-تعريف جوش ترميت (ASTM):
نوعي جوش ذوبي مي باشد كه در آن اتصال دو فلز به همديگر بعد از گرم شدن بوسيله فلزي با دماي بالا كه واكنشي آلومينوترميك راپشت سر گذاشته انجام مي شود وفلز مايع كه از واكنش اكسيد فلز وAl بدست آمده است بعنوان فلز پر كننده عمل مي كند.اين پروسه جزء پروسه¬هایThermochemical Welding می باشدو در گروه Minor Welding Process که دارای استفاده های خاص وموردی می باشند قرار می گيرد.

۲-تاريخچه فرايند جوشكاري ترميت:
يكصد و بيست سال پيش ۱۸۹۸ پروفسور دكتر هانس گلداشميت در شهر اسن آلمان موفق به استخراج فلزات سخت از اكسيد آنها بر پايه واكنش احياي اكسيد توسط يك احيا كننده مناسب شد.
اين روش در سال ۱۹۲۰ در جوش ريل تراموا در آمريکا بکار گرفته شد البته در بعضی منابع بکارگيری زودتر اين روش در آلمان اشاره شده است. در سال ۱۹۳۳ از جوش ترميت برای گسترش ريلهای طويل استفاده شد و استفاده از اين جوش در مصارف الکتريکی از سال ۱۹۳۸ آغاز شده است.پيشرفتهای اين روش در طی جوشکاری ريلها در بخش بعدی آورده شده است.
۳- فرايند جوشكاري ترميت:
اكسيدهايي كه توسط آلومينيوم احيا مي شوند واكنش احيا به واكنش آلومينوترمي معروف بوده و اين واكنش اساس فرايند جوشكاري ترميت مي باشد. واكنش آلومينوترميك مربوط به احياي آهن بصورت زير نوشته مي شود:
Fe¬¬۲O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe + 760KJ at 2450°c
1Kg (thermite) = 524g(Fe) + 427g(Al2O3) + 181500 cal
در اين فرايند واكنش بين اكسيد آهن و آلومينيوم رخ داده و در نهايت مذاب آهن و اكسيد آلومينيوم

توليد مي شود. دماي واكنشc ˚ ۲۸۰۰ – c ˚ ۲۴۰۰ مي باشد. مطالعات انجام شده روي مكانيسم واكنش آلومينيوم با اكسيد آهن، نشان داده است كه اين واكنش در دو مرحله يكي در دمايc ˚۹۶۰ و ديگري در دمايc ˚۱۰۶۰ انجام مي شود. در دماي c ˚۹۶۰ محصولات واكنش Fe2O3 و Al2O3 مي باشد كه بصورت زير نوشته مي شود:
۹Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 6 Fe2O3 + 6FeO
درمرحله بعدي كه دردمايc ˚۱۰۶۰ انجام ميشود، Fe،FeAl2O4 و Al2O3 بصورت زير بوجود مي آيد:
Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe
3Fe2O3 + 2Al = 5FeO + FeAl2O4

دو مرحله واكنش از نتايج آزمايشات DTA استنياط مي شود كه در شكل ۱ ارائه شده است. عمده ترين كاربرد فرايند ترميت در جوشكاري ريلهاست كه در سراسر جهان براي جوشكاري ريل و ايجاد خطوط مداوم استفاده مي شود بطوريكه اين فرايند از سال ۱۹۰۶ ميلادي براي اتصال ريلها براي ايجاد خطوط طويل و يا تعميرات آنها استفاده مي شده است. در ابتدا از واكنش ترميت فقط براي گرم كردن دو سر ريل استفاده مي شد و آن را به دماي مناسب براي تغيير شكل گرم مي رساند.
شكل۱: نتايج آزمايشات DTA

و سپس با اعمال فشار اتصال ناقصي ايجاد مي شد. بدين ترتيب كه مذاب حاصل از واكنش ترميت داخل قالبي كه در دو سر ريل نصب شده ريخته مي شد و دو سر ريل را گرم مي كرد. در سال ۱۹۲۰ ميلادي، اصلاحات زيادي در رابطه با فرايند جوشكاري ترميت انجام شد و بعنوان نمونه دو سر ريل قبل از ريختن مذاب تا دمايc ˚ ۹۰۰ با مخلوط هوا و بنزين گرم مي شد. از ديگر كاربردهاي جوشكاري ترميت مي توان به اتصالات فولاد به مس، مس به مس، تعمير عيوب قطعات ريختگي سنگين، جوشكاري آرماتورهاي مورد استفاده در سازه ها و اتصال كنداكتورهاي با پايه مس اشاره كرد.

در سال ۱۹۳۸ از گاز پروپان براي پيشگرم كردن استفاده شد و در سال ۱۹۳۹ به اين گاز اكسيژن نيز اضافه شد. در همان سال جوشكاري پرسي جاي خود را به فرايند جوشكاري ترميت كه امروزه استفاده مي شود داد.
ساير واکنشهای آلومينوترميکی به همراه گرمای آزادشده در آنها وماکزيمم دمای واکنش بصورت زیر می باشد:
With Iron:
3Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O3 + 3010 KJ/mol (3090)
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 + 759 KJ/mol (2960)
FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3 + 783 KJ/mol (2500)

With Copper:
3Cu2O + 2Al = 6Cu + Al2O3 + 1089 KJ/mol (3140)
3CuO + 2Al = 3Cu + Al2O3 + 1152 KJ/mol (4865)

With Nickel:
3NiO + 2Al = 3Ni + Al2O3 + 864 KJ/mol (3170)

With Chromium:
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3 + 2287 KJ/mol (2975)

With Manganese:
3MnO + 2Al = 3Mn + Al2O3 + 1686 KJ/mol (2425)
3MnO2 + 2Al = 3Mn + 2Al2O3 + 4256 KJ/mol (4990)

ميل تركيبي اكسيژن با Al و فاصله زياد اکسيد آن باساير اکسيدهای بالا دردياگرام الينگهام اساس واكنشهای بالا می باشد.اين واکنشها غير انفجاري و پيشرونده ميباشند وازگرمای آنها می توان به روشهای گوناگون استفاده نمود. منظور از پيش رونده بودن واکنشها اين است که با شروع واکنش در يک نقطه گرمای ايجاد شده، انرژی اکتيواسيون لازم برای ادامه واکنش را در ساير نقاط مهيا می کند.

جوشکاری ترميت شامل ملاحظات گوناگون سه شاخه مهم ريخته گري ، ترموديناميك و جوشكاري می باشد.
فرايند جوشكاري ترميت كه ذكر مختصري از تاريخچه و نحوه اتصال آن مرور شد بطور وسيعي در اتصال ريلها در كشورهاي مختلف از جمله آمريكاي شمالي استفاده مي شود. در اين كشور سالانه حدود ۴۰۰۰۰۰ بند جوش ترميت در احداث خطوط جديد و نگهداري خطوط قديمي ايجاد مي شود.در راه آهن ايران نيز كه داراي ۶۷۵۲ كيلومتر خط آهن مي باشد تاكنون ۵۵۰۰ كيلومتر از خطوط جوشكاري طويل شده است.

۴-كنترل دما در جوش ترميت:
گرمای آزاد شده برای واکنش اکسيد آهن در حالت ايده آل دما را تا ۳۰۸۸ درجه سانتيگراد ميرساند.
تلفات در اثرتشعشع و هدايت دما را تا ۲۷۰۰ درجه سانتيگراد كاهش می دهدامابا توجه به اينکه دماي جوش آلومينيوم ۲۵۰۰ درجه سانتيگراد دما باید به کمتر از اين مقادير کاهش يابد. اين عمل توسط مواد افزودني به پودر ترميت انجام می شودو دما تا حد مطلوب كنترل می شود.

مواد افزودني علاوه بر کنترل دما به منظورسرباره سازي، كنترل سياليت، ريز دانه كردن، افزايش مقاومت به سايش و قابليت ماشين كاري، افزايش مواد پركننده استفاده می شوند.بطور كلي در كنترل خواص جوش كنترل عناصر آلياژی بسيار بحراني می باشد زيرا افزايش مواد افزودنی از حد مطلوب باعث
سرد شدن مذاب و عدم جدايش سرباره و کم بودن آن نيز باعث عدم کنترل دما وخواص می شود.
دماي انجماد سرباره ۲۰۴۰ درجه سانتيگراد می باشد ودما نبايد از اين مقدار کاهش يابد. بنابراين
محدوده كاري جوش ترميت فولادها ۲۴۸۰-۲۱۰۰ درجه سانتيگراد مي باشد.

۵- روشهاي مختلف جوشكاري ترميت:
جوشكاري ترميت داراي روشهاي گوناگوني مي باشد كه شامل جوشكاري ذوبي، فشاري و لحيم كاري است كه بطور خلاصه توضيح داده مي شود.
۱-۵- جوشكاري ترميت فشاري:
در جوشكاري ترميت فشاري از حرارت ايجاد شده توسط واكنش آلومينوترميك جهت پيش گرم كردن قطعاتي كه مي بايد جوشكاري شوند استفاده ميگردد وسپس توسط عمليات فورجينگ قطعات را به يكديگر جوش مي دهند. قطعات مورد جوشكاري مي بايد در يك راستا قرار گرفته و كاملا تميز شده باشند. سپس آنها را به طور محكم درمحل خود مستقر مي‌نمايند. بعد از اين مرحله محل اتصال بطور كامل توسط ماسه يا سراميك قالبگيري مي‌شود. بعد از قالبگيري از يك تركيب پودر ترميت كه سرباره اي با نقطه ذوب بالا ايجاد مي‌نمايد

استفاده مي‌شود، بدين ترتيب كه واكنش آلومينوترميك در يك بوته مجزا از سيستم قالبگيري صورت مي‌پذيرد و بعد از اينكه واكنش گرمازاي آلومينوترميك خاتمه پيدا نمود، سرباره را از قسمت بالاي بوته به داخل محفظه قالب مي‌ريزند شکل ۲ كه سريعا در اطراف محل جوش منجمد مي‌گردد. بنابر اين يك لايه محافظ توسط سرباره در اطراف منطقه جوش تشكيل مي شود كه سبب مي‌شود وقتي فلز مذاب وارد محفظه قالب ميگردد هيچونه تماسي بين فلز مذاب و فلز مبنا بوجود نيايد. گرماي واكنش باعث افزايش درجه حرارت منطقه جوش يا درجه حرارت فورجينگ مي‌شود. در اين هنگام دو قطعه را با نيروي لازم به يكديگر فشار مي دهند تا اتصال كامل شود.جوشكاري فشاري كاربردزيادي دارد ولي اين روش بدليل پيشرفت تكنولوژيكي جوشكاري ترميت ذوبي و عدم يكنواختي جوش حاصله در سطح مقطع و نيز عدم يكنواختي جوشها نسبت به همديگر و هزينه بالای آن، محدود گرديده است.

۲-۵- لحيم كاري ترميتی:
جديدترين روش استفاده از ترميت ليحم كاري است كه از واكنش ترميت فقط براي تامين گرماي لازم جهت ذوب فلز لحيم استفاده مي شود و سپس براثر خاصيت موينگي وارد درز جوش مي گردد.

شكل ۲: اصول فرايند جوشكاري فشاري آلومينوترميك
۳-۵- جوشكاري ترميت ذوبي:

جوشكاري ترميت ذوبي كاربرد وسيعي پيدا كرده است و در آن فلز فوق گداز نه تنها براي توليدحرارت بلكه بعنوان ابزار متالورژيكي براي اتصال دو قطعه مورد استفاده قرار ميگيرد. بدين ترتيب كه وقتي دو قطعه در يك امتداد و بايك فاصله مناسب از يكديگر قرار گرفتند قالبي كه از تكه هاي مختلف ساخته شده ويا به شكل مقطع مورد نظر قبلا تهيه گرديد است دور قطعاتي كه مي‌بايد جوشكاري شوند بسته مي‌شود. بسته به پروسه جوشكاري و سطح مقطع محل جوش، انتهاي قطعات مي تواند پيش گرم شده تا شرايط مناسب جهت عمل اتصال كامل بين فلز مبنا و فلز حاصل از واكنش آلومينوترميك را ايجاد نمايد.

با توجه باينكه عمليات جوشكاري ترميت شبيه فرآيند ريخته گري مي باشد بنابر اين براي دستيابي به يك جوش سالم بايد دقت لازم در طراحي سيستم هاي راهگاهي و تغذيه، جهت جلوگيري از جريان مغشوش مواد مذاب بداخل قالب و همچنين براي جبران انقباض مواد در حين تبديل به حالت جامد انجام گيرد. درجوشكاري ترميت ذوبی از حرارت حاصله از واكنش شيميايي گرمازاي احياء اكسيد فلز (مانند Fe3o4) توسط يك ماده احياء كننده (مانند Al) ،به منظور ذوب لبه‌هاي اتصال قطعات كار، و از محصول واكنش، به منظور تأمين مذاب مورد نياز در درز اتصال، بهره گرفته مي‌شود.

در اين فرآيند به منظور تامين انرژي اکتيواسيون براي شروع واكنش و به منظور پيش گرم كردن مخلوط ترميتي، از يك خرج انفجار( فشفشه)، استفاده مي شود. سرعت انجام واكنش شيميايي فوق زياد است و لذا فاصلة زماني بين شعله‌ور شدن مخلوط پودر و تكميل واكنش احياء، خيلي كم خواهد بود.پودر ترميت حاوي دو جزء اصلي،اكسيد فلز و پودر فلزي احياء كننده، و مقداري عناصر آلياژي مي‌باشد و بر مبناي جنس قطعات مورد اتصال و ويژگي‌هاي اتصال، انواع مختلف از پودر ترميت، در دسترس مي‌باشد. واكنش ترميتي در درون يك بوته (گلدان) از جنس مواد نسوز منيزيتي يا آلومينايي صورت مي گيرد و جداره خارجي بوته، توسط يك روكش فلزي، تقويت شده است. ته بوته سوراخ مي‌باشد ومجراي سوراخ ،در طي انجام واكنش فوق، توسط پين مسدود مي‌باشد. پس از انجام واكنش و حصول مذاب، پين خارج مي گردد و مذاب با دبي متناسب با قطر سوراخ، به طرف درز اتصال هدات مي‌گردد.

حدود ۷۳ درصد وزني پودر ترميت را اكسيد آهن و آهن خالص تشكيل مي دهد و بقيه پودر ترميت، شامل پودر Al و عناصر آلياژي افزودني به گرده جوش مي‌باشد، پودر Al، داراي خلوص ۸/۹۹ درصد و اكسيد آهن عمدتاً از نوع مگنتيت مي‌باشد و ترجيح داده مي شود كه از پوسته‌هاي نوردي استفاده شود. در قبل از انجام واكنش، قطعات كار پيش گرم مي شوند و دماي پيش گرمي بسته به نوع روش بكار گرفته شده، فرق داشته و در حدود مي باشد.
۶- مدل انتقال حرارت در جوشكاري ترميتي

همانطور كه در مطالب قبل به آن اشاره شد ،جوشكاري ترميتي يك نوع فرآيند جوشكاري است كه در آن از حرارت حاصل از واكنشهاي شيميايي حرارت‌زا، به منظور اتصال فلزات و آلياژها به يكديگر، استفاده مي‌شود. در فرآيند جوشكاري ترميتي بخاطر زياد بودن سرعت واكنش ،فاصله زماني بين شعله‌ور شدن مخلوط پودر و تكميل واكنش احياء، خيلي كم خواهد بود. در مدل ارائه شده در مورد جوشكاري ترميتي فرض مي‌شود كه شكاف جوش به پهناي ، بصورت آني در لحظة۰ = t توسط فلز مذاب به دماي اوليه ، پر شود و فرض مي‌شود كه دماي فلز در خارج از منطقة ذوب ، باشد، هرگاه از حرارت تلف شده به اطراف چشم‌پوشي شود مي‌توان چنين در نظر گرفت كه هدايت بصورت يك بعدي است و منبع حرارتي متمركز نبوده بلكه در طول تا گسترده شده است. اين نوع منبع حرارتي را مي‌توان متشكل از يك سري منابع حرارتي جزئي، كه هريك حاوي يك جزء حرارتي مي‌باشند، دانست. حرارت هريك از اين اجزاء برابر است با:

در زمان t ،هريك از اين اجزاء حرارتي، باعث افزايش دماي نقطه‌اي به موقعيت به ميزان مي‌گردند كه مقدار آن به صورت زير بدست مي‌آيد:

هرگاه تعريف شود (يعني ) در اين صورت اگر در رابطه فوق، به جاي برحسب du جايگزين گردد و در محدوده تا از معادله ديفرانسيل فوق، انتگرال‌گيري شود توزيع دمايي، بصورت زير حاصل مي‌گردد:

در رابطه فوق ، تابع خطاي گوسي مي‌باشد. به خاطر طبيعت پيچيدة معادله ، مي‌توان با تعريف پارامترهاي بدون بعد زير، معادله اخير را بصورت ساده و بدون بعد نمايش داد:
دماي بدون بعد

زمان بدون بعد

مولفه xبدون بعد

با جايگزين كردن پارامتر بدون بعد فوق ،در معادله رابطه زير بدست خواهد آمد:

معادله بالا به ازاء مقادير مختلف ، بصورت عددي حل شده است و نتايج حاصله بصورت گرافيكي وجود دارد، همانطور كه انتظار مي‌رود ،همگي نقاط واقع در ناحيه ذوب شده ،بصورت هماهنگ سرد مي‌شوند در حاليكه نقاط واقع در خارج از ناحيه ذوب ،در قبل از سرد شدن ابتدا به يك دماي بيشينه مي‌رسند و سپس سرد مي‌گردند موقعيت زماني دماي بيشينه نقاط واقع در HAZ با مشتق‌گيري برحسب ، بدست خواهد آمد:

بنابراين عبارت زير بدست مي‌آيد:

چگونگي توزيع دماي بيشينه‌،‌ از حل معادله بالابه ازاي مقادير مختلف و و جايگزين كردن ريشه‌هاي معادله اخير در معادله بدست خواهد آمد.
با توجه به مدل انتقال حرارت صفحه ای اعوجاج قطعات جوش داده شده بوسيله جوش ترميت زياد نمی باشد.
۷- متالورژي جوش ترميت:

ساختار متالورژيكي به تركيب شيميايي و سرعت سرد شدن بستگي دارد.حال عواملی که اين دو پارامتر را در جوش ترميت کنترل می کنند بررسی می شود. كنترل مقدار Al در پودر ترميت از عوامل مهم کنترل ساختار می باشد. باقي ماندن مقدار كمي از آن در مذاب باعث جوانه زني سريع وريز دانگي وبيشتر از مقدار بهينه باعث تردي ميشود. ديگر عناصرآلياژی در جوش ترميت نيز اثراتي مانند فرايندهای ريخته گري وعمليات حرارتی دارند مثلا می توان با ايجاد شرايطی خاص باعث شد در فلز جوش مقداری Al2O3 براي افزايش مقاومت به سايش باقی بماند. C,Mn,Si نيز در تركيب وجود دارد واكسيد مي شوند. بنابراين با كنترل دما وتركيب سرباره مي توان اين عناصر را حذف ويا كنترل كرد. با تغييرات دما ميل تركيبي و اكتيويته اين عناصر تغيير ميكندو محاسبات ترکيب نهايی پيچيده تر می شود زيرا با كم شدن غلظت ومقدار فروآلياژ اكتيويته همان عنصر وعناصر ديگر تغيير واكسيداسيون مشكلتر ميشود.

در ترميت معمولي خواص مكانيكي فلز جوش مانند فولادهاي نرم می باشد كه می توان خواص را باآلياژسازي تقويت کرد.گاهی در فرايند ترميت عمليات پسگرم برای ريزداگي و بهبود خواص فلز جوش انجام می شود. با كنترلهاي اعمالي گوناگون خواص مكانيكي جوش در حد مطلوب بدست می آید ولي كنترل HAZ در جوش ترميت مشکل می باشد.
شرايط قالب، تعداد ومحل تغذيه ها، زمان باز كردن قالب و زمان بارريزي بر سرعت سرد شدن موثرند وبه همين دليل از عوامل مهم کنترل ساختار می باشند. سرعت سرد شدن بعلت حجم بالاي مذاب وقالب ماسه اي كم است ودردسر ساز نيست ولي HAZ گسترده ای بدست می آيد.در جوشكاري رياها هدف ساختار پرليتي (مقاوم به سايش) مي باشد كه درشتي پرليت از مركز به اطراف كم ميشود. اين ساختار بايد در جوش و HAZ ايجاد شود تا خواص قابل قبولی برای مقاومت به سايش و خستگی ريل بدست آيد.
در جدول زير ترکيب شيميايی ريلهای معروف به همراه آنها اشان داده شده است.

جدول ۱: ترکيب شيميايی ريلهای معروف به همراه آنها
با توجه به سرعت سرد شدن کم فلز جوش بعلت حجم بالاي مذاب و ماسه اي بودن قالب در جوش ترميت ريلها هيچگاه ساختار مارتنزيتی ايجاد نمی شود. اين امر با توجه به نمودار های TTT ترکيب های جدول بالا مشخص می باشد.
شکل ۳: نمودار های TTT ترکيب های جدول ۱ به همراه سرعتهای سرد شدن متداول

شکل ۴ : پروفيل سختی جوش درز ريل
پرو فيل سختی جوش درز ريل در اکثر موارد مانند شکل ۴ به مدار کمی کاهش سختی در HAZ نشان می دهد. در جوشهای ذوبی ترميت ماکروساختاری مشابه شکل ۵ بدست می آيد.
شکل ۵: ماکرو ساختار جوش ترميت درز ريل
مشکلات متالورژيکی که ممکن است در جوش ترميت ايجاد شود در جدول ۲ نشان داده شده است.
جدول ۲: مشکلات متالورژيکی ممکن در جوش ترميت

عوامل ايجاد تخلخل که از مشکلات عمده جوش ترميت می باشد در جدول ۳ نشان داده شده است.
جدول ۳: عوامل ايجاد تخلخل درجوش ترميت

۸- نحوه انجام فرايند جوش ترميت:
نحوه انجام اين جوشکاری در کاربرد های مختلف اندکی متفاوت می باشد. روش کلی انجام جوش ترميت با تکيه بيشتر بر جوش درز ريل به صورت زير می باشد که شامل سه مرحله اصلی می باشد.
۱- عمليات مقدماتي
۲- عمليات ريخته گري
۳- عمليات پاياني

۱-۸- عمليات مقدماتي: براي انجام يك جوش با كيفيت مطلوب نيازمند به رعايت فاكتورهايي مي باشيم كه اين فاكتورها در اين مرحله عبارتند از تنظيم وتزار نمودن دو ريل، ايجاد درز جوش با فاصله مناسب و تميز كاري محل اتصال.
براي اين منظور ابتدا قيود قطعات ماننداتصالهاي (پيچ يا فنرها) ريل به تراورس در جوش درز ريل را باز نموده و سر قطعات را بازرسي مينمايند (هيچگونه نقصي نظير لهيدگي، شكستگي ويا سوراخ نبايد مشاهده گردد). سپس دو قطعه را تراز می کنند. در جوش درز ريل اين عمل با استفاده از يك خط كش بطول يك متری انجام می شود. شكل ۶ و ۷ نحوه انجام اين عمليات را نشان مي دهد.

( در هنگام تراز نمودن افقي بدليل وزن ريل وانقباض حاصل از انجماد بعد از جوشكاري، همانطور كه در شكل مشخص است ، شيبي معادل ۲ تا ۴ درصد در نظر گرفته مي شود)

بعد از تراز نمودن دو ريل، بايد فاصله درز اتصال تنظيم گردد. اين عمل خيلي مهم بوده و عدم دقت در تنظيم فاصله سبب پايين آمدن كيفيت جوش ميگردد.این فاصله به بزرگی سطح وابسته است لذا براي اين منظور از دستگاههاي برشي مخصوص استفاده مي نمايند (اين فاصله درجوش درز ريل در حدود ۲۲-۱۸ ميلي متر درنظر گرفته مي شود).

گاهی لازم است تميزکاری قطعات در محل جوش برای جوش سالم وجلوگيري از توليد عيوب و گاز،تا سفيد شدن سطوح (شکل ۸) انجام شود.
شکل ۸: تميزکاری قطعات در محل جوش
۲-۸- علميات ريخته گري: بعد از انجام عمليات مقدماتی قالب بايد نصب گردد. در جوش ترميت معمولا قالبهای پيش ساخته ويا قالبگيری بکمک موم کاربرد دارد. براي نصب قلاب از فيكسچرهايي كه جهت اينكار طراحي گرديده اند استفاده ميشود. بدين ترتيب كه قالبهاي مذكور را داخل اين فيكسچرها قرار داده و بوسيله پيچهايي كه روي آنها تعبيه گرديده است، قالبها را بدور درز اتصال محكم مي نمايند(شکل ۹).

شکل۹: نصب قالب به کمک فيکسچر
بعد از اين مرحله جهت اينكه محلهاي اتصال قالب به قطعه بطور كامل آب بندي گردد، بوسيله مخلوطي از سيليس و بنتونيت بصورت مرطوب اين محلها را بطور كامل مي پوشانند (شكل ۱۰)
شكل۱۰: آب بندي درزها جهت جلوگيري از ريزش مذاب شکل ۱۱:مشعل پيشگرم مخصوص
سپس براي عمليات پيشگرم از مشعلهاي مخصوصي كه جهت اينكار طراحي شده است ودارای شعله های نواری می باشد شکل ۱۱ استفاده ميگردد، بدين ترتيب كه اين مشعلها را معمولا بر روي پايه اي كه بر روي فيكسچر مذكور وجود دارد قرارداده و روي درز اتصال تنظيم مي نمايند وسپس مشعل را روشن مي كنند. پيشگرم برای خروج موم، خشك كردن قالب وكاهش تخلخل ورساندن قطعات به دماي مطلوب و جلوگيري از تبريد فلز و كاهش سرعت سرد شدن انجام می شود. بعد از زمان ۱۰ الي ۱۵ دقيقه دماي دوسر قطعات فولادی به ۹۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتيگراد (رنگ سر ريل در اين حالت نارنجي مايل به زرد است) مي رسد. براي اينكه دماي دو سر ريل با دقت بيشتري اندازه گيري شود مي توان از مواد مخصوصي كه در دماهاي معين تغيير رنگ مي دهند استفاده كرد. البته در بيشتر موارد سنجش دماي ريل بصورت تجربي ميباشد. هنگاميكه دماي ريل به حد مطلوب رسيد بوته حاوي پودر ترميت كه از قبل آماده شده در محلي كه بر روي فيكسچر به اين منظور تعبيه شده است قرارگرفته وبا

روشن كردن فشفشه وقرار دادن آن داخل پودر ترميت واكنش آغاز ميگردد.قبل از شارژ بوته لازم است بوته توسط مشعل خشک شود. براي كامل شدن واكنش ترميت زماني در حدود ۲۰ ثانيه لازم است كه اين زمان بطور تجربي رعايت مي‌گردد. (رعايت زمان مناسب الزامي است زيرا كم بودن زمان باعث باقي ماندن سرباره داخل مذاب گشته و زياد بودن زمان سبب افت حرارتي مذاب مي گردد). سپس مشعل را از درز اتصال دور نموده و بوته در محل بار ريزي قرار داده مي شود. سوراخ ته بوته جهت ريختن مذاب باز مي شود و مذاب از طريق حوضچه مذاب (قالب نعلي شكل) و راهگاه به داخل درز اتصال جاري مي گردد. مقدار اضافي مذاب در زباله دان چسبيده به بوته جمع آوري مي‌شود كه خود بعنوان يك عايق عمل مي كند. شكل۱۲عمليات ريختن را بطور طرحواره اي نشان مي دهد.
در شکل ۱۳ تجهيزات مربوطه به همراه نحوه بارريزی که معمولا بصورت انحرافي و با حوضچه می باشد نشان داده شده است.

شکل ۱۳: تجهيزات مربوطه به همراه نحوه بارريزی
۳-۸- عمليات پاياني:
بعد از خاتمه عمليات مذاب ريزي بايد مدتي جهت شكل گيري درز اتصال زمان داده شود. سپس بنا به تشخيص متصدي، فيكسچرهاي دور قالبها باز شده و بعد از آن توسط پتك، ماسه هاي قالب چسبيده به ريل را برداشته وتوسط يك دستگاه برش (در جوش درز ريل از مدل هيدروليك استفاده می شود) زوايد جوش موجود را قطع مي نمايند. شكل ۱۴عمليات حذف اضافات جوش را توسط دستگاه برش هيدروليك نشان مي دهد. در جوش درز ريل براي اينكه يك سطح صاف و صيقلي جهت عبور قطار مهيا گرديد، درز اتصال را توسط دستگاه ريل ساب سنگ مي زنند. شكل ۱۵ عمليات سنگ زني جوش را در محل تاج ريل نشان مي دهد. براي بدست آوردن پروفيل مناسب ماشين كاري يا سنگ زني انجام مي شود که جزء مراحل زمانبر جوشکاری می باشد. بعد از اين مرحله نبايد در سطح جوش هيچگونه خلل و فرجي مشاهده گردد. نكته اي كه در اين قسمت حائز اهميت است، سنگ زدن كف ريل مي‌باشد زيرا يكي از دلايل شكست ريل خستگي مي‌باشد. لذا با سنگ زدن كف ريل ميتوان عمر خستگي مقطع جوش داده شده را بالا برد. بعد از اين مرحله عمليات جوشكاري خاتمه يافته و يك بند جوش تكميل گرديده است.

شكل ۱۴: دستگاه برش هيدروليك در حال حذف اضافات جوش

شكل ۱۵: عمليات سنگ زني جوش در محل تاج ريل
بندرت پس از اتمام جوشکاری تنش زدايي صورت ميگيرد. در جوش درز ريل بازديد چشمي و تست التراسونيك نيز انجام می شود.

۹- كاربرد هاي جوش ترميت:
۱٫ تعمير ريلهاي شكسته شده و قطعات ريختگي معيوب، ‏‏غلتكها و محور هاي قطور، قالبهاي شمش ريزي با برش كف اين قالبها و ساخت مجدد آن با جوش ترميت
۲٫ جوش تعميري بست كوپلينگهاي ساييده شده(wobbler غلتك هاي نورد)
۳٫ براي جوش گردن (neck) غلتكهاي نورد و چرخ دنده ها (گردن سر محور يا ياتاقانهاي گرد غلتكها)
۴٫ جوش ميل لنگ هاي شكسته شده بزرگ
۵٫ جوش سر به سر لوله ها
۶٫ جوشكاري فرم ماشين ها

شکل ۱۶: انجام تعميرات اساسی بوسيله جوش ترميت

۷٫ اتصال كابل ها براي رساناهاي الكتريكي(مثلا اتصال كابل هاي حفاظت هاي ضد خوردگي، اتصال كابل ريل قطارهاي برقي براي اتصال به زمين)