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Exothermes Schweißen

1899-01-01
  • Hans Goldschmidt
Techniker für exothermes Schweißen an Eisenbahngleisen, angewandte Mechanik, Schweißtechnik.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Exothermes Schweißen, auch Thermitschweißen genannt, ist eine Technik, bei der überhitztes geschmolzenes Metall aus einer aluminothermischen Reaktion verwendet wird, um eine starke, dauerhafte molekulare Verbindung zwischen Metallkomponenten herzustellen. Der Prozess ist in sich geschlossen und benötigt keine externe Stromquelle. Am häufigsten wird es verwendet, um Eisenbahnschienenabschnitte zu durchgehenden, geschweißten Schienen zu verbinden und so glattere und haltbarere Gleise zu schaffen.

Der Prozess des exothermen Schweißens beginnt mit der genauen Ausrichtung der beiden zu verbindenden Metallteile, wobei ein bestimmter Spalt zwischen ihnen gelassen wird. Eine feuerfeste Form, die dem Querschnitt der Teile angepasst ist, wird um die Verbindung geklemmt. Die Metallenden werden häufig mit einem Brenner vorgeheizt, um Feuchtigkeit zu entfernen und eine gute Verschmelzung zu gewährleisten. Ein Tiegel, der die Thermitladung enthält, wird über die Form gestellt. Nachdem das Thermit gezündet wurde, läuft die exotherme Reaktion im Tiegel ab, wobei geschmolzenes Metall (z. B. Stahl) und eine leichtere Schlacke aus Aluminiumoxid entstehen. Sobald die Reaktion abgeschlossen ist, wird ein Abstichmechanismus am Boden des Tiegels geöffnet, so dass das schwerere geschmolzene Metall nach unten in den Formhohlraum fließen kann. Die überhitzte Flüssigmetall füllt den Spalt, schmilzt die Oberflächen der Grundmetallteile und verschmilzt mit ihnen. Die leichtere Aluminiumoxidschlacke fließt zuletzt ein, füllt den oberen Teil der Form und bildet eine Schutzschicht über dem geschmolzenen Stahl, die ihn beim Abkühlen vor Verunreinigungen aus der Atmosphäre schützt.

Nach einer vorgeschriebenen Abkühl- und Erstarrungsphase wird die Form entfernt und überschüssiges Metall und Schlacke, üblicherweise durch Schleifen, entfernt, um eine glatte, durchgehende Verbindung zu erzeugen. Die resultierende Schweißnaht ist nicht nur ein Füllmaterial, sondern eine Stahlgussschmelze mit einer dem Grundmetall ähnlichen Mikrostruktur, die hervorragende mechanische und elektrische Eigenschaften aufweist. Ihr Hauptvorteil ist ihre Tragbarkeit und Unabhängigkeit von Elektrizität, was sie zur idealen Methode für starke, zuverlässige Schweißnähte an großen Bauteilen an abgelegenen Einsatzorten macht.

UNESCO Nomenclature: 3301
- Angewandte Mechanik

Typ

Industrieller Prozess

Störung

Wesentliche

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • die Erfindung des Goldschmidt-Verfahrens selbst
  • Fortschritte in der Metallurgie und dem Verständnis der Eigenschaften von Stahl und Eisen
  • Entwicklung feuerfester Materialien (Keramik), die geschmolzenes Metall enthalten können
  • der Ausbau der Eisenbahnnetze, der eine Nachfrage nach haltbareren Schienenverbindungen als mechanischen Laschen schuf

Anwendungen

  • Schweißen von Eisenbahnschienen zu durchgehend geschweißten Schienen (CWR)
  • Verbinden großer Kupferleiter für elektrische Erdungsnetze (z. B. in Umspannwerken)
  • Reparatur schwerer Stahlgussteile oder Schmiedeteile, die für herkömmliches Schweißen zu groß sind
  • attaching kathodischer Schutz anodes to steel pipelines
  • Herstellen dauerhafter elektrischer Verbindungen in Blitzschutzsystemen

Patente:

    Potenzielle Innovationsideen

    • automatisierte Thermitschweißanlagen für den Gleisbau mittels Roboter
    • Exothermische Unterwasser-Schweißgeräte zur Reparatur von Meeresstrukturen oder Rohrleitungen
    • exothermes Schweißen zum Verbinden ungleicher oder exotischer Metalle in der Luft- und Raumfahrt
    • Miniaturisiertes exothermes Schweißen zum Verbinden empfindlicher elektronischer Komponenten
    • a process for creating custom, high-performance Legierung welds by pre-mixing powders
    • exothermes Löten, bei dem Reaktionen bei niedrigeren Temperaturen zum Verbinden von Nichteisenmetallen verwendet werden
    • 3D-gedruckte, individuell geformte Formen zur Reparatur komplexer oder einzigartiger Frakturen
    • selbstüberprüfende Schweißnähte mit eingebetteten Sensoren, die die Integrität der Verbindung bestätigen
    • exotherme Schweißverfahren zum Verbinden von Metallverbundschäumen
    • Feldeinsatzfähige Kits zur schnellen Reparatur beschädigter Panzerung an Militärfahrzeugen
    Verwandt mit: exothermes Schweißen, Thermit-Schweißen, Eisenbahn, Schiene, durchgeschweißte Schiene, Tiegel, geschmolzenes Metall, Verbindung, Metallurgie, Erdung.

    Historischer Kontext

    Exothermes Schweißen

    1884
    1890
    1890
    1899-01-01
    1900
    1903
    1906
    1882-01-01
    1886-04-23
    1890
    1897
    1900
    1900
    1903-05-10
    1910

    (wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

    10. Jahr Jubiläum

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