Состав термитной смеси Советский патент 1982 года по МПК B23K23/00 

Изобретение относится к термитной сварке, а именно к составу термитной смеси.

.4 Известны различные термитные смеси, например состав l.J, содержащий следующие компоненты,вес.%:

Алюминий20-22ч

Окись-закись

железа60-63

Окись алюминия 15-20

Основным недостатком этой смеси является отсутствие в составе легковоспламеняющихся горючих компонентов и поэтому большинство из них в начале горения требует значительного предстартового тепловложения дуги или специального переходного со-, става (запала), термитных спичек и т.д..

Наиболее близкой по составу является термитная смесь , содержащая следующие компоненты, вес.%:

12-15

Силикокальций Алюминиевый 17-25 порошок

Селитра натрие18-20вая 20-25

Окись марганца Остальное Плавиковый шпат

Несмотряна то, что в состав известной смеси введено до 20% натриевой селитры (в качестве дополнитель-. ного источника кислорода для интенсификации горения)t она все же имеет высокий температурныйпорог горения (1200-1300 с) и начинает гореть только при нанесении ее на еще незатвердевшую шлаковую корку сразу после

10 сварки.

При сварке открытой дугой (и в защитном газе) наплавленный металл и шлаковая корка охлазкдаются и затвердевают за время, измеряемое секунда15ми, и поэтому даже небольшая задержка при нанесении смеси приводит к тому, что она не зажигается. Высокий температурный барьер начала горения способствует также возможности зату20хания экзотермической реакции при недостатке или быстром отводе тепла.

При сварке под слоем флюса наплавленный металл и шлаковая корка за- . твердевают и охлаждаются значительно

25 медленнее, чем при сварке открытой дугой, но зато в этом случае частицы сварочного флюса могут затруднять соприкосновение экзотермической смеси с нагретым металлом и шлаком и

30 препятствовать ее зажиганию. Высокий температурный порог горения известной смеси и наличие в ее составе 15-30% плавикового шпата, который является инертным балластом в процессе горения, не позволяет осу ществить вторичное дожигание непрореагировавших остатков смеси после сварки. Эти остатки обычно перемеши . Баются с флюсом, частицами шлака и непригодны для вторичного использова ния. Между эм в состйве их теряется большое количество таких дефицитных материалов как силикокальций, ал миниевый порошок и селитра. Еще одним недостатком известной смеси является то, что она состоит из компонентов, резко отличающихся друг от друга по плотности (плотност оксида марганца г/см, плавикового шпата Pi 3,1 г/см, натриевой селитры ,25 г/см алюминиевого V л i / V ч порошка р 1,4 г/см ). и при хранеНИИ, транспортировке, а также при на Ьыпании не. свариваемое изделие проис ходит заметная сегрегация по удельному весу и разделение частиц окислителя и вЬсста.новителя, что еще более снижает реакционную способность Цель изобретения - разработка экзотермической смеси, содержащей в качестве окислителя окись марганца и натриевую селитру, а,в качестве восстановителя алюминие-вый порошок, которая- имела бы низйий температурный порог начала горения, сгорала бы полностью (с образованием небольшого количества золы) и не обладала бы склонностью ихсегрегации. Поставленная цель достигается тем что в состав, содержащий натриевую селитру, алюминий и окись марганца, вводят доевесные опилки, отработанное машинное масло и керосин при сле дующем соотнсяиении компонентов, вес Натриевая селитра Алюминий 4 евесные опилки Отработанное машин12-13ное масло Остальное Окись марганца до 100% Алюминиевый порошок из алюминия вводится в смесь в качестве восстан вителя, натриевая селитра и окись м ганца в качестве окислителя. Поэтом изменяя их соотноиение, в пределах указанных интервалов концентраций можно регулировать интенсивность эк зотермической реакции и количество, выделяемого тепла. Отработанное машинное масло и пр млвочный керосин, являющиеся наибол легковоспламеняющимися ингредиентам (температура вспышки 100-200 С) вво дятся в смесь для снижения температурного порога начала ее горения. Кроме того, хорошо смачивая поверхность частиц смеси и способствуя пр липанию их друг к другу, керосин, и, в особенности, вязкие автотракторные масла устраняют сегрегацию частиц смеси по удельному весу. Древесные опилки легко впитывают керо.син и отработанное масло, легко зажигаются, сгорая с небольшим образованием золы, разрыхляют как саму смесь, так и полукокс, оставшийся после сгорания смеси, что способствует ее удалению с поверхности металла. Для определения оптимального состава экзотермической смеси составлены три смеси ингредиентов, содержащие одно и то же количество, вес.%: натриевой селитрь 19, алюминиевого порошка 16,5, и отличающиеся друг от друга содержанием древесных опилок, равным в смесях А,Б и С последовательно, 22, 23, 5 и 25%, содержанием отработанного, масла, равным в смесях А, Б и С - соответственно 12, 12, 5 и 13%, содержанием керосина, равным соответственно 4, 4,5 и 5%, а также содержанием окиси марганца, составляющим дополнительную до 100% часть в каждой смеси. В таблице сопоставляются теплофизические и технологические свойства предлагаемых смесей с соответствующими свойствами известной смеси. Как видно из таблицы, технологические характеристики предлагаемой экзотермической смеси (температура начала горения, теплообразование и полнота горения, склонность к сегрегации и т.д.) значительно лучше, чем у известной смеси. . Оатимальная добавка легковоспламе няющихся компонентов находится в пределах, %: древесные опилки 22-23,5, отработанН(эе масло 12-12,5 и керосин 4-4,5, так как при дальнейшем увеличении этих компонентов уменьшается содержание в смеси алюминиевого порошка, окиси марганца и селитры, что вызывает, уменьшение количества тепла, образующегося по экзотермической реакции в последующей стадии горения. Наилучшей совокупностью технологических и теплофизических свойств обладает смесь Б. Более высокие теплофизические свойства смеси позволяют значительно уменьшить скорость охлаждения наплавленного и основного металла сварного соединения в интервале критических температур А.-.. Д предотвратить образование в зоне термического влияния сварки хрупких закалочных структур и снизить остаточные напряжения после сварки. Низкая температура начала горения смеси (ниже вместо 1200-1300с для известной смеси) позволяют зажигать смесь от пламени спички и использовать смесь не только для подогрева металла/ сопутствующего и последующего сварке, но и для предвари,тельного подогрева, например, при сварке в зимнее время. Кроме того, связи с введением в ее состав отработанного машинного масла, промывочного керосина и древесных опилок предложенная смесь экономичнее известной смеси.

Технология приготовления предлагаемой смеси не усложняется по сравнению с используемой для приготовления известной смеси.