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なぜ 鉄の溶接をするとき、材料は鉄ではなく酸化鉄をつかうのですか?
電車のレールの溶接を動画でみました。酸化鉄とアルミニウムを混ぜた物を反応させて溶接させていました。まぜ鉄をとかしてそのままつかわないのですか?教えて下さいお願いします。

質問者からの補足コメント

  • 別に鉄を高温で加熱して溶かして溶接してもいいのですか?

      補足日時:2020/11/08 13:14
教えて!goo グレード

A 回答 (9件)

鉄を高温で加熱し溶かすことは、溶接で利用される普通の現象です。



ただ鉄は、高温で地球の空気で反応して酸化して酸化鉄(これも色々な形態あります)を作ります。
それを防ぐために溶接は色々な手段を用います。
不活性ガスで溶接反応が起こる部分を包み込んで鉄を溶かしたり、あるいはスラグで溶接反応の部分を包み込んで鉄を溶かしたり、と色々な技術があります。

それと同時に、鉄を溶かすために、電気を用いたり、アセチレンのようなガスを用いて溶接する方法もあります。

テルミット溶接はその利点で上げたように、電気が不要ですし、アルミの酸化と鉄の還元反応を利用しているので溶融金属の酸化は考えなくてもよいこと、持ち運び(機動性)が楽です。
鉄道のレールは道路が完備して荷物が容易に持ち運べる場所だけに存在していないです、山の中や鉄橋やトンネルの中で作業をしないといけないです。
その為にテルミット溶接が選ばれているのです。

テルミット溶接が万能ではないです、鉄道のレールは高炭素ですが合金成分が少ない鋼を使用しているので、テルミット溶接が使えます。

クロムCrやモリブデンMo等等、色々な合金成分が入った合金鋼になると酸化鉄を還元するテルミット反応の利用はできなくなるので、違う方法が使用されることになります。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。やっぱり、鉄を加熱して使用すると酸化腐食してしまうのですね。だから酸化鉄の還元で純粋な鉄をとりだし溶接に使うのですね。

お礼日時:2020/11/08 17:38

レール溶接にテルミット溶接を用いるのは用具が小型で持ち運べることが一番のメリットです。

動画で出てくるのは一番派手な手法だからです。

他に電気溶接のフラッシュバット溶接、エンクローズ溶接、ガス圧接法があります。
http://www.plassertheurer.com/de/maschinen-syste …
http://www-it.jwes.or.jp/we-com/bn/vol_8/sec_1/1 …
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この回答へのお礼

ありがとうございます。参考にさせていただきます!

お礼日時:2020/11/08 17:25

鉄の溶接温度は1500度


そこまで加熱したらレールが曲がるのと作業者が近づけません
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この回答へのお礼

なるほどうまくしないとレール自体も曲がってしまうのですね。ありがとうございました。

お礼日時:2020/11/08 17:27

>別に鉄を高温で加熱して溶かして溶接してもいいのですか?



それは構いませんが・・・・・

そんな設備をどこに準備するのですか?
どうやって運ぶのですか?
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この回答へのお礼

現実的ではないですね。ありがとうございます。ただ、酸化鉄の還元ではなくはなく、鉄でするとどうなるのかなと思いまして。ありがとうございました。

お礼日時:2020/11/08 17:36

>別に鉄を高温で加熱して溶かして溶接してもいいのですか?


別にかまんのですが、1500℃もの温度にどうやってするんだという問題があります。
それも、レールの溶接の現場つまり屋外かつ近くに建物があるとも限らない、そんなところで熱源を確保しなければなりません。現実的ですか?
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この回答へのお礼

現実的ではないですね。ありがとうございます。ただ、酸化鉄の還元ではなくはなく、鉄でするとどうなるのかなと思いまして。ありがとうございました。

お礼日時:2020/11/08 17:35

>>別に鉄を高温で加熱して溶かして溶接してもいいのですか?


良いのですが、使うバーナーをもっと高温にする必要があり、接着しようとしてる鉄も溶けて流れてしまいますよ。
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この回答へのお礼

テルミット反応で出てきた鉄も溶けているので、鉄を溶かしてもいいかなと思っていました。ありがとうございました。

お礼日時:2020/11/08 17:33

鉄を溶接する時、全般でに酸化鉄とアルミニウムを使うのではないです。


酸化鉄とアルミニウムを使うのは、テルミット溶接というテルミット反応を利用した溶接技術です。
私が学生時代でも習ったので昔からある技術です。

Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe + 851.5kJ/mol

という反応を利用して溶接を行います。

参考までに↓テルミット溶接についてのWikiのリンクです。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%86%E3%83%AB …

溶接方法は種類が多く電気を使う方法もガスを燃やしてその熱で行う方法もあり、溶接する材料や場所、部品で様々な方法が取られています。

テルミット溶接の利点として

溶接作業が比較的単純、技術の習得が容易。
溶接器具が簡単軽量で設備費が安く 機動性 がある。
溶接に 電力 が 不要。
溶接所要時間が比較的短い。

などがあり、保線作業を考えると、機動性や電力不要により、テルミット溶接が採用されています。
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この回答へのお礼

早速ありがとうございます。昔からある技術なのですね。学校で学習した還元を利用してるのですね。別に鉄を高温で加熱して溶かして溶接してもいいのですか?

お礼日時:2020/11/08 13:11

化学反応により高温になり、さらに酸化鉄から鉄が溶融するから。

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この回答へのお礼

早速ありがとうございます。別に鉄を高温で加熱して溶かして溶接してもいいのですか?

お礼日時:2020/11/08 13:11

溶接というから溶接棒か何かの話かと思ったら



それ「テルミット法」の話なのですね
鉄は千四百とか千五百度という高温にならないと溶融しない

開放された屋外でそういう温度を作るのは簡単ではない
でも、金属アルミと酸化鉄を混合させたモノに着火すると
アルミの燃焼に伴い高温が発生して酸化鉄から酸素を急速に奪い取って行く

その結果酸化鉄が溶融した鉄に変改していき、レールを接合して行く
これだと特殊な設備は要らないし、強度も保てると良い事ですね

詳しくは、テルミット法で調べて見て
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この回答へのお礼

早速ありがとうございます。反応熱を利用することで鉄を溶かすよりも小さなエネルギーを加えるだけで利用できるのですね。別に鉄を高温で加熱して溶かして溶接してもいいのですか?

お礼日時:2020/11/08 13:13

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