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Thermit-Schweißen Einsatzgebiete

Das Thermit-Schweißen bzw. Aluminothermische Schweißen wird vor allem beim Schienenbau eingesetzt. Hierfür wird ein Aluminium- oder Eisenoxidpulver in einem Schmelztiegel über der Verbindungsstelle von zwei Schienen gezündet. Dieses brennt mit einer Temperatur von 2450 °C, was die beiden Schienenenden verflüssigt und dauerhaft verbindet. Darüber hinaus wird Thermit Schweißen im Schiffbau verwendet, bei der Konstruktion großer Schiffsbauteile und deren Reparatur, ohne diese vom Schiffskörper trennen zu müssen.

Für Thermit Schweißverfahren werden keine weiteren, externen Energiequellen benötigt. Das Granulat, das gezündet wird, weist eine starke, exotherme Reaktion auf, die für sich genommen für eine ausreichende Hitze sorgt. Die entstehende Verbindung ist sicher und widersteht auch hohen Belastungen, zum Beispiel durch schwere Güterzüge oder sehr schnelle Hochgeschwindigkeitszüge für den Personentransport. Auch ermöglichen sie ein komfortables Fahrerlebnis, worauf es der Bahn ebenfalls ankommt.

Der Prozess des Thermit-Schweißens

Die Mischung aus Eisenoxid und feinem Aluminium, das entzündet wird, liefert die Hitze, um das Eisen zu verflüssigen. Auch entsteht eine Schlacke aus flüssigem Aluminium. Beide haben eine Temperatur von rund 2400 °C. Die Schlacke ist leichter als das Thermit-Stahl-Gemisch. Daher schwimmt sie auf dem Schmelzbad auf. Nach der Schmelzzeit wird der Tiegel abgestochen und das Ergebnis kann bearbeitet werden.

Der Tiegel

In dem Gießtiegel wird die Schweißpackung für die Reaktion vorbereitet. Bei der allerersten Benutzung des Tages, muss der Tiegel zuvor noch mit einem Brenner ausgetrocknet und auf eine Temperatur von ungefähr 100 °C erwärmt werden.

Nach jedem Durchgang, also nach jedem Guss, müssen die losen Schlackenteile, die noch vorhanden sind, entfernt werden. Auch muss die Innenseite des Tiegels gereinigt werden. Daher empfiehlt es sich, immer einen trockenen Tiegel–

vorrätig zu haben.

Der Tiegel verfügt über einen Haltering mit 3 Beinen. Damit kann er aufgestellt und vorbereitet werden. Für den Prozess des Schweißens wird er dann mit seinem Rohrbein auf die Halte- bzw. Spannvorrichtung aufgesetzt.

Die Enden der Schiene

Mit dem Thermit-Schweißen werden Schienenteile zu einer endlosen Gesamtschiene verbunden. Damit dies gelingen kann, werden die Schienenenden zuerst einmal zueinander gelegt und grob mit dem Auge ausgerichtet. Danach kommt ein Lineal mit einer Länge von einem Meter zum Einsatz, um sie genau auszurichten. Die richtige Ausrichtung hat später einen sehr großen Einfluss auf die Fahrfläche. Daher muss sie sehr präzise erfolgen.

Darüber hinaus müssen auch die Schienenfüße zueinander ausgerichtet werden. Damit wird die Fläche, die verschweißt werden kann, erhöht. Das sorgt für eine ausreichende Festigkeit in der Verbindung.

Die Halbformen

Der Schweißprozess findet in einer Form statt. Damit diese beliebig angebracht werden kann, muss diese zuerst einmal dem Profil der Schienen angepasst werden. Auch besteht die Form aus zwei Hälften, so dass sie sich immer wieder an den neuen Schweißpunkten befestigen lässt. Dafür kommen Haltebleche und die Spannvorrichtung zum Einsatz.

Die Spannvorrichtung

Die Spannvorrichtung ist so vorzubereiten, dass sie den Köpfen der Schienen und den Halbformen entspricht. Damit kann sie diese später zuverlässig über den Spalt halten.

Der Quarzsand

Der Quarzsand kommt zum Einsatz, um die Lücken, die zwischen den Halbformen, der Spannvorrichtung und den Schienenenden, die verschweißt werden, zu füllen. Damit soll auch verhindert werden, dass die heiße Metallmasse in die Fertigform auslaufen kann.

Den Tiegel und die Form ausrichten

Die Halbformen werden mit den Halteblechen und der Spannvorrichtung um die Schienenenden herumgelegt und sie bilden so eine einzige Form. Der Tiegel wird nun über die Form so ausgerichtet, dass er diese nicht berührt und zwischen beidem ein Abstand von weniger als 4 cm besteht. Auf diese Weise besteht ausreichender Platz für den Verschluss des Tiegels, so dass er sich öffnen kann.

Das Thermit-Gemisch im Tiegel wird gezündet. Gleich darauf wird der Tiegel mit seiner Kappe abgedeckt. Danach erfolgt der Guss, indem der Thermit-Stahl in die Form gelassen wird. Der Stahl vermischt sich nun mit der Schmelze, die sich an den Schienenenden bildet. Wenn beides erstarrt, sind die Schienen verschweißt. Das dauert ungefähr 3 Minuten.

Die Schweißung bearbeiten

Sobald das Schmelzbad erstarrt ist, kann die Form langsam und vorsichtig entfernt werden. Dafür werden die Haltebleche abgenommen. Der Kopfwulst wird mit einem Abschergerät abgetrennt. Die Formteile und der Fußsteiger bleiben bis zum vollständigen Erkalten des Stahles an der Schweißstelle.

Die Halbformen werden entfernt und gereinigt. Die Schweißung wird nun geschliffen. Es dürfen dabei keine Schlagwerkzeuge verwendet werden.