Soudage aluminothermique :principe, fonctionnement, équipement, application, avantages et inconvénients

Aujourd'hui, nous allons en apprendre davantage sur le soudage aluminothermique, le principe, le fonctionnement, l'équipement, l'application, les avantages et les inconvénients. Le soudage aluminothermique est un procédé de soudage à l'état liquide dans lequel le joint métal sur métal est créé par la fusion du matériau de base ou l'application d'un matériau de remplissage sous forme liquide. Ce soudage est en outre classé dans le procédé de soudage chimique car la chaleur nécessaire à la fusion du matériau de base ou du matériau de remplissage est obtenue par réaction chimique exothermique. Le mot "thermite" est utilisé pour un mélange d'aluminium métallique et d'oxyde de fer dans un rapport de 1:3. Ce procédé a été découvert par Goldschmidt en 1898. Ce soudage est principalement utilisé pour souder les chemins de fer et les connecteurs électriques.

Soudage aluminothermique :

Principe :

Comme nous l'avons vu, le soudage aluminothermique est un procédé de soudage chimique à l'état liquide, dans lequel la formation de joints a lieu à l'état fondu. Pratiquement, c'est une combinaison de soudage et de moulage processus dans lequel, le fer en fusion est versé sur les plaques de soudage et permet de se solidifier pour former un joint solide et permanent. L'état fondu du fer se crée sans application de chaleur externe ou de four conventionnel, il est donc considéré comme un processus de soudage. Dans ce type de soudage , un mélange d'aluminium et d'oxyde de fer est utilisé dans un rapport 1:3 en poids. Ce mélange réagit chimiquement comme suit.

8 Al + 3 Fe 3 O 4   –> 9 Fe + 4 Al 2 O 3   + Chaleur   Cette réaction donne de l'oxyde d'aluminium et du fer et libère également une énorme quantité de chaleur qui recouvre ce mélange à l'état fondu. Parce que le fer fondu a une densité plus élevée que l'oxyde d'aluminium, il reste donc au fond du creuset. Il y a une ouverture au fond du creuset d'où, ce fer en fusion versé aux plaques requises où l'on veut créer un joint. C'est le principe de base du soudage aluminothermique.

Équipement :

Creuset du réfectoire :

Le mélange aluminothermique d'oxyde de fer et d'aluminium réagit dans un creuset de réfectoire. Ce creuset est fait de graphite ou d'autres matériaux de réfectoire appropriés, qui peuvent supporter une température d'environ 3000 degrés centigrades. Il y a une porte au fond du creuset pour la sortie du métal fondu. Le laitier formé par l'oxyde d'aluminium flotte sur le métal en fusion en raison de la différence de densité qui en est retirée.

Mélange Thermite :

Un mélange d'oxyde d'aluminium et de fer dans un rapport approprié connu sous le nom de mélange de thermite. Le rapport de l'aluminium à l'oxyde de fer est d'environ 1:3 en poids. Dans le soudage à la thermite du cuivre, on utilise de l'oxyde de cuivre avec un mélange d'aluminium.

Modifier :

Dans le moule de soudage aluminothermique est créé par du graphite ou du sable. Les moules en graphite sont des moules permanents qui sont utilisés pour fabriquer divers joints similaires. Les moules à sable sont utilisés lorsque la conception du joint est différente à chaque fois. Pour la fabrication de moules en sable, un modèle de cire est utilisé. Ce moule fait autour de la pièce qui doit être soudée. Il reçoit le métal en fusion. Le moule contient un coureur, une colonne montante, un système de porte, une ouverture de chaleur, etc. identique à celui utilisé dans la coulée.

Motif de cire :

Le modèle de cire est utilisé pour créer un moule en sable autour des pièces à souder. Le sable est enfoncé autour du motif en cire pour créer un moule à sable. Après une action de pilonnage appropriée, le moule est chauffé, ce qui élimine le motif en cire en le faisant fondre.

Fiole de moulage :

Le moule de sable crée dans le flacon de moulage. Le modèle de cire qui est créé autour de la cavité de soudure, est placé au milieu du flacon. Le sable de moulage enfoncé dans le ballon pour faire un moule de sable.

Collier de poignée de moule :

Il s'agit d'une pince qui sert à fixer le moule de moulage autour des plaques de soudage.

Poudre enflammée :

Pour enflammer le mélange de thermite, le préchauffage de ce mélange est indispensable, ce qui se fait par de la poudre d'ignite. C'est une poudre hautement inflammable qui peut atteindre la température maximale de 1300 degrés centigrades, ce qui est essentiel pour démarrer la réaction de la thermite.

Travail :

Nous connaissons maintenant le principe de base et les éléments essentiels du soudage aluminothermique. Le soudage aluminothermique est similaire à un processus de coulée dans lequel l'état fondu du métal est créé par la réaction chimique. Son fonctionnement peut être résumé comme suit.

• Tout d'abord, les deux pièces à souder sont nettoyées.
• Maintenant, un motif en cire est créé autour de la cavité de soudure.
• Un flacon de moulage est fixé autour du joint à l'aide d'une pince à poignée de moule. Ce modèle de cire est situé au milieu du flacon.
• Maintenant, le sable de moulage est enfoncé autour du modèle de cire pour créer un moule dans lequel le métal en fusion se déversera. Ce moule comprend toutes les pièces nécessaires telles que la glissière, la colonne montante, le bassin de coulée, le système de porte, l'ouverture pour la cire modèle etc. identique à celui impliqué dans le casting.
• Maintenant, ce moule est chauffé pour enlever le motif en cire. La cire est
  fondue et s'écoule de la sortie du motif en cire préparée au fond du moule en sable.
• Maintenant, le mélange de thermite est introduit dans le creuset du réfectoire. La poudre d'allumage est placée sur le mélange. Ce mélange est enflammé par un ruban de magnésium.
• Cela déclenchera la réaction aluminothermique qui libère une énorme quantité de chaleur. Cette réaction forme un état fondu de fer qui s'écoule du creuset vers le moule en sable.
• Ce métal en fusion remplit la cavité de soudure et fusionne le métal de base pour former un joint permanent. Cela permettra de refroidir. Après un refroidissement approprié, la fiole est retirée du joint.
• Après avoir retiré la fiole, un usinage est effectué pour éliminer les bavures de soudure ou tout autre métal supplémentaire.

Ce fonctionnement peut être facilement compris en suivant la vidéo.

Application :

• Il est principalement utilisé pour souder les chemins de fer sur le site.
• Il était utilisé pour souder des tôles épaisses avant d'introduire le soudage sous laitier électrique .
• Ils sont utilisés pour réparer les pièces moulées lourdes.
• Il est utilisé pour souder des connecteurs de câbles en cuivre.
• Il est utilisé pour faire des joints de structure dans les grands navires, etc.
• Il est utilisé pour raccorder des tuyaux, des plaques épaisses, etc. là où l'alimentation électrique n'est pas disponible.

Avantages et inconvénients :

Avantages :

• C'est un processus simple et facile.
• Faible coût d'installation.
• Le taux d'assemblage des métaux est élevé.
• La soudure aluminothermique peut être effectuée sur un site où la coulée est impossible.
• Ceci peut être utilisé lorsque l'alimentation n'est pas disponible.

Inconvénients :

• Il est utilisé pour des métaux limités comme le fer et le cuivre.
• Il n'est pas rentable de souder des pièces légères.
• Dépend fortement des conditions environnementales telles que la teneur en humidité, l'alignement de la pièce, etc.

Il s'agit du principe de soudage aluminothermique, du fonctionnement, de l'équipement, de l'application, des avantages et des inconvénients. Si vous aimez cet article, n’oubliez pas de le partager sur les réseaux sociaux. Abonnez-vous à notre site Web pour des articles plus intéressants. Merci de l'avoir lu.


Source de l'image : https://www.slideshare.net/nageshkhandre/thermit-welding-nmk