СОСТАВ ДЛЯ ТЕРМИТНОЙ СВАРКИ Российский патент 2009 года по МПК B23K35/22 B23K23/00 

Изобретение относится к области сварки металлов плавлением, в частности при термитной сварке-пайке, резке и наплавке металлических конструкций из меди и ее сплавов и стали, и может быть использовано для сварки-пайки, резки и наплавки металлов в быту, при ремонте техники в полевых условиях, при ведении ремонтно-спасательных работ, в условиях монтажа и демонтажа конструкций, на строительстве при ремонте сооружений и механизмов.

Известен состав для термитной сварки, используемый для сварки стальных конструкций, содержащий порошок алюминия, железной окалины, а для сварки медных конструкций в состав входят окись меди и химическое соединение меди и алюминия (см. патент РФ №1833272, МПК В23К 23/00, опубл. 07.08.93 г.). Термитная смесь сформована в цилиндр и помещена в оболочку из негорючего материала.

Известная смесь при расплаве дает недостаточное количество тепла, что ухудшает качество и снижает надежность сварки деталей.

Известен состав для термитной сварки на основе оксида меди с добавками оксидов никеля, олова, марганца, железа и хрома (см. патент РФ №2135340, МПК В23К 35/22, В23К 23/00, опубл. 27.08.1999 г.).

Известный состав используется для сварки-пайки, наплавки, резки металлических конструкций из меди и ее сплавов и стали. Для сварки стальных изделий выделяемого при расплаве термитной смеси количества тепла недостаточно, что приводит к ухудшению качества сварки.

Известен состав для термитной сварки стальных конструкций на основе медного термита, содержащий оксид меди, алюминий, медь и ферромарганец и свинец при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: алюминий - 8,0-8,4; медь - 11,0-11,6; ферромарганец - 12,8-13,3; свинец - 0,2-2,0; оксид меди - остальное (см. патент РФ №2151037, МПК В23К 35/22, В23К 35/24, В23К 23/00, С06В 33/00, опубл. 20.06.2000 г.).

При нагревании свинец быстро окисляется, что препятствует образованию прочного соединения. Кроме того, наличие в составе термитной смеси свинца снижает температуру плавления смеси и повышает вязкость расплава, что снижает надежность и качество приварки.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и качества сварки.

Техническим результатом, достигаемым в результате достижения поставленной задачи, является повышение тепловой энергии расплава термитной смеси.

Поставленная задача достигается тем, что состав медного термита для сварки, содержащий оксид меди, алюминий, медь и ферромарганец, согласно изобретению дополнительно содержит ферросилиций при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

оксид меди - 71,9-65,0;

алюминий - 8,0-9,0;

порошок медный - 11,2-12,0;

ферромарганец - 6,7-10,5;

ферросилиций - 2,2-3,5.

Заявляемая совокупность признаков позволяет за счет использования в составе термитной смеси ферросилиция повысить количество тепловой энергии, выделяемой при горении воспламеняющего элемента, что повышает эффективность горения термитной смеси. Это обусловлено тем, что часть ферромарганца с меньшей температурой плавления заменена ферросилицием, имеющим более высокую температуру плавления.

Кроме того, наличие ферросилиция позволяет получить расплав с большим сопротивлением разрыву, окислению, пределом упругости и текучести. Это позволяет повысить надежность и качество сварного соединения.

Для получения неразъемного соединения деталей термитную смесь подвергают расплаву.

При сгорании термитной смеси происходит обменная реакция по кислороду с выделением значительного количества теплоты. При этом источником теплоты являются входящие в состав термитной смеси металлы и сплавы металлов.

Исследования показали, что наличие в составе смеси для сварки ферросилиция повышает теплоту расплава, способствуя образованию прочного соединения свариваемых деталей.

Это позволяет осуществить простой и высоконадежный способ присоединения выводов оборудования катодной защиты к поверхности трубопроводов.

Заявляемый состав использовался для приварки на стальных магистральных газопроводах, выполненных из труб диаметром до 1420 мм из сталей с толщиной стенки не менее 5 мм с временным сопротивлением разрыву свыше 55 кгс/мм выводов средств электрохимзащиты (ЭХЗ). В качестве выводов ЭХЗ используются прутки из низкоуглеродистых сталей диаметром от 6 до 12 мм.

Для приготовления смеси применялись следующие материалы и сырье:

- порошок оксида меди (II) ГОСТ 16539-79;

- алюминиевая крупка ТУ 48-5-38-78;

- порошок медный электролитический ПМС-Н ГОСТ 4960-89;

- ферромарганец молотый ТУ 14-5-87-77;

- ферросилиций молотый.

Смесь для сварки имеет следующий состав:

оксид меди - 66,7%;

алюминий - 8,4%;

порошок медный - 11,6%;

ферромарганец - 10,1%;

ферросилиций - 3,2%.

Перед сваркой смесь тщательно перемешивается, засыпается в тигель и уплотняется. Подготовленная тигель-форма устанавливается на место приварки. Смесь поджигается термоспичкой. В результате горения смеси выделяемое тепло нагревает свариваемые детали, а расплав заполняет место приварки.

Наличие в составе смеси для сварки ферросилиция обеспечивает высокую температуру теплоту расплава, способствуя образованию прочного соединения свариваемых деталей.

Изобретение сварки может быть использовано при термитной сварке, пайке, резке и наплавке металлических конструкций из меди, ее сплавов и стали в быту, при ремонте техники в полевых условиях, при ведении ремонтно-спасательных работ, в условиях монтажа и демонтажа конструкций, на строительстве при ремонте сооружений и механизмов. Состав для термитной сварки на основе медного термита содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: оксид меди 71,9-65,0, алюминий 8,0-9,0, порошок медный 11,2-12,0, ферромарганец 6,7-10,5, ферросилиций 2,2-3,5. Состав обеспечивает повышение надежности и качества сварки путем увеличения тепловой энергии расплава термитной смеси.

Состав медного термита для сварки, содержащий оксид меди, алюминий, медь и ферромарганец, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ферросилиций при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
оксид меди 71,9-65,0 алюминий 8,0-9,0 порошок медный 11,2-12,0 ферромарганец 6,7-10,5 ферросилиций 2,2-3,5