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Thermitschweißen
  
Das Thermitverfahren wurde im Jahre 1895 von Hans Goldschmidt zum Patent angemeldet. Vor allem in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts war das Thermitschweißen zum Verbinden von Eisenbahnschien weit verbreitet. Noch heute wird das Thermitschweißen oder das aluminothermisches Schmelzschweißen bei der Schweizer Bahn täglich eingesetzt.
 

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Vorbereiten der Lücke durch Schneidbrennen Anbringen der Verschalung
 

Überall dort, wo man mit den großen Schweißfahrzeugen nicht hinkommt, also beispielsweise an Weichen oder in den Kehrtunneln am Gotthard, dient die bei der Thermitreaktion entstehende Hitze zum Schweißen von Eisenbahnschienen. Mit einem großen Schneidbrenner wird zuerst eine exakt bemessene Lücke zwischen den Schienen hergestellt. Das Anbringen einer Gießform als Verschalung ermöglicht den punktgenauen Fluss der Metallschmelze zwischen den Schienen. Ein Form-Sand aus Quarzsand und Schamott-Erde schützt die Verschalung vor der Hitze.  

   
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Vorheizen der Schienen Thermitreaktion kurz nach der Zündung
 

Nach dem Vorheizen der Schienen auf etwa 1000°C wird ein feuerfester Tiegel aufgesetzt. Der Tiegel ist innen aus hitzebeständigem Material wie Magnesit oder Schamott verkleidet. Etwa 10 Kilogramm der Thermitmischung werden in den Tiegel gegeben und mit einem Zündstab gezündet. Als Zündmittel eignet sich eine Mischung aus Bariumperoxid oder Kaliumpermanganat und Magnesium.

   
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Die Reaktion ist in vollem Gange Abfließen der überschüssigen Schmelze
 

Bei der Thermitreaktion zwischen Eisenoxid und Aluminium entstehen Temperaturen von mehr als 2400°C, und gleichzeitig bildet sich durch die Redoxreaktion eine Eisenschmelze. Diese fließt dann zwischen die Schienen, überschüssige Schmelze und Schlacke fließen über die Schlackenwanne und die Gießform ab.  

   
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Der Stahl der Einguss-Stelle haftet an der Schiene Präzisionsschleifen der Naht
 

Auf dem Foto oben links haftet der Stahl der Einguss-Stelle noch am Werkstück. Dieser wird mit Zangen entfernt, solange er noch heiß und weich ist. Da mit der Schmelze auch die Lücke zwischen den Schienen ausgefüllt wird, muss die Schmelze die gleiche Zusammensetzung haben wie der Schienenstahl. Daher ist die verwendete Thermit-Mischung mit Legierungen und schon fertigem Eisengranulat zugesetzt. Besonders wichtig ist das Schleifen der Naht, hier wird höchste Präzision vom Schleifer verlangt. Am Netz der Schweizer Bahn sind jeden Tag mehrere Arbeitsgruppen im Dauereinsatz, die Arbeiten in den kurvigen Tunneln erfolgt vor allem nachts, wenn die Züge nicht fahren. Das Thermitschweißen darf nur von ausgebildeten Fachkräften vorgenommen werden. Es ist auch darauf zu achten, dass die Thermit-Mischung nicht feucht wird, da hierbei die Gefahr einer Selbstzündung besteht. 


Weitere Informationen

Unterrichts-Film zum Thermit-Verfahren bei der Bahn auf DVD

Thermit-Reaktion im Blumentopf

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