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Saldatura con termite

Scoprire i principi della saldatura alluminotermica

Principio dell'alluminotermia

L'alluminotermia è un principio chimico che consente di produrre alte temperature attraverso una reazione esotermica, cioè che produce calore. Questa reazione si ottiene sui metalli utilizzando polvere di alluminio e viene innescata dalla combustione di uno stoppino di magnesio, acceso da una scintilla o da una fiamma. Una volta avviato, il processo non può essere interrotto e deve essere completato dalla combustione completa dei metalli utilizzati. L'aggiunta di acqua, o anche la completa immersione, non può fermare questa reazione.

La temperatura ottenuta è superiore al punto di fusione dei metalli utilizzati e vicina al loro punto di ebollizione. Può raggiungere tra i 1800 e i 3500°C, a seconda del metallo o della lega esposti alla reazione.

L'alluminotermia permette ai metalli di fondersi tra loro, una proprietà utilizzata in particolare per le applicazioni industriali.

Uso dell'alluminotermia come processo di estrazione dei metalli dai minerali

Molti minerali sono presenti in natura sotto forma di ossidi. Ne sono un esempio il ferro, lo zinco, il cromo, il manganese e il vanadio. Per estrarre i metalli utilizzati nell'industria è necessario lavorarli. Un processo possibile è l'alluminotermia, e più precisamente l'ossidoriduzione generata da questa tecnica. È nota anche come reazione redox.

Si tratta di una reazione chimica che consiste in un trasferimento completo di molecole di ossigeno (e quindi di ossidazione) dal metallo che subisce la reazione all'alluminio.

Il minerale viene mescolato con polvere di alluminio in proporzioni specifiche e la combustione viene creata per mezzo di uno stoppino di magnesio, che innesca la reazione.

Ha luogo un processo di fusione, durante il quale l'ossigeno viene catturato dall'alluminio. Alla fine del processo, il minerale si trasforma in metallo puro e l'alluminio viene ossidato.

In questo processo, l'alluminio viene definito "ossidante", mentre il minerale, che cede l'ossigeno, viene definito "riducente".

Esempi di metalli e leghe che possono essere saldati, con le relative temperature di fusione e di ebollizione:

  • Ottone: 900°c / 2300°c (circa)
  • Bronzo: 890°c / 2250°c (circa)
  • Rame: 1084°c / 2567°c
  • Acciaio inox: 1400°c / 2600°c (circa)
  • Acciaio: 1450°c / 2650°c (circa)
  • Ghisa: 1820°c / 3000°c (circa)
  • Ferro: 1535°c / 2750°c

NB: Per le leghe, queste temperature variano a seconda del contenuto di carbonio e di altri componenti.

Per una reazione alluminotermica ottimale è necessario un dosaggio preciso, a seconda del metallo utilizzato. Nel caso del ferro, la proporzione ideale è del 74,7%, a cui si aggiunge il 25,3% di polvere di alluminio.

Uso dell'alluminotermia per le sue proprietà di ossidoriduzione

Oltre a questa proprietà di estrazione del metallo da un minerale, l'ossidoriduzione che accompagna la reazione alluminotermica permette di riportare un metallo ossidato alla sua forma pura iniziale, secondo lo stesso principio descritto sopra. Di conseguenza, la saldatura con termite consente, ad esempio, di saldare un cavo di rame a un palo d'acciaio, anche se entrambi gli elementi sono fortemente ossidati. Durante la reazione, l'ossigeno contenuto nel metallo arrugginito viene catturato dall'alluminio. Di conseguenza, il metallo viene rigenerato, consentendo un assemblaggio perfetto senza che l'ossidazione influisca sulla conduttività.

Questa applicazione redox è utile per tutte le saldature su metalli situati all'esterno ed esposti alle intemperie, dove è richiesta una buona conduttività, come ad esempio :

Cavi, nastri, piastre di rame, griglie, trecce di rame stagnato piatte o rotonde, picchetti di terra in acciaio inox o rame, travi metalliche.

Questi articoli sono disponibili presso Maltep e vengono utilizzati per collegamenti a terra, protezione contro i fulmini, collegamenti a strutture metalliche, ecc.

Possono essere utilizzati da un'ampia gamma di operatori, tra cui elettricisti, carpentieri in acciaio strutturale, coperturisti e zincatori, e potenzialmente da tutti gli operatori dell'edilizia e dell'ingegneria civile.

Che cos'è la saldatura a termite?

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La saldatura con termite è un processo di unione di due parti metalliche mediante fusione molecolare, utilizzando una reazione chimica nota come termite.

Questa tecnica è nota soprattutto per il suo utilizzo nel collegamento delle rotaie ferroviarie, ma trova applicazione anche nella costruzione navale, nei trasformatori elettrici e nel cablaggio delle linee ad alta e media tensione, per la protezione catodica e nelle costruzioni metalliche in generale.

Si ottiene un assemblaggio di alta qualità, praticamente indistruttibile, privo di porosità e altamente resistente all'ossidazione. Le parti sono amalgamate in modo totalmente omogeneo. È una tecnica che produce saldature particolarmente affidabili e durature.

Inoltre, la saldatura alluminotermica beneficia di eccezionali proprietà generali, come :

  • Elevata conduttività, resistenza agli sbalzi di corrente e ai cortocircuiti.
  • Eccellente resistenza meccanica.
  • Notevole resistenza all'atmosfera salina.

Il processo non richiede altra energia se non quella prodotta dalla reazione chimica stessa. La saldatura può quindi essere eseguita in loco in completa autonomia.

Grazie alle qualità della saldatura alluminotermica, può essere utilizzata, tra l'altro, per collegare tutti i tipi di cavi nudi, in particolare quelli utilizzati per la messa a terra, la messa a terra e la protezione dai fulmini.

Come si realizza un collegamento elettrico con la saldatura a termite?

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Per realizzare la saldatura alluminotermica, occorre innanzitutto riunire i seguenti elementi:

  • uno stampo in grafite adattato ai componenti da saldare (cavo / piatto / puntale di terra / struttura / altro)
  • metallo d'apporto (polvere di saldatura e polvere di accensione)
  • un accenditore
  • una spazzola per cardare
  • un raschietto
  • una spazzola per la pulizia
  • un paio di pinze adatte alle dimensioni dello stampo
  • composto sigillante per alcune configurazioni

Maltep offre tutte le attrezzature necessarie per eseguire la saldatura alluminotermica di cavi elettrici di messa a terra, calate di parafulmini in forma piatta o rotonda, o per collegare un conduttore di terra a un telaio o a una struttura metallica, in modo semplice e accessibile.

Come funziona

Dopo aver pulito molto accuratamente i materiali da saldare, posizionare lo stampo con le pinze, quindi riscaldarlo con una fiamma ossidrica o un cannello per saldare per eliminare ogni traccia di umidità.

Successivamente, posizionare i conduttori da saldare, assicurandosi che lo stamposia perfettamente sigillato . Se necessario, utilizzare del mastice. Posizionare il disco di metallo sul fondo dello stampo crogiolo . Versare quindi il metallo di riempimento e la polvere di accensione, lasciandone fuoriuscire un po' dal bordo dello stampo per favorire l'accensione.

Chiudere lo stampo e usare l'accenditore per innescare la polvere di accensione. Mantenere le distanze durante la combustione e indossare dispositivi di protezione per tutta la durata dell'operazione, compresi guanti e visiera o occhiali di sicurezza.

Circa un minuto dopo la fine della combustione, riaprire lo stampo e ripulirlo dalle scorie utilizzando il raschietto, la spazzola e il pennello.

La saldatura è terminata e lo stampo può essere riutilizzato, purché sia mantenuto pulito e asciutto.

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