كيفية لحام أوكسي الأسيتيلين

على الأرجح لاحظت أن العمل الطبيعي للمجتمع اليومي يعتمد بشدة على الهياكل المعدنية الصلبة: العوارض في المباني والجسور ، على سبيل المثال ، والحديد الموجود في العناصر المتحركة مثل الطائرات و السيارات. ولكن في حين أن القوة والصلابة المطلقة للصلب والمعادن الثقيلة الأخرى قد تكون واضحة ، هل تساءلت يومًا كيف يتحد المعدن معًا؟

بصرف النظر عن البراغي التي يمكن أن تربط الأشياء المعدنية اليومية في مكانها ، هناك حاجة إلى طرق أخرى لربط المعادن فعليًا - أي تغييرها إلى شكل التأثير يجعلها نفس الشيء ، مع مفصل يتضمن الخصائص الفيزيائية والكيميائية لكلا الجسمين (إذا كان مصنوعًا من مواد مختلفة عند الوصل وضع.)

يتضمن اللحام ربط الأشياء المعدنية عن طريق تسخينها عند تقاطع حتى يذوب كل منها ، ويحدث اندماج بينهما عندما يبرد الخليط ويعيد التصلب. لحام الأكسجين الأسيتيلين، أو فقط لحام أوكسي الأسيتيلين، هو مثال شهير لعملية اللحام.

• ربما سمعت عن لحام، والذي يتضمن أيضًا ربط المعادن معًا عن طريق التسخين. ومع ذلك ، في حالة اللحام ، يتم تسخين المعدن المستخدم فقط كوصلة ، بينما لا يتم تسخين المعادن المتصلة. وبهذا المعنى ، فإن اللحام يشبه استخدام العلكة أكثر من "الانضمام".

يعود تاريخ اللحام إلى ما لا يقل عن 3000 عام. تم العثور على أدلة على اللحام في العصر البرونزي في شكل صناديق ذهبية دائرية عمرها 2000 عام مثبتة معًا بواسطة التسخين الشديد. حتى قبل ذلك ، تعلمت الثقافات في البحر الأبيض المتوسط ​​لحام الحديد وصنع الأدوات من خلال هذه العملية ، والتي يعود تاريخ بعضها إلى 1000 قبل الميلاد.

في عام 1836 ، اكتشف إدموند ديفي الأسيتيلين ، على الرغم من أن استخدامه في اللحام لم ينتشر على نطاق واسع لمدة 70 عامًا أخرى أو نحو ذلك. مهد ظهور المولد الكهربائي في منتصف القرن التاسع عشر والجزء الأخير منه الطريق لحام القوس، والتي تعتمد على شرارة كهربائية ، ولحام وتقنيات القطع التي تستخدم الغاز.

في ثمانينيات القرن التاسع عشر ، تم تأمين براءات الاختراع الأولى للحام القوسي ، وتحديداً لحام القوس الكربوني ، في الولايات المتحدة ، وعلى مدى العقود العديدة التالية كان هذا شكلاً شائعًا في صناعة اللحام. شهدت أوائل القرن العشرين تطورات سريعة في تكنولوجيا الأقطاب الكهربائية المستخدمة في اللحام بالقوس ، جنبًا إلى جنب مع تطور مجال لحام المقاومة.

شهدت العشرينيات من القرن الماضي إدخال آلات اللحام الأوتوماتيكية. بعد عقد من الزمان ، تم تقديم تقنية اللحام بالربط ، وسرعان ما وجدت مرساة قوية في صناعة بناء السفن ، والتي كانت تنمو في ذلك الوقت. منذ ذلك الحين ، تم استخدام المزيد والمزيد من الغازات في اللحام ، وأصبح لحام البلازما أكثر شيوعًا في أوائل القرن الحادي والعشرين.

"أوكسي أسيتيلين" هو في الواقع خليط ، وليس مركبًا كيميائيًا في حد ذاته. أي أنك لن ترى حاوية "أوكسي أسيتيلين" جالسة. يشير المصطلح إلى الخليط المتطاير الذي تم إنشاؤه لغرض معين (التسخين الفائق) من مزيج غاز الأكسجين النقي (O₂) وغاز الأسيتيلين (C₂ح₂).

الأسيتيلين، والتي تتكون من ذرتين من الكربون مترابطتين مع بعضهما البعض وذرة هيدروجين واحدة ، تُعرف أيضًا باسم إيثين. إنه غاز عديم اللون ، وقد تكون رائحته لطيفة للغاية. عند تسخينه ، يتحلل بسهولة إلى كربون وهيدروجين ، ولكن هذا يمكن أن يسبب انفجارات وأسيتيلين نقي عند التعرض لضغط كافٍ (15 رطلاً لكل بوصة مربعة أو نحو ذلك ، بالكاد تزيد عن الضغط الجوي) يمكن أن تنفجر غير مبرر.

تكون مخاليط الهواء والأسيتيلين قابلة للانفجار بدرجات مختلفة ، اعتمادًا على النسبة المئوية للهواء المعني. ولكن إذا تم تسخيره وتعديله بشكل صحيح ، فإن هذا الاحتراق لا ينتج عنه حرارة فحسب ، بل ضوءًا ، وقد تم استخدامه لهذا الغرض في العوامات وما شابه ذلك منذ فترة طويلة. في جهاز اللحام بالأكسجين الأسيتيلين ، لا يتم دمج الأسيتيلين مع الهواء (الذي يحتوي على حوالي 20 في المائة من الأكسجين) ولكن مع الأكسجين النقي ، مما يؤدي إلى إمكانية إطلاق الحرارة القصوى.

في الثمانينيات من القرن الماضي ، أجرى أستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أبحاثًا في فيزياء وكيمياء اللحام بتفصيل كبير. بحلول هذا الوقت ، كان لحام الأكسجين الأسيتيلين موجودًا منذ أكثر من 80 عامًا. كان من المعروف أن درجة الحرارة القصوى التي تحققت أثناء احتراق الأسيتيلين النقي كانت تزيد عن 3000 درجة مئوية ، أو ما يقرب من 6000 درجة فهرنهايت. كما يحدث ، هذه هي أعلى درجة حرارة معروفة يمكن الوصول إليها باستخدام احتراق أي غاز بالأكسجين.

أكدت ورقة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على الحدود العملية للحام في حد ذاته ، لذلك ، على الرغم من تاريخ نشرها ، فإن بعض النتائج التي توصلت إليها لا تزال خالدة. أحد هذه القيود العملية هو في سطح المواد المراد لحامها ؛ يمكن جعلها جذابة للالتصاق وتحريرها من الملوثات فقط إلى حد محدود.

بالإضافة إلى ذلك ، في حين أن درجة الحرارة المطلقة أمر حيوي ، فإن وقت التعرض للحرارة القصوى يمكن أن يحل محل درجات حرارة السقف المنخفضة. لذلك ، بينما يرى اللحام أوكسي الأسيتيلين أن درجات الحرارة ترتفع إلى 3480 درجة مئوية ، فإن لحام القوس يكون أكثر كفاءة لأن ما يصل إلى 50 في المائة من الحرارة الناتجة متاحة نظريًا للحام ، مقارنة بـ 10 في المائة فقط للأكسجين الأسيتيلين اللحام.

حددت الورقة اعتبارات مهمة أخرى ذات طبيعة فيزيائية وكيميائية ، والتي لن تكون بالضرورة تشير إلى أن أي عملية تتفوق على الأخرى ، ولكن يمكن أن تساعد في التنبؤ بسلوك تم تقديمه حديثًا التقنيات. وتشمل هذه سرعة حركة الشرارة واختيار مساحة سطح معينة وتكلفة المعدات.

أنتج مخترع يدعى توماس أول جهاز شعلة أوكسي أسيتيلين في عام 1903. ومع ذلك ، لم يكن توماس هذا هو إديسون ، الذي كان مشغولًا باختراع كل شيء آخر في ذلك الوقت ، ولكن ويلسون. استخدم توماس ويلسون مزيجًا من الأكسجين "النقي" (في الواقع ، 99.5 في المائة من الأكسجين ، بقدر ما يمكن أن يولده في ذلك الوقت) لإنتاج لهب بدرجة حرارة عالية بما يكفي لحرق الفولاذ. حتى يومنا هذا ، لا يزال الأكسجين الأسيتيلين هو خليط الغاز الوحيد الذي يتمتع بهذه الإمكانية ، ويمكن استخدامه حتى تحت الماء.

من الناحية العملية ، يأتي أوكسي أسيتيلين في خلائط مختلفة ، ليس فقط الأكثر فعالية. يمكن تعديل ذلك بواسطة المشغل أثناء التنقل ، حيث يتم تخزين الأكسجين والأسيتيلين لأسباب واضحة مختلف الدبابات. في ما يسمى ب حيادي الإعداد ، الأكثر شيوعًا في اللحام ، يتكون الخليط من أجزاء متساوية من الأكسجين والأسيتيلين. في ما يسمى ب مؤكسد الإعداد ، المستخدمة في القطع ، إخراج O₂ يتم زيادة الغاز في الخليط ، وفي الكربنة الإعداد ، يتم زيادة تدفق الأسيتيلين.

على الرغم من المخاطر المرتبطة بالحفاظ على هذين الغازين قريبين من بعضهما البعض ، ومع المخاطر المستقلة المرتبطة بتخزين الأسيتيلين ( تم تحديد مخاطرها سابقًا) والأكسجين (المتفجر عند تعرضه للهب) ، وتخزين ونقل معدات اللحام بالأكسجين الأسيتيلين سهل. الأسيتيلين ، بعد كل شيء ، هو مركب صغير وخفيف الوزن ، ومخاطره موثقة جيدًا وبالتالي فهي تحت السيطرة في أي مكان احترافي خاضع للإشراف.

تحتوي المعدات نفسها على أسطوانتين من الصلب ، واحدة لكل غاز وكلاهما تحت الضغط. هذه مجهزة بخراطيم وصمامات تحكم ، وتؤدي الأنابيب في النهاية إلى جزء الجهاز الذي تفكر فيه أكثر عندما تفكر في اللحام - أنبوب النفخ. تمنع العديد من أجهزة الأمان حدوث ارتداد في اتجاه المشغل.