Bei der Reduktion von Eisenoxiden erzeugt die exotherme Reaktion ausreichend Energie, um die Reaktionsprodukttemperatur auf über 3.000 ° C zu erhöhen, bei der sowohl das Metall als auch das Aluminiumoxid flüssig sind:
| Eisenoxid | + | Aluminium | > | Aluminiumoxid | + | Eisen | + | Hitze |
| 3FeO | + | 2Al | > | Al2O3 | + | 3Fe | + | 880 kJ |
| Fe2O3 | + | 2Al | > | Al2O3 | + | 2Fe | + | 850 kJ |
Der Prozess wurde zuerst verwendet, um die thermische Energie zur Verfügung zu stellen für ein Verfahren zum Schmiedeschweißen von Schienen im Jahr 1899, als in der Essener Straßenbahn eine Reihe von Schweißverbindungen eingebaut wurden. Das Verfahren wurde erstmals in Großbritannien zum Schweißen von Straßenbahnschienen verwendet, die 1904 in Leeds installiert wurden.
Eine Weiterentwicklung, die zur Zugabe von Legierungselementen zur basischen aluminothermischen Reaktion führte, erzeugte einen Stahl mit einer kompatiblen Metallurgie zu den Grundschienen, wodurch ein vollständiges Schmelzschweißverfahren entwickelt werden konnte. Während frühe Schweißnähte durch Gießen des Thermit-Stahls in handgefertigte Formen hergestellt wurden, die die beiden miteinander zu verbindenden Schienen umfassten, Die nachfolgende Entwicklung führte zur Einführung vorgeformter feuerfester Formen, die für bestimmte Schienenprofile entwickelt wurden.
Während das grundlegende aluminothermische Verfahren immer noch das Herzstück der Thermit-Schweißverfahren bildet, hat die kontinuierliche Entwicklung in Verbindung mit moderner Produktionstechnologie, statistischer Prozesskontrolle und Qualitätssicherung zu Prozessen geführt, die den Serviceanforderungen moderner Hochgeschwindigkeits- und Hochachslastbahnsysteme mehr als gerecht werden.
- Konventionelle „Flachboden“ – oder „Vignole“ -Schienen
- Spezialschienen
- Gerillte Straßenbahnschienen
- Schwere Kranschienen
- Elektrische Stromschienen
Darüber hinaus sind Produkte für spezielle Arten der Gleisunterstützung erhältlich, begrenzt die Breite der Schienen umgebungseinschränkungen und zum Verbinden von Schienen unterschiedlicher Art oder mit unterschiedlichem Verschleiß.
Der Prozess des Thermit-Schweißens
Das Thermit-Schweißen ist ein effektives, hochmobiles Verfahren zum Verbinden schwerer Stahlkonstruktionen wie Schienen. Im Wesentlichen ein Gießverfahren, Der hohe Wärmeeintrag und die metallurgischen Eigenschaften des Thermit-Stahls machen das Verfahren ideal zum Schweißen von hochfesten Stählen mit hoher Härte, wie sie für moderne Schienen verwendet werden.
Das Thermit-Schweißen ist ein qualifiziertes Schweißverfahren und darf nicht von Personen durchgeführt werden, die nicht dafür geschult und zertifiziert wurden.
Für jeden unserer Prozesse werden detaillierte Bedienungsanleitungen bereitgestellt, aber die Schweißverfahren bestehen alle aus 6 Hauptelementen:
1- Zwischen den beiden Schienen muss ein sorgfältig vorbereiteter Spalt erzeugt werden, der dann mit Geraden genau ausgerichtet werden muss, um sicherzustellen, dass die fertige Verbindung perfekt gerade und eben ist.
2- Vorgeformte feuerfeste Formen, die so hergestellt werden, dass sie genau um das spezifische Schienenprofil passen, werden um den Schienenspalt geklemmt und dann in Position abgedichtet. Ausrüstung für das Lokalisieren des Vorwärmbrenners und des Thermit Behälters wird dann zusammengebaut.
3- Der in der Form gebildete Schweißhohlraum wird mit einem Autogasbrenner mit genau eingestellten Gasdrücken für eine vorgegebene Zeit vorgewärmt. Die Qualität der fertigen Schweißnaht hängt von der Präzision dieses Vorwärmprozesses ab.
4- Nach Beendigung der Vorwärmung wird der Behälter auf die Oberseite der Formen aufgesetzt, die Portion gezündet und die anschließende exotherme Reaktion erzeugt den geschmolzenen Thermit-Stahl. Der Behälter verfügt über ein automatisches Gewindeschneidsystem, mit dem der flüssige Stahl, der eine Temperatur von mehr als 2.500 ° C aufweist, direkt in den Schweißhohlraum abgelassen werden kann.
5- Die Schweißverbindung wird für eine vorbestimmte Zeit abkühlen gelassen, bevor der überschüssige Stahl und das Formmaterial um die Oberseite der Schiene mit Hilfe einer hydraulischen Abschneidevorrichtung entfernt werden.
6- Bei Kälte wird die Verbindung von allen Ablagerungen gereinigt, und die Schienenlaufflächen sind präzisionsgeschliffen das Profil. Die fertige Schweißnaht muss dann geprüft werden, bevor sie als betriebsbereit übergeben wird.
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Siehe auch: http://www.asa.transport.nsw.gov.au/sites/default/files/asa/railcorp-legacy/disciplines/civil/tmc-222.pdf