TERMT KAYNAI AlminoTermit Kayna Yntemin Tanm ve Prensibi

TERMİT KAYNAĞI (Alümino-Termit Kaynağı) Yöntemin Tanımı ve Prensibi; Termit kaynağı, bir metaloksit tozu ile alüminyum tozu arasında oluşan alüminotermik reaksiyon sonucu, aşırı ısıtılarak ergitilen metalin kaynak edilecek parçaların alın yüzeylerine dökülerek birleştirilmesini sağlayan bir döküm ergitme esaslı kaynak yöntemidir. Bu yöntemde, kaynak edilecek bölge bir döküm kalıbı (pota) içine alınır ve ergitilerek dökülen sıvı metal, hem kaynak enerjisini taşır, hem de ek kaynak metali görevi yapar.

Yöntemin Tarihsel gelişimi Alümino-termik reaksiyon özetle, alüminyum yardımıyla ısı elde etme reaksiyonudur. 1827 1856 1885 1897 1899 Wöhler Almanyada Alüminyumu üretti Tissier, Alüminyumun redükleyici etkisini buldu ABD’de Alüminyumun elektroliz yoluyla endüstriyel üretimi gerçekleştirildi. Goldschmelt teknik uygulamalarda kullanılabilen alümino-termik reaksiyonu buldu Wuppertal şehrinde tramvay raylarının kaynağı, ilk olarak alümino-termik olarak gerçekleştirildi.

Yöntemin Esası; Alüminyumun oksijene karşı ilgisinin (affinitesinin) diğer metallere kıyasla daha fazla olmasından yararlanılarak ince taneli metal oksitlerin redüklenmesine dayanır. Termit kaynağındaki temel reaksiyon; Metal oksit (toz) + Alüminyum (toz) = Alüminyum oksit + Metal + Isı olarak gerçekleşmektedir. Demir örneği için sözkonusu reaksiyon; Fe 2 O 3 + 2 Al = 2 Fe + Al 2 O 3 + 850 k. J şeklinde gerçekleşir.

Bu reaksiyon sonucunda demir oksit alüminyum karışımı 2500°C ila 3100°C civarında sıcaklığı olan bir eriyik haline gelir. 15 -20 sn süren reaksiyon sırasında demir metali ağır olduğu için potanın alt kısmına çöker, (Al 2 O 3) alüminyum oksit (curuf) hafif olduğu için potanın üst kısmında toplanır. 1 kg toz karışımdan yaklaşık olarak 525 g ergimiş demir ile 475 g cüruf elde edilir.

Yöntemin Uygulanışı Yüksek sıcaklığa dirençli bir malzemeden yapılmış pota içindeki, demir oksit ve alüminyum tozu karışımında, alümünotermik reaksiyonun başlayabilmesi için, bir ön tutuşturma işlemine gerek duyulur ve karışımın tutuşma sıcaklığı yaklaşık 1300°C’dir. Toz karışımı pota içinde tutuşturabilmek için üzerine baryum oksit ve alüminyumdan oluşan tutuşturucu bir kütle konur ve karışım kibrit ya da kızgın bir tel çubukla (maytap) tutuşturulur. Karışım kendine yanar, bu sırada demir oksitin oksijeni alüminyumla birleşir ve alüminyum oksitten oluşan bir ergimiş curuf oluşarak potanın içindeki ergimiş metalin üzerinde yüzer. Ergimiş metale “ termit demiri ” adı verilir.

Sıcaklığı yükselen ve potanın altından akan termit demiri birleştirilecek olan ağızları tavlar ve parçalar kaynak edilecek sıcaklığa kadar yükselir. Özel olarak kalıplanmış olan kaynak edilecek parçalar arasındaki boşluğa akan ve birleştirmeyi sağlayan termit demiri yumuşaktır, bu amaçla termit karışımına çeliğe katılan alaşım elementleri katılarak mukavemeti ve aşınma direnci yüksek bir alaşım elde edilir.

Yöntemin Uygulama Alanları Bu yöntem, kaynak uygulamaları dışında alaşımlama yapmak amacı ile, karbon içermeyen ve zor eriyen Cr, Mn, Ti, V, Mo, Ni, Co gibi metallerin ergitilmesinde de kullanılır. Termit kaynağı, özellikle demiryolu raylarının birleştirilmesinde ve tamirinde uygulanan bir yöntem olarak geçerliliğini sürdürmektedir. Yöntem, ön gerilmeli beton çeliklerinin ve elektrik iletim hatlarında kullanılan bakır iletken tellerin birleştirilmesinde de sıkça kullanılmaktadır.

Rayların Termit Kaynağı Yöntemin başlıca uygulama alanı; demiryolu raylarının kaynak edilerek birleştirilmesi ve bunun sonucunda rayların ek yerlerinde tren tekerleklerinin ray boşluklarından geçerken ses yapmasını önlemektir. Ayrıca kömür madenlerinde kullanılan raylar ile kren raylarının da birleştirilmesi ve tamiri amacı ile termit kaynağı kullanılır. Her tür ray çeliği için alüminotermik toz karışımı yapılabilmektedir. Raylar daha çok C-Mn’lı çelikler olmalarına karşın çeşitli ülkelerde Cr, Cr-Mo, Cr-V, Cr-Mn ve silis alaşımlı ray çelikleride üretilmektedir. Rayların alına termit kaynağında iki teknik uygulanmaktadır. Ön tavlamalı termit kaynağı Ön tavlamasız termit kaynağı

Ön Tavlamalı Termit Kaynağı Bu yöntemde özel bir kalıp içine alınmış olan ray uçları oksi-gaz alevi ile 800 -1000°C’ye kadar tavlanır, ön tavlama işlemi ray malzemesine bağlı olarak 7 -8 dakika sürebilir. Tavlama işleminden sonra diğer tarafta hazırlanan pota içindeki alüminotermik toz karışımı özel kalıp üzerine konularak tutuşturulur ve ergimesi sağlanır. Ergiyen metal kalıp içine dökülerek katılaşması sağlanır, Katılaşma tamamlandıktan sonra kalıp çözülerek çıkartılır ve rayın üst ve yan yüzeylerindeki metal fazlalıkları taşlanarak temizlenir.

Ön Tavlamasız Termit Kaynağı Ön tavlama işleminden kaçınmak amacı ile geliştirilmiş olan bu teknikte ray uçları özel olarak hazırlanmış potalı kalıp sistemi içine alınırlar, bu şekilde ergimiş metalin bir bölümü pota kalıp sistemindeki ön tavlama kamarasına akıtılır ve ray uçlarının ön tavlaması bu şekilde gerçekleştirilir. Daha sonra ergimiş metalin tamamı raylar arasındaki boşluğa akıtılarak kaynak işlemi gerçekleştirilir.

Termit Kaynağı Uygulama Örnekleri

Bakır İletken Tellerin Termit Kaynağı Termit kaynak yönteminin diğer bir uygulama alanı da bakır oksit ve alüminyum tozunun karışımıyla hazırlanan alüminotermik karışımın kullanımı ile bakır iletken tellerin kaynak edilebilmesidir. Yöntem, bakır çubukların, bakır kabloların, bakır tellerin hatta demir yollarında topraklama amacıyla uygulanan bakır tellerin raylara kaynağında da uygulanır. Bakır oksit tozu ile alüminyum tozu arasındaki reaksiyonun başlatılması sonucunda 1 -5 saniye arasında aşırı ısıtılan ergimiş bakır ve curuf elde edilir. Ergimiş bakır birleştirme boşluğuna akıtılarak birkaç saniyede katılaşması sağlanır ve kalıp sökülerek birleştirme tamamlanır. Reaksiyon; . 3 Cu 2 O + 2 Al = Al 2 O 3 + 6 Cu şeklinde oluşur.

Yöntemin uygulanmasında grafit kalıp kullanımı yaygındır. Özel tasarımlı pota, bir hazne bir boşaltma deliği ve bir kaynak boşluğu içerir. Termik tepkime haznede gerçekleşir. Ergiyen bakır boşaltma deliğinden kaynak boşluğuna yönelir. Bu yöntem ile bakıra, alüminyuma, alüminyum bakıra veya topraklama döşemelerinde bakır çeliğe en uygun şekilde termit kaynağı ile bağlanır. Termit kaynağı kablo pabuçlarının bağlanmasında da kullanılır. Termit kaynağında dış ısı gerekmez. Kaynak işlemi için gerekli olan ısı bakır oksit ve alüminyum karışımının reaksiyonu ile oluşur.

Ön Gerilmeli Beton Çeliklerinin Termit Kaynağı Betonarme yapılarda kullanılan kolon ve kirişlerin içine yerleştirilen beton çeliklerinin boylarını uzatmak amacı ile de kullanılmaktadır. Yöntemin uygulanmasında önceden hazırlanmış pota kalıp sistemi, birleştirilecek çelik çubukları içine alacak şekilde yerleştirilir ve alt kısımdan ergimiş metalin akmaması için kum ya da polimer esaslı bir bileşik ile kapatılır kaynak işlemi normal ray kaynaklarında olduğu gibi yatay veya dikey pozisyonda kaynağa uygun olarak hazırlanmış pota kalıp sistemi ile gerçekleştirilir.