ฟิสิกส์การเชื่อมและการตัด ตอนที่ 22
Kathy Sinnes. (2018) Welding handbook. 10Th Ed. Vol, 1. Welding and cutting science and technology. American welding society. Miami. USA.
Thermite welding. Thermite welding (TW) เป็นกระบวนการที่ใช้ความร้อนจากปฏิกิริยาแบบ exothermic เพื่อให้เกิดการประสานรวมกันระหว่างโลหะ
ชื่อกระบวนการเป็นคำเรียกทั่วไปที่หมายถึงปฏิกิริยาระหว่าง metal oxide กับ reducing agent ส่วนผสม thermite ประกอบด้วย oxide ที่มี heat of formation ต่ำ และ metallic reducing agent ที่เมื่อถูก oxidized
แล้วมี heat of formation สูง ค่า heat
of formation ส่วนเกินของผลผลิตจากปฏิกิริยาเป็นแหล่งพลังงานที่ต้องใช้ในการเกิดแนวเชื่อม, หากนำ metal oxide ที่บดละเอียดผสมกับ aluminum
แล้วจุดให้ติดโดยใช้แหล่งความร้อนภายนอก จะเกิดปฏิกิริยา
aluminothermic ตามสมการเคมีต่อไปนี้
แนวเชื่อมแบบ
thermite
ที่พบได้บ่อยที่สุด และค่าความร้อนของปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาแรกเป็นวิธีที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการเชื่อม
thermite
ของชิ้นส่วนเหล็กและเหล็กหล่อ ปฏิกิริยา (4) และ
(5) มักใช้สำหรับการต่อ copper, brasses, bronzes และ copper alloys เข้ากับเหล็ก, ในการเชื่อม thermite ชิ้นงานที่จะเชื่อมจะถูกจัดแนวโดยเว้นช่องว่างระหว่างกัน
จากนั้นสร้าง mold (อาจสร้างบนชิ้นงาน หรือทำบน pattern
ของชิ้นงาน) และนำไปวางในตำแหน่ง
ขั้นตอนถัดไปจะแตกต่างตามขนาดของชิ้นงาน หากชิ้นงานมีขนาดใหญ่ จำเป็นต้อง preheating
ภายในโพรง mold เพื่อให้ความร้อนจากปฏิกิริยา thermite
หลอมชิ้นงานและทำให้ mold แห้ง
หากชิ้นงานมีขนาดเล็ก มักตัดขั้นตอน preheating ออก ต่อมาผลผลิตจากปฏิกิริยา
thermite ที่มีอุณหภูมิสูงมากจะไหลเข้าสู่ช่องว่างระหว่างชิ้นงานด้วยความร้อนเพียงพอที่จะหลอมทั้งสองผิวของ
โลหะงาน เมื่อ filler metal เย็นตัวแล้ว
จะกำจัดโลหะส่วนเกินที่ไม่ต้องการทั้งหมดออกด้วยการตัดด้วยออกซิเจน การ machining
หรือการ grinding, อุณหภูมิสูงสุดที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาลักษณะนี้ทำได้เพียงประมาณค่า
อุณหภูมิสูงสุดเชิงทฤษฎีของปฏิกิริยาประมาณ 3200°C ในทางปฏิบัติ
อุณหภูมิแปรอยู่ระหว่าง 2200°C ถึง 2400°C ขึ้นกับการสูญเสียความร้อนไปยัง mold และชิ้นงาน
รวมถึงกลไกอื่น ๆ, ปฏิกิริยา thermite ไม่เป็นปฏิกิริยาแบบระเบิด
อุณหภูมิการจุดติดของ thermite แบบเม็ดที่เหมาะสำหรับการเชื่อมอยู่ราว
1200°C ดังนั้น ส่วนผสม thermite จึงไม่เป็นอันตรายจากไฟ
และไม่ต้องการเงื่อนไขการเก็บรักษาพิเศษ ตราบใดที่ไม่อยู่ใกล้แหล่งความร้อนเปิด
(เช่น เปลวไฟหรือไฟ) การเริ่มปฏิกิริยาต้องใช้ starting powder หรือ rod ชนิดพิเศษ
โดยส่วนผสมสำหรับเริ่มปฏิกิริยาจะผสม peroxide, chlorate หรือ
chromate เป็น oxidizing agent
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น