923.

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