Pravděpodobně jste si všimli, že normální fungování každodenní společnosti silně závisí na pevných kovových strukturách: například nosníky v budovách a mostech a ocel nacházející se v pohyblivých prvcích, jako jsou letadla a automobily. Ale i když může být zřejmá mohutnost a naprostá pevnost oceli a jiných těžkých kovů, přemýšleli jste někdy o tom, jak je kov spojen?
Kromě šroubů, které dokážou spojit každodenní kovové předměty na místě, jsou ke spojování kovů zapotřebí i jiné metody - to znamená změnit je do podoby, která v díky efektu je stejný objekt se spojem, který zahrnuje fyzikální a chemické vlastnosti obou objektů (pokud jsou při spojování vyrobeny z různých materiálů pozice.)
Svařování zahrnuje spojování kovových předmětů jejich zahříváním na křižovatce, dokud se každý neroztaví, a dochází k fúzi mezi nimi, když se směs ochladí a znovu ztuhne. Svařování acetylenu kyslíkem, nebo prostě kyslíkové acetylenové svařování, je známým příkladem procesu svařování.
- Možná jste už slyšeli pájení, což také zahrnuje vzájemné vázání kovů zahříváním. V případě pájení se však zahřívá pouze kov použitý jako spoj, zatímco spojené kovy nejsou. V tomto smyslu je pájení spíš jako žvýkačka než „spojování“.
Stručná historie svařování
Svařování se datuje nejméně 3 000 let. Důkazy o svařování v době bronzové se nacházejí ve formě 2 000 let starých kruhových zlatých krabic, které drží pohromadě extrémním ohřevem. Ještě předtím se kultury ve Středomoří naučily pomocí tohoto procesu svařovat železo a vyrábět nástroje, z nichž některé sahají až do roku 1 000 př. N.l.
V roce 1836 objevil Edmund Davy acetylen, i když jeho použití při svařování nebylo rozšířeno po dalších asi 70 let. Příchod elektrického generátoru ve druhé a druhé polovině 19. století připravil cestu obloukové svařování, který spoléhá na elektrickou jiskru, a na svařovací a řezací techniky zahrnující plyn.
V 80. letech 19. století byly ve Spojených státech zajištěny první patenty na obloukové svařování, konkrétně na uhlíkové obloukové svařování, a v příštích několika desetiletích to byla populární forma svařovacího průmyslu. Na počátku 20. století došlo k rychlému pokroku v technologii elektrod používaných při obloukovém svařování spolu s rozvojem oblasti odporové svařování.
Ve 20. letech 20. století bylo zavedeno automatické svařovací zařízení. O deset let později byla zavedena technika svařování čepů a rychle našla silnou kotvu v loďařském průmyslu, která se v té době rozrůstala. Od té doby se při svařování používá stále více plynů a plazmové svařování se na počátku 21. století stalo populárnějším.
Co je kyslíkový acetylen?
„Oxyacetylen“ je ve skutečnosti směs, nikoli chemická sloučenina sama o sobě. To znamená, že neuvidíte sedět nádobu s „oxyacetylenem“. Tento termín se týká těkavé směsi vytvořené pro konkrétní účel (přehřátí) z kombinace čistého plynného kyslíku (O2) a acetylenový plyn (C.2H2).
Acetylén, který se skládá ze dvou atomů uhlíku, které jsou trojnásobně vázány navzájem a vždy k jednomu atomu vodíku, je také známý jako ethyn. Je to bezbarvý plyn a může příjemně páchnout. Při zahřátí se snadno rozloží na uhlík a vodík, ale to může způsobit exploze a čistý acetylen vystaven dostatečnému tlaku (asi 15 liber na čtvereční palec, sotva vyšší než atmosférický tlak), může explodovat nevyprovokovaný.
Směsi vzduchu a acetylenu jsou v různé míře výbušné, v závislosti na podílu vzduchu. Toto spalování, je-li však správně zapojeno a modulováno, může produkovat nejen teplo, ale i světlo a bylo k tomuto účelu používáno v bójkách apod. Ve svařovacím zařízení na kyslík a acetylen se acetylen nekombinuje se vzduchem (který obsahuje asi 20 procent kyslíku), ale s čistým kyslíkem, což vede k možnosti extrémního uvolňování tepla.
Fyzika svařování
V 80. letech profesor Massachusetts Institute of Technology (MIT) velmi podrobně zkoumal fyziku a chemii svařování. Do této doby bylo svařování kyslíkem a acetylenem více než 80 let. Bylo známo, že maximální teplota dosažená během spalování čistého acetylenu byla mnohem vyšší než 3 000 stupňů Celsia nebo téměř 6 000 stupňů Fahrenheita. Jde o nejvyšší známou teplotu, které lze dosáhnout spalováním jakéhokoli plynu kyslíkem.
Dokument MIT zdůraznil praktické limity svařování jako takového, takže navzdory datu jeho zveřejnění zůstávají některá jeho zjištění nadčasová. Jedno takové praktické omezení je na povrchu svařovaných materiálů; lze je zatraktivnit lepením a zbavit nečistot pouze v omezené míře.
Kromě toho, i když je absolutní teplota zásadní, může doba vystavení maximálnímu teplu nahradit nižší teploty stropu. Takže zatímco při svařování kyslíkem a acetylenem teploty stoupají až na 3 480 C, obloukové svařování je účinnější, protože až 50 procent vytvořeného tepla je teoreticky k dispozici pro svařování, ve srovnání s pouhými 10 procenty pro oxyacetylen svařování.
Příspěvek nastínil další důležité úvahy fyzikální a chemické povahy, které by nutně nebyly naznačují, že jeden proces je lepší než jiný, ale může pomoci předpovědět chování nově zavedeného technologie. Patří mezi ně rychlost pojezdu, volba konkrétní povrchové plochy a cena vybavení.
Svařovací zařízení pro kyslík a acetylen
Vynálezce jménem Thomas vyrobil v roce 1903 první kyslíkoacetylenový hořák. Tímto Thomasem však nebyl Edison, který se v té době zabýval vymýšlením všeho jiného, ale Wilson. Thomas Wilson použil směs „čistého“ kyslíku (ve skutečnosti 99,5 procent kyslíku, tak dobrého, jak v té době dokázal generovat) k vytvoření plamene s teplotou dostatečně vysokou, aby spálil ocel. Dodnes zůstává oxyacetylen jedinou směsí plynů s touto schopností a lze ji dokonce použít pod vodou.
V praxi je oxyacetylen dodáván v různých směsích, nejen v té nejúčinnější. To může upravit operátor na cestách, protože kyslík a acetylen jsou ze zřejmých důvodů uloženy v odlišný tanky. V tzv neutrální nastavení, nejběžnější pro svařování, je směs přibližně stejných dílů kyslíku a acetylenu. V tzv oxidující nastavení, používané pro řezání, výstup O2 plyn do směsi se zvyšuje a v nauhličování nastavení se zvýší tok acetylenu.
Navzdory nebezpečí spojenému s udržováním těchto dvou plynů blízko u sebe a nezávislým nebezpečím spojeným se skladováním acetylenu (" a kyslík (výbušný při vystavení plameni), skladování a přeprava kyslíkoacetylenového svařovacího zařízení je snadné. Acetylen je koneckonců malá a lehká sloučenina a jeho rizika jsou dobře zdokumentována a tudíž dobře pod kontrolou v jakémkoli profesionálním prostředí pod dohledem.
Samotné zařízení má dva ocelové válce, jeden pro každý plyn a oba pod tlakem. Ty jsou vybaveny hadicemi a regulačními ventily a potrubí nakonec vede k části zařízení, na kterou myslíte nejvíce, když uvažujete o svařování - foukací trubce. Několik bezpečnostních zařízení zabraňuje zpětnému rázu ve směru obsluhy.