ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИТНОЙ СВАРКИ Российский патент 2001 года по МПК B23K23/00 

Изобретение относится к сварке металлов плавлением, а именно к устройствам для термитной сварки.

Известно устройство для термитной сварки, содержащее сварочные стержни, образованные путем спекания при температуре 650-700^oС из стехиометрической смеси порошков алюминия и окиси железа и содержащей в качестве добавок ферросилиций, (ферромарганец, титан, вольфрам (патент Швейцарии N 383126, МПК В 23 К 23/00, публ. 1964 г.)
Известен стержень для термитной сварки, состоящий из сопряженных между собой цилиндрических термитных элементов ступенчатой формы (а.с. СССР N 1794615, МПК В 23 К 23/00, публ. 1993 г.).

Известные устройства при их использовании не обеспечивают качественного сварного соединения.

Известно устройство для термитной сварки, выполненное в виде термитного стержня, образованного из термитной смеси и заключенного в цилиндрическую оболочку из негорючего материала (патент РФ N 1833272, МПК В 23 К 23/00, публ. 1993 г.).

Известно устройство для термитной сварки, выполненное в виде сварочного карандаша, содержащего тонкостенный пенал-держатель из горючего материала и тонкостенную трубку, заполненную термитной смесью, при этом пенал-держатель имеет длину не менее длины трубки, а устройство снабжено заглушкой, закрывающей трубку с одного торца, на расстоянии от которого, равном 0,25-0,35 длины трубки, размещен ограничительный упор из горючего материала, причем термитная смесь расположена с противоположной стороны трубки, а пенал-держатель выполнен с возможностью его переустановки на трубке с противоположных сторон до ограничительного упора (патент РФ N 2139174, МПК В 23 К 23/00, публ. 1999 г.).

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала технических средств, используемых при термитной сварке металлов, и создание простого и удобного устройства, обеспечивающего качественную и надежную сварку в различных производственных и бытовых условиях.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

Портативное устройство для термитной сварки содержит заключенный в несгораемую оболочку термитный стержень, выполненный в виде по крайней мере одного цилиндра, спрессованного из термитной смеси, содержащей оксиды металлов, восстановитель и газогенерирующую добавку. Устройство снабжено держателем, содержащим корпус с рукояткой, сменным графитовым наконечником, выполненным с осевым конусным каналом и установленным в корпусе подпружиненным толкателем, при этом термитный стержень с оболочкой установлены в металлической трубке, закрепленной одним своим концом в держателе, оболочка выполнена в виде графитовой втулки, зафиксированной в металлической трубке посредством графитового наконечника, термитный стержень поджат в сторону графитового наконечника посредством подпружиненного толкателя, а термитная смесь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Восстановитель - 10-15
Газогенерирующая добавка - 1-4
Оксиды металлов - Остальное
В качестве восстановителя использован карбид бора, или металлы из группы алюминия, магния, кремния, или силициды металлов из группы железа, титана, кальция, магния, или смесь упомянутых силицидов металлов между собой, или их смесь с карбидом бора или кремния, а в качестве газогенерирующей добавки - карбонаты щелочных металлов или тетрабораты щелочных металлов, или смесь карбонатов и тетраборатов щелочных металлов.

Термитная смесь может дополнительно содержать связующее в виде глицерина в количестве 6 мас.%.

Оксиды металлов термитной смеси могут содержать 0,1-16 мас.% окалины металлов из группы меди, никеля, железа.

Сущность изобретения схематично поясняется чертежом.

Устройство содержит металлическую трубку 1, закрепленную одним концом в держателе, включающем корпус 2 и рукоятку 3, и вставленную в трубку 1 графитовую втулку 4, зафиксированную в трубке посредством сменного графитового наконечника 5 и гайки 6. Во втулке 4 размещен термитный стержень 7, содержащий по крайней мере один цилиндр 8, образованный путем прессования из термитной смеси, состоящей из оксидов металлов, восстановителя и генерирующей добавки, причем в качестве восстановителя термитная смесь содержит карбид бора, или металлы из группы алюминия, магния, кремния, или силициды металлов из группы железа, титана, кальция, магния, или их смеси между собой и с карбидом бора или кремния, в качестве газогенерирующей добавки термитная смесь содержит карбонаты щелочных металлов или тетрабораты щелочных металлов, или смесь карбонатов и тетраборатов щелочных металлов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Восстановитель - 10-15
Газогенерирующая добавка - 1-4
Оксиды металлов - Остальное
Количество цилиндров 8, содержащихся в стержне 7, определяется требуемой длиной свариваемого шва. Стержень 7 поджат во втулке 4 в сторону сменного графического наконечника 5 посредством подпружиненного толкателя 9. Пружинное устройство установлено в корпусе 2 держателя (не показано).

В процессе проведения сварки термитный стержень 7 поджигается, и по мере горения толкатель 9 поджимает цилиндры стержня к наконечнику, обеспечивая непрерывный процесс и создание оптимальной температуры на выходе из графитового наконечника 5.

Цилиндры 8 обладают высокой механической прочностью благодаря тому, что термитная смесь, из которой они изготовлены, хорошо прессуется.

Предлагаемое устройство отработано в опытно-конструкторских работах, проверено на работоспособность в лабораторно-стендовых условиях.

Пример:
Для испытания были изготовлены цилиндры из термитной смеси следующего состава: CuO - 220 г; NiO - 30 г; Fe₂O₃ - 35 г; Al-3 г; B₄C - 10 г; B-5 г; CaSi - 30 г; Na₂B₄O₇ - 4 г. Дополнительно в этот состав добавили 6 мас.% глицерина. Полученный состав прессовали при давлении 300 МПа. Сушили готовые стержни (диаметром 15 мм и длиной 30 мм) в сушильном шкафу при t = 60^oC в течение 1 часа. Готовые стержни поместили в устройство, подожгли и сварили стальные пластины из стали марки Ст.3 с размерами пластин 120 x 50 x 2 мм. После остывания отбили шлак. Шов сварного соединения - гладкий, равномерный.

Сварку производили в стык без разделки и подготовки кромок. Для оценки качества сварки из сваренных пластин вырезали образцы размерами 25 x 50 мм, которые испытывали на растяжение на разрывной машине ЦД-10.

Полученные результаты приведены в таблице.

Предложенное устройство обеспечивает требуемую прочность сварных соединений, их качество и надежность.

Предложенное устройство отличается простотой конструкции и технологичностью изготовления используемых термитных стержней, которые хорошо прессуются и не разрушаются в процессе использования.

Предложенное устройство обеспечивает упрощение процесса сварки, обеспечивает более широкие технологические возможности в части получения горизонтальных, наклонных, вертикальных и потолочных швов, позволяет сваривать конструкции из разных металлов.

Изобретение относится к области сварки металлов плавлением с использованием портативных устройств. Термитный стержень портативного устройства состоит из спрессованной термитной смеси, содержащей восстановитель, газогенерирующую добавку, оксиды металлов, и выполнен в виде графитовой втулки. С помощью подпружиненного толкателя термитный стержень установлен в металлической трубке и поджат в сторону наконечника. Термитная смесь может дополнительно содержать связующее в виде глицерина. Оксиды металлов термитной смеси могут содержать окалину металлов из группы меди, никеля, железа. Такое выполнение устройства позволяет упростить процесс сварки с одновременным обеспечением качественного и надежного сварного соединения. 2 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Портативное устройство для термитной сварки, содержащее заключенный в несгораемую оболочку термитный стержень, выполненный в виде, по крайней мере, одного цилиндра, спрессованного из термитной смеси, содержащей оксиды металлов, восстановитель и газогенерирующую добавку, отличающееся тем, что оно снабжено держателем, содержащим корпус с рукояткой, сменным графитовым наконечником, выполненным с осевым конусным каналом и установленным в корпусе подпружиненным толкателем, при этом термитный стержень с оболочкой установлены в металлической трубке, закрепленной одним своим концом в держателе, оболочка выполнена в виде графитовой втулки, зафиксированной в металлической трубке посредством графитового наконечника, термитный стержень поджат в сторону графитового наконечника посредством подпружиненного толкателя, а термитная смесь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%;
Восстановитель - 10 - 15
Газогенерирующая добавка - 1 - 4
Оксиды металлов - Остальное
при этом в качестве восстановителя использован карбид бора, или металлы из группы алюминия, магния, кремния, или силициды металлов из группы железа, титана, кальция, магния, или смесь упомянутых силицидов металлов между собой или их смесь с карбидом бора или кремния, а в качестве газогенерирующей добавки - карбонаты щелочных металлов или тетрабораты щелочных металлов, или смесь карбонатов и тетраборатов щелочных металлов. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что термитная смесь дополнительно содержит связующее в виде глицерина в количестве 6 мас.%. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оксиды металлов термитной смеси содержат 0,1 - 16 мас.% окалины металлов из группы меди, никеля, железа.