Aluminothermisches schweißen

Aluminothermisches schweißen

Eine andere Bezeichnung für Aluminothermisches schweißen ist Thermitverfahren oder auch Goldschmidt-Verfahren, das auf ein Verfahren zurückgeht, dass H. Goldschmidt 1894 eingeführt hat, um hochschmelzende Metalle, also beispielsweise Chrom, Mangan, Cobalt, Silicium oder Eisen, aus deren Oxiden durch Reduktion mit Aluminium kohlestofffrei zu gewinnen.

Da Aluminothermisches schweißen überwiegend zum Verschweißen von Stößen bei Bahnschienen verwendet wird, gestaltet sich die Anleitung dazu wie folgt. Zunächst wird ein Tiegel in der Regel aus Schamotte, der über ein Loch in seinem Boden verfügt, auf die zu verschweißende Stelle gestellt, die mit Formsand eingeschlossen ist.

In diesen Tiegel wird Thermit, also eine Mischung aus Eisenoxidpulver und Aluminiumpulver gefüllt, das gezündet wird. Die Zündung erfolgt durch eine sogenannte Zündkirsche, die aus Bariumperoxid und Magnesium besteht.

Durch die sehr stark exotherme Reaktion, also eine Reaktion unter starker Entwicklung von Wärme, bildet sich bei einer Temperatur von etwa 2450 °C, die innerhalb kurzer Zeit erreicht wird, flüssiges Eisen sowie eine darauf schwimmende Schlacke aus Aluminiumoxid. Das flüssige Eisen fließt in die zu verbindende Stelle ein, schmilzt die Schienenden an und bildet die Schweißnaht.

Zusatzstoffe für Schweißstahl

Durch Zusatzstoffe wie Vanadium wird der Schweißstahl härter als der Schienenstahl. Die Schlacke aus Aluminiumoxid kann als Schleifmittel oder für feuerfeste Auskleidungen verwendet werden. Die für das aluminothermische Schweißen benötigten Stoffe Eisenoxid- und Aluminiumpulver werden in der Regel mit einem Bindemittel körnig gehalten, damit sie rieselfähig bleiben und kein Wasser aufnehmen. Dennoch birgt das Thermitverfahren einige Gefahren.

Bei entsprechend hoher Aktivierungsenergie können sich die Stoffe auch bei Raumtemperatur entzünden und sich durch die stark exotherme Reaktion verflüssigen.

Zudem benötigt Thermit zur Verbrennung keinen Sauerstoff, so dass die Reaktion weder mit Sand noch mit Wasser unterbrochen werden kann. Wasser würde die Reaktion zudem noch verschlimmern, da der Kontakt mit Wasser zu einem explosionsartigen Ausschleudern der flüssigen Stoffe sowie zu einer explosionsfähigen Mischung aus Wasserstoff und Sauerstoff, also Knallgas, führen würde.

Video Beispiel zum Thermitverfahren bei Schienen und Gleisen:

Anleitungen und Ratgeber zu Schweißtechniken und Schweißverfahren:

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