Quando applicato alla riduzione degli ossidi di ferro, la reazione esotermica genera energia sufficiente per aumentare la temperatura del prodotto di reazione a oltre 3.000°C in cui sia il metallo che l’ossido di alluminio sono entrambi liquidi:
| Ossido di Ferro | + | Alluminio | > | Ossido di Alluminio | + | Ferro da stiro | + | Calore |
| 3FeO | + | 2Al | > | Al2O3 | + | 3Fe | + | 880 kJ |
| Fe2O3 | + | 2Al | > | Al2O3 | + | 2Fe | + | 850 kJ |
Il processo è stato prima utilizzato per fornire l’energia termica per un metodo per forgia rotaie di saldatura nel 1899, quando un certo numero di giunti saldati sono stati installati nel tram Essen. Il processo è stato utilizzato per la prima volta nel Regno Unito per saldare le rotaie del tram installate a Leeds nel 1904.
L’ulteriore sviluppo che ha portato all’aggiunta di elementi di lega alla reazione alluminotermica di base ha prodotto un acciaio con una metallurgia compatibile con le rotaie madri, consentendo così di sviluppare un processo di saldatura a fusione completa. Mentre le prime saldature venivano prodotte colando l’acciaio Thermit in stampi prodotti a mano che comprendevano le due rotaie da unire, lo sviluppo successivo ha portato all’introduzione di stampi refrattari preformati progettati per adattarsi a specifici profili ferroviari.
Mentre il processo alluminotermico di base costituisce ancora il cuore dei processi di saldatura Thermit, lo sviluppo continuo accoppiato con la moderna tecnologia di produzione, il controllo statistico dei processi e la garanzia della qualità, ha portato a processi che soddisfano più che le esigenze di servizio dei moderni sistemi ferroviari ad alta velocità e ad alto carico
- Rotaie convenzionali “a fondo piatto” o “Vignole”
- Rotaie ferroviarie a sezione speciale
- Rotaie per tram scanalate
- Rotaie per gru a sezione pesante
- Rotaie per conduttori elettrici
Inoltre, sono disponibili prodotti adatti a particolari tipi di supporto per binari, spazi, restrizioni ambientali, e per la giunzione di rotaie di diverso tipo o con diversi gradi di usura.
Il processo di saldatura Thermit
La saldatura Thermit è un metodo efficace, altamente mobile, per unire strutture in acciaio a sezione pesante come le rotaie. Essenzialmente un processo di fusione, l’elevato apporto di calore e le proprietà metallurgiche dell’acciaio Thermit rendono il processo ideale per la saldatura di acciai ad alta resistenza e alta durezza come quelli utilizzati per le rotaie moderne.
La saldatura Thermit è un processo di saldatura qualificato e non deve essere intrapresa da chiunque non sia stato addestrato e certificato per utilizzarlo.
Le istruzioni operative dettagliate sono fornite per ciascuno dei nostri processi, ma i metodi di saldatura comprendono tutti 6 elementi principali:
1 – Tra le due rotaie deve essere realizzato uno spazio accuratamente preparato, che deve poi essere accuratamente allineato per mezzo di rette per garantire che il giunto finito sia perfettamente dritto e piatto.
2- Le muffe refrattarie preformate che sono fabbricate per misura esattamente intorno al profilo specifico della ferrovia sono bloccate intorno alla lacuna della ferrovia e poi sigillate nella posizione. Attrezzature per la localizzazione del bruciatore di preriscaldamento e il contenitore Thermit viene quindi assemblato.
3- La cavità di saldatura formata all’interno dello stampo viene preriscaldata utilizzando un bruciatore a gas oxy fuel con pressioni del gas accuratamente impostate per un tempo prescritto. La qualità della saldatura finita dipenderà dalla precisione di questo processo di preriscaldamento.
4- Al termine del preriscaldamento, il contenitore viene montato sulla parte superiore degli stampi, la porzione viene accesa e la successiva reazione esotermica produce l’acciaio Thermit fuso. Il contenitore incorpora un sistema di maschiatura automatico che consente all’acciaio liquido – che si trova a una temperatura superiore a 2.500°C – di scaricare direttamente nella cavità di saldatura.
5- Il giunto saldato viene lasciato raffreddare per un tempo predeterminato prima che l’acciaio in eccesso e il materiale dello stampo vengano rimossi dalla parte superiore della guida con l’ausilio di un dispositivo di rifilatura idraulico.
6- A freddo il giunto viene pulito da tutti i detriti e le superfici di scorrimento della rotaia vengono rettificate con precisione il profilo. La saldatura finita deve quindi essere ispezionata prima di essere passata come pronta per il servizio.
Video:
Vedi anche: http://www.asa.transport.nsw.gov.au/sites/default/files/asa/railcorp-legacy/disciplines/civil/tmc-222.pdf