جوش کدولد یا همان جوشکاری ترمیت یا احتراقی برای جوشکاری لوله، سیم، صفحه و میله ‌های مسی به یکدیگر استفاده می شود. در جوش کدولد ، واکنش های شیمیایی گرمازا انجام شده و از حرارتی که تولید می شود به منظور ذوب فلز پایه و انجام جوشکاری استفاده می شود. در ایران جوشکاری ترمیت به طور کلی بیشتر با نام جوش کدولد شناخته می شود. علاوه بر مس، جوش کدولد را می توان برای متصل کردن سازه های بزرگ از جنس آهن نیز استفاده کرد.

همانطور که گفته شد، جوش کدولد را می توان نام تجاری فرایند جوش احتراقی شناخت. در جوش کدولد ، بیشتر رسانا های مسی به یکدیگر متصل می شوند. این نوع جوش برای اتصال و تقویت پیوند سیم های زمینی به کار می رود و هدف جوش کدولد جلوگیری از افزایش مقاومت پیوند ها در اثر خوردگی است. در جوش کدولد پیوند ها بین کابل های مسی و همچنین بین کابل مسی و میله اتصال به زمین و غیره شکل می گیرند.

فرایند جوشکاری به روش کدولد

فرایند جوش کدولد

برای اینکه بتوان پیوند های مذکور را ایمن سازی کرد، از قالب های گرافیتی استفاده می شود. در قالب های گرافیتی پودر جوش کدولد به همراه مواد جوشکاری ریخته می شود. در ادامه، در رابطه با پودر های گرافیتی و پودر ترمیت بیشتر صحبت خواهد شد. درون قالب، بعد از اینکه پودر ترمیت ریخته شد، مس مذاب با استفاده از پودر ترمیت تشکیل شده و شروع به سوختن می کند. در مرحله بعد، قالب حذف شده و اتصال جوش دهی شده باقی می ماند.

در حقیقت، مکانیزم جوش کدولد به این صورت است که فلز مذاب تشکیل شده روی نقطه پیوند یا نقطه اتصال حرکت می کند و سبب چسبیدن آن ها به یکدیگر می شود. جوش کدولد برای اتصال شبکه های زیر زمینی کاربرد های فراوان دارد. علاوه بر جوش مس به مس (که در بالا به آن اشاره شد)، جوش کدولد برای اتصال مس به دیگر فلزات نیز استفاده می شود. برای مثال می توان به اتصال مس به فولاد یا مس به چدن اشاره کرد.  

پودر جوش کدولد

مواد جوشکاری ترمیت یا پودر جوش کدولد از ترکیب اکسید آهن یا مس و آلومینیوم تشکیل می شود. با تعویض اکسید آهن یا مس با اکسید فلزات دیگر و تنظیم گرمای مناسب واکنش می توان از این فرایند جوشکاری برای اتصال فلزات دیگری نیز استفاده کرد.

سیم های مسی جوشکاری شده به روش ترمیت

البته شرط اول انجام واکنش جوش اگزوترمیک این است که آلومینیوم نسبت به فلز در حال اتصال میل بیشتری به ترکیب با اکسیژن داشته باشد. همچنین چگالی فلز و اکسید آلومینیوم نیز باید با یکدیگر اختلاف داشته باشد تا سرباره اکسیدی روی مذاب شناور شود.

پودر جوش کدولد پودری مخصوص بوده و در جوشکاری احتراقی به کار می رود. معمولا این نوع پودر از مخلوط آلومینیوم و اکسید مس با مواد خاصی تهیه می‌ شود. همچنین، برای جوشکاری ریل، از مواد آلیاژی مثل کروم، مولیبدن، وانادیم و غیره نیز استفاده می شود. علاوه بر موارد فوق، در جوش کدولد ریل های فولادی می توان از عناصری برای خروج گوگرد یا فسفر از فولاد کمک گرفت.

قالب جوش کدولد

قالب جوش کدولد شباهت زیادی به قالب های مورد استفاده در ریخته گری دارد. به این صورت که ابتدا با استفاده از موم، شکلی همانند شکل جوش طراحی شده و نهایتا با استفاده از ماسه، قالب مورد نظر ساخته می شود. در حقیقت، برای انجام جوشکاری کدولد، ابتدا قالبی که دارای سیستم های راهگاهی و تغذیه باشد را اطراف محل اتصال قرار می دهند. در مرحله بعد فرایند جوشکاری آغاز می شود. حین پیش گرم، موم ذوب شده و از قالب جوش کدولد خارج شده و آهن مذاب جای آن را پر خواهد کرد. آهن مذاب نتیجه واکنش مواد جوش کدولد در یک بوته است و از طریق سوراخ بوته وارد قالب جوش کدولد می شود.

فرایند جوش کدولد سیم های مسی

کاربرد جوش کدولد

جهت به کارگیری جوش کدولد باید نکاتی را رعایت کرد. برای مثال معمولا بهتر است لبه های اتصال پیش گرم شوند. این کار سبب می شود تا ذوب و اتصال کامل بین پودر جوش کدولد و فلز پایه ایجاد شود. همچنین سطوحی که قرار است جوشکاری احتراقی شوند باید به درستی در راستای یکدیگر قرار بگیرند. سطوح مورد نظر باید عاری از  زنگ زدگی، چربی، رطوبت و غیره باشند. دلیل لزوم حذف رطوبت این است که معمولا سبب پاشش مذاب می شود.

جوش کدولد یکی از پرکاربرد ترین فرآیندهای جوشکاری، جوشکاری ریل ها محسوب می شود. به علاوه تعمیر ریل ها و اتصال های مسی به ریل هایی که نیاز به هدایت الکتریکی بهتری دارند از کاربردهای جوشکاری ترمیت یا جوش کدولد است. همچنین، جوش های تعمیراتی دستگاه ها و وسایل بزرگی همچون کابل پل ها نیز با استفاده از جوش کدولد انجام می شوند. زیرا این نوع جوشکاری دارای هدایت حرارتی بسیار خوب و همچنین مقاومت به خوردگی مناسبی است.

مکانیزم جوش کدولد

همانطور که می دانید احیای اکسید آهن با استفاده از پودر آلومینیوم فرایندی گرمازا است. در جوش کدولد نیز به دلیل اینکه فرایند گرمازا است، گرمای زیادی تولید می شود. این گرما در جهت ذوب قطعاتی که قرار است جوشکاری شوند استفاده می شود. به همین علت گاهی اوقات به جوش کدولد ، جوش اگزوترمیک نیز می گویند. واکنش هایی که در جوش کدولد اتفاق می افتند به قدری گرما تولید می کنند که پودر فلز را با فوق گداز مناسبی ذوب کنند. این موضوع سبب می شود تا شکاف بین دو قطعه به خوبی پر شود. در زیر واکنش آلومینوترمیت یا واکنش کلی تولید گرما نشان داده شده است:

حرارت + اکسید آلومینیوم + فلز مذاب =اکسید فلز + آلومینیوم

در صورتی که پودر ترمیت در دمای زیر ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد باشد دچار واکنش خاصی نمی شود. این دما، دمای ایمنی برای نگه داری و انبار کردن آن محسوب می شود. اما در صورتی که پودر ترمیت در قالب جوش به منظور جوشکاری استفاده شود به دما های بالاتر می رسد. هنگامی که پودر به دمای بالاتر از ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد رسید، پودر شروع به ذوب شدن کرده و پس از مدت حدودا ۳۰ ثانیه دچار انفجار کوچک و پاشیدگی مذاب می شود. بقیه پودر نیز منجر به جوش احتراقی می شود.

تصویری از فرایند جوش کدولد

قیمت جوش کدولد

در کشور ما کاربرد اصلی جوش کدولد بیشتر در زمینه ارتینگ و همچنین کاربرد اتصال سیم های مسی به لوله ها و صفحات اتصال به زمین است. قیمت جوش کدولد در ایران درصورتی که برای مصارف کوچک باشد پایین است. اما توجه به نکاتی که در زیر ارایه می شوند در رابطه با این نوع جوش مهم است.

جوش کدولد به تجهیزات خاصی ندارد و در زمان هایی که دسترسی به الکتریسیته یا کپسول های گاز محدود است بسیار توصیه می شود. همچنین، جوش کدولد به منابع تامین انرژی به خصوصی نیز نیاز ندارد. در جوش کدولد گاهی ممکن است از مشعل هایی برای پیش گرم کردن استفاده کرد. علاوه بر آن، گاهی نیز لازم است تا از ژنراتور یا پمپ های هیدرولیکی استفاده شود تا بتوان برشکاری یا پرداخت سطحی قطعات را انجام داد. از عواملی که به پر کاربرد شدن جوش کدولد منجر شده است می توان به قابل حمل بودن تجهیزات آن و پایین بودن قیمت جوش کدولد اشاره کرد.

جوش ترمیت تشکیل شده روی ریل

با توجه به نکات بالا، انجام جوشکاری کدولد نسبتا آسان است است. اما اگر بخواهیم پارامتر های موثر بر قیمت جوش کدولد را بدانیم، می توان گفت آلیاژی که قرار است جوشکاری شود بسیار مهم است. همچنین جنس قالب و مواد آلیاژی که قرار است به محل اتصال اضافه شوند نیز در تعیین قیمت موثر هستند. قیمت جوش کدولد بسته به مصرف آن در مقایسه با روش های مشابه دیگر، بالاتر است اما بهترین کیفیت اتصال را ارائه می دهد.