Das aluminothermische Schweißen

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Das Schweißen durch Aluminothermie

Entdecken Sie die Prinzipien des aluminothermischen Schweißens

Prinzip der Aluminothermie
Was ist aluminothermisches Schweißen?
Elektrische Verbindung durch aluminothermisches Löten?
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Prinzip der Aluminothermie

Die Aluminothermie ist ein chemisches Prinzip, das die Erzeugung hoher Temperaturen durch eine sogenannte exotherme Reaktion ermöglicht, d. h. sie erzeugt Wärme. Diese Reaktion wird bei Metallen mithilfe von Aluminiumpulver erzielt und durch die Verbrennung eines Magnesiumdochts ausgelöst, der durch einen Funken oder eine Flamme entzündet wird. Dieser Prozess kann nicht mehr gestoppt werden, sondern muss mit der vollständigen Verbrennung der eingesetzten Metalle abgeschlossen werden. Die Zufuhr von Wasser oder sogar das vollständige Eintauchen in Wasser können dieser Reaktion nicht entgegenwirken.

Die erzielte Temperatur liegt über der Schmelztemperatur der verwendeten Metalle und nähert sich ihrer Siedetemperatur. So kann sie je nach dem der Reaktion ausgesetzten Metall oder der Legierung 1800 bis 3500 °C erreichen.

Diese Eigenschaft wird insbesondere für industrielle Anwendungen genutzt.

Nutzung der Aluminothermie als Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus Erzen

Viele Mineralien kommen in der Natur in Form von Oxiden vor. Zum Beispiel Eisen, Zink, Chrom, Mangan, Vanadium etc. Sie müssen verarbeitet werden, um daraus Metalle zu gewinnen, die in der Industrie verwendet werden. Ein mögliches Verfahren ist die Aluminothermie, genauer gesagt die dabei entstehende Redoxreaktion. Sie wird auch als Redoxreaktion bezeichnet.

Es handelt sich um eine chemische Reaktion, bei der die Sauerstoffmoleküle (und damit die Oxidation) vollständig von dem der Reaktion unterworfenen Metall auf das Aluminium übertragen werden.

Das Erz wird in einem bestimmten Verhältnis mit Aluminiumpulver vermischt und mithilfe eines Magnesiumdochts wird eine Verbrennung erzeugt, die die Reaktion auslöst.

Es kommt zu einem Schmelzvorgang, bei dem der Sauerstoff vom Aluminium aufgenommen wird. Am Ende des Prozesses weicht das Erz einem reinen Metall, und das Aluminium wird oxidiert.

In diesem Prozess wird das Aluminium als "oxidierend" bezeichnet, das Erz, das seinen Sauerstoff abgibt, als "reduzierend".

Beispiele für schweißbare Metalle und Legierungen sowie deren Schmelz- und Siedetemperaturen :

  • Messing: 900°c / 2300°c (ca.)
  • Bronze: 890°c / 2250°c (ca.)
  • Kupfer: 1084°c / 2567°c
  • Edelstahl: 1400°c / 2600°c (ca.)
  • Stahl: 1450°c / 2650°c (ca.)
  • Gusseisen: 1820°c / 3000°c (ca.)
  • Eisen: 1535°c / 2750°c

NB: Bei Legierungen variieren diese Temperaturen je nach dem Gehalt an Kohlenstoff und anderen Bestandteilen.

Für eine optimale aluminothermische Reaktion wird eine genaue Dosierung angestrebt, die sich nach dem verwendeten Metall richtet. Im Falle von Eisen beträgt das ideale Verhältnis 74,7 %, zu dem 25,3 % Aluminiumpulver hinzugefügt werden.

Nutzung der Aluminothermie wegen ihrer oxidierend-reduzierenden Eigenschaften

Neben dieser Eigenschaft, Metall aus einem Erz zu extrahieren, ermöglicht die Redoxreaktion, die mit der aluminothermischen Reaktion einhergeht, die Rückführung eines oxidierten Metalls in seine ursprüngliche reine Form nach demselben Prinzip wie oben beschrieben. Auf diese Weise ermöglicht das aluminothermische Schweißen beispielsweise das Schweißen eines Kupferkabels an einen Stahlpfahl, auch wenn beide Elemente stark oxidiert sind. Während der Reaktion wird der Sauerstoff, der im rostigen Metall enthalten ist, vom Aluminium aufgenommen. Dies führt zu einer echten Regeneration des Metalls und ermöglicht eine perfekte Verbindung, ohne dass die Leitfähigkeit durch Oxidationsspuren beeinträchtigt wird.

Diese Redox-Anwendung eignet sich für alle Schweißungen von Metallen im Freien, die dem Wetter ausgesetzt sind und bei denen eine gute Leitfähigkeit erwünscht ist, wie z. B:

Kabel, Bänder, Kupferplatten, Gitter, flache oder runde Geflechte aus verzinntem Kupfer, Erdnägel aus rostfreiem oder kupferbeschichtetem Stahl, Metallträger.

Diese Artikel sind bei Maltep erhältlich und werden für Erd- oder Masseanschlüsse, Blitzschutz, Anschlüsse an Stahlgerüste usw. verwendet.

Sie betreffen mehrere Berufsgruppen, darunter: Elektriker, Zimmerleute für Stahlkonstruktionen, Dachdecker und Verzinker und potenziell alle Berufe im Hoch- und Tiefbau.

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Was ist aluminothermisches Schweißen?

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Das aluminothermische Schweißen ist ein Verfahren, bei dem zwei Metallteile durch molekulare Verschmelzung mithilfe einer chemischen Reaktion, die als Aluminothermie bezeichnet wird, miteinander verbunden werden.

Diese Technik ist vor allem für ihre Verwendung bei der Verbindung von Eisenbahnschienen bekannt, wird aber auch im Schiffsbau, bei elektrischen Transformatoren und der Verkabelung von Hoch- und Mittelspannungsleitungen, für den kathodischen Schutz und im Metallbau im Allgemeinen angewandt.

Sie ermöglicht eine qualitativ hochwertige, nahezu unveränderliche Verbindung, die frei von Poren und sehr oxidationsbeständig ist. Die Teile werden völlig homogen amalgamiert. Es ist eine Technik, die besonders zuverlässige und dauerhafte Schweißnähte ermöglicht.

Darüber hinaus profitiert das aluminothermische Schweißen von außergewöhnlichen allgemeinen Eigenschaften, wie :

  • Hohe Leitfähigkeit, beständig gegen Stromzuflüsse und Kurzschlüsse.
  • Ausgezeichnete mechanische Festigkeit.
  • Bemerkenswerte Haltbarkeit in der salzigen Atmosphäre.

Für die Durchführung des Prozesses wird keine andere Energie benötigt als die, die durch die chemische Reaktion selbst erzeugt wird. Das Schweißen auf der Baustelle kann daher völlig autonom erfolgen.

Die Eigenschaften des aluminothermischen Schweißens ermöglichen u. a. die Verwendung für die Herstellung von Verbindungen aller blanken Kabel, insbesondere für Erdungs- und Masseanschlüsse sowie für den Blitzschutz.

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Wie wird eine elektrische Verbindung durch aluminothermisches Löten hergestellt?

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Um eine aluminothermische Schweißung durchzuführen, müssen Sie zunächst die folgenden Elemente zusammenbringen:

  • eine Graphitform, die für die zu schweißenden Komponenten geeignet ist (Kabel / Abflachung / Erdspieß / Struktur / Sonstiges)
  • das Schweißgut (zusammen mit Schweißpulver und Zündpulver)
  • ein Anzünder
  • eine Kardenbürste
  • einen Schaber
  • einen Reinigungspinsel
  • eine Zange, die der Größe der Form angepasst ist
  • dichtmasse für bestimmte Konfigurationen

Maltep bietet alle notwendigen Materialien an, um auf einfache und für jedermann zugängliche Weise eine aluminothermische Schweißung von elektrischen Erdungskabeln, flachen oderrunden Blitzableitern oder auch für die Verbindung eines Erdungsleiters an einem Metallgerüst oder einer Metallstruktur durchzuführen.

Vorgehensweise

Nachdem Sie die zu lötenden Materialien sehr gründlich gereinigt haben, legen Sie die Form mit hilfe der Zange an und erhitzen Sie sie mit einem Lötbrenner oder einer Lötlampe, um alle Spuren von Feuchtigkeit zu entfernen.

Anschließend die zu verlötenden Leiter anbringen und dabei darauf achten, dass die Formabsolut dicht ist . Verwenden Sie dazu ggf. den Kitt. Die Metallscheibe auf den Boden des Schmelztiegels von Form legen . Dann das Lot und darüber das Zündpulver gießen und einen Teil davon am Rand der Form überlaufen lassen, um die Zündung zu fördern.

Die Form schließen und mit dem Anzünder einen Funken in Richtung des Zündpulvers schlagen. Halten Sie während der Verbrennung Abstand und tragen Sie während des gesamten Vorgangs eine Schutzausrüstung, einschließlich Handschuhen und Visier oder Schutzbrille.

Etwa eine Minute nach dem Ende der Verbrennung öffnen Sie die Form wieder und befreien sie mit dem Schaber, der Bürste und dem Pinsel von Schlacke und Schlacke.

Der Schweißvorgang ist abgeschlossen und die Form kann wiederverwendet werden, sofern sie immer sauber und trocken ist.

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Finden Sie alle Materialien zum aluminothermischen Schweißen bei MALTEP

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MALTEP stellt Ihnen alle Teile zur Verfügung, die Sie für das aluminothermische Schweißen von Kabeln, Bändern, Abflachungen, Metallgerüsten, Schienen, Betonstahl und Erdpfählen benötigen:

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