Sie haben wahrscheinlich bemerkt, dass der normale Betrieb der Alltagsgesellschaft stark von soliden Metallstrukturen abhängt: die Träger in Gebäuden und Brücken zum Beispiel und der Stahl in beweglichen Elementen wie Flugzeugen und Autos. Aber während die Macht und die schiere Solidität von Stahl und anderen Schwermetallen offensichtlich sind, haben Sie sich jemals gefragt, wie Metall zusammengefügt wird?
Abgesehen von den Schrauben, mit denen alltägliche Metallgegenstände befestigt werden können, sind andere Methoden erforderlich, um Metalle tatsächlich zu verbinden – d. h. sie in eine Form zu bringen, die in Effekt macht sie zum gleichen Objekt, mit einer Verbindung, die physikalische und chemische Eigenschaften beider Objekte enthält (wenn sie an der Verbindung aus unterschiedlichen Materialien bestehen). Position.)
Schweißen beinhaltet das Verbinden von Metallgegenständen durch Erhitzen beider an einer Verbindungsstelle, bis jeder von ihnen schmilzt, und eine Verschmelzung zwischen ihnen erfolgt, wenn die Mischung abkühlt und sich wieder verfestigt.
Sauerstoff-Acetylen-Schweißen, oder nur Autogenschweißen, ist ein berühmtes Beispiel für den Schweißprozess.- Sie haben vielleicht gehört von heard Löten, bei dem auch Metalle durch Erhitzen miteinander verbunden werden. Beim Löten wird jedoch nur das als Kontaktstelle verwendete Metall erwärmt, die verbundenen Metalle jedoch nicht. In diesem Sinne ähnelt das Löten eher dem Kaugummi als dem "Fügen".
Eine kurze Geschichte des Schweißens
Schweißen ist mindestens 3.000 Jahre alt. Beweise für Schweißarbeiten in der Bronzezeit finden sich in Form von 2000 Jahre alten runden Goldkästen, die durch extreme Hitze zusammengehalten wurden. Schon zuvor hatten die Kulturen im Mittelmeerraum gelernt, Eisen zu schweißen und über dieses Verfahren Werkzeuge herzustellen, die teilweise bis ins Jahr 1000 v. Chr. zurückreichen.
Im Jahr 1836 entdeckte Edmund Davy Acetylen, obwohl sich seine Verwendung beim Schweißen erst in weiteren 70 Jahren durchsetzen sollte. Das Aufkommen des elektrischen Generators Mitte und Ende des 19. Jahrhunderts ebnete den Weg für Lichtbogenschweißen, die auf einem elektrischen Funken beruht, sowie für Schweiß- und Schneidtechniken mit Gas.
In den 1880er Jahren wurden die ersten Patente für das Lichtbogenschweißen, insbesondere das Kohlelichtbogenschweißen, in den Vereinigten Staaten gesichert, und für die nächsten Jahrzehnte war dies eine beliebte Form der Schweißindustrie. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts kam es zu rasanten Fortschritten in der Technologie der beim Lichtbogenschweißen verwendeten Elektroden sowie zur Entwicklung des Bereichs der Widerstandsschweißen.
In den 1920er Jahren wurden Schweißautomaten eingeführt. Ein Jahrzehnt später wurde die Technik des Bolzenschweißens eingeführt und fand schnell einen starken Anker im damals aufkeimenden Schiffbau. Seitdem werden immer mehr Gase beim Schweißen eingesetzt und das Plasmaschweißen wird im frühen 21. Jahrhundert immer beliebter.
Was ist Oxy-Acetylen?
"Oxyacetylen" ist eigentlich eine Mischung, keine eigenständige chemische Verbindung. Das heißt, Sie werden keinen Behälter mit "Sauerstoffacetylen" herumliegen sehen. Der Begriff bezeichnet das flüchtige Gemisch, das für einen bestimmten Zweck (Überhitzung) aus der Kombination von reinem Sauerstoffgas (O2) und Acetylengas (C2H2).
Acetylen, das aus zwei dreifach aneinander und an je einem Wasserstoffatom gebundenen Kohlenstoffatomen besteht, wird auch als Ethin. Es ist ein farbloses Gas und kann leicht angenehm riechen. Beim Erhitzen wird es leicht in Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt, dies kann jedoch zu Explosionen und reinem Acetylen führen ausreichendem Druck ausgesetzt (etwa 15 Pfund pro Quadratzoll, kaum über dem atmosphärischen Druck) kann explodieren grundlos.
Gemische aus Luft und Acetylen sind je nach Luftanteil unterschiedlich explosiv. Aber richtig eingespannt und moduliert kann diese Verbrennung nicht nur Wärme, sondern auch Licht erzeugen und wurde zu diesem Zweck vor langer Zeit in Bojen und dergleichen verwendet. In einem Autogen-Acetylen-Schweißgerät wird das Acetylen nicht mit Luft (die etwa 20 Prozent Sauerstoff enthält) sondern mit reinem Sauerstoff kombiniert, was zu einer extremen Wärmefreisetzung führt.
Die Physik des Schweißens
In den 1980er Jahren erforschte ein Professor des Massachusetts Institute of Technology (MIT) die Physik und Chemie des Schweißens im Detail. Zu diesem Zeitpunkt gab es das Autogenschweißen bereits seit über 80 Jahren. Es war bekannt, dass die bei der Verbrennung von reinem Acetylen erreichte Spitzentemperatur weit über 3.000 Grad Celsius oder nahe 6.000 Grad Fahrenheit lag. Dies ist übrigens die höchste bekannte Temperatur, die durch die Verbrennung eines Gases mit Sauerstoff erreicht werden kann.
Das MIT-Papier unterstrich die praktischen Grenzen des Schweißens an sich, sodass einige seiner Ergebnisse trotz des Datums seiner Veröffentlichung zeitlos bleiben. Eine solche praktische Einschränkung liegt in der Oberfläche der zu schweißenden Materialien; sie können nur in begrenztem Maße für Verklebungen attraktiv gemacht und von Verunreinigungen befreit werden.
Während die absolute Temperatur entscheidend ist, kann die Zeit der maximalen Hitzeeinwirkung niedrigere Deckentemperaturen verdrängen. Während beim Autogenschweißen die Temperaturen auf bis zu 3.480 °C ansteigen, ist das Lichtbogenschweißen effizienter, da bis zu 50 Prozent der erzeugten Wärme stehen theoretisch für das Schweißen zur Verfügung, im Vergleich zu nur 10 Prozent für Autogen Schweißen.
Das Papier skizzierte andere wichtige Überlegungen physikalischer und chemischer Natur, die nicht unbedingt schlagen vor, dass ein Prozess einem anderen überlegen ist, könnte aber helfen, das Verhalten neu eingeführter vorherzusagen Technologien. Dazu gehören die Funkenlaufgeschwindigkeit, die Wahl der spezifischen Oberfläche und die Kosten für die Ausrüstung.
Sauerstoff-Acetylen-Schweißgeräte
Ein Erfinder namens Thomas stellte 1903 den ersten Acetylen-Sauerstoffbrenner her. Dieser Thomas war jedoch nicht Edison, der zu dieser Zeit damit beschäftigt war, alles andere zu erfinden, sondern Wilson. Thomas Wilson verwendete eine Mischung aus "reinem" Sauerstoff (eigentlich 99,5 Prozent Sauerstoff, so gut er zu dieser Zeit erzeugen konnte), um eine Flamme zu erzeugen, deren Temperatur heiß genug war, um Stahl zu verbrennen. Bis heute ist Acetylen-Sauerstoff das einzige Gasgemisch mit dieser Fähigkeit und kann sogar unter Wasser eingesetzt werden.
In der Praxis gibt es Oxyacetylen in verschiedenen Mischungen, nicht nur in der stärksten. Dies kann vom Bediener unterwegs eingestellt werden, da der Sauerstoff und das Acetylen aus offensichtlichen Gründen in gespeichert werden anders Panzer. Im sogenannten neutral Einstellung, die am häufigsten zum Schweißen verwendet wird, besteht die Mischung zu etwa gleichen Teilen aus Sauerstoff und Acetylen. Im sogenannten oxidierend Einstellung, zum Schneiden verwendet, die Ausgabe von O2 Gas in das Gemisch wird erhöht, und in der Aufkohlen Einstellung wird der Acetylenfluss erhöht.
Trotz der Gefahr, die damit verbunden ist, diese beiden Gase nahe beieinander zu halten, und der unabhängigen Gefahren, die mit der Lagerung von Acetylen (der ( Gefahren, die zuvor beschrieben wurden) und Sauerstoff (explosiv, wenn er einer Flamme ausgesetzt wird), die Lagerung und der Transport von Autogen-Schweißgeräten ist einfach. Acetylen ist schließlich eine kleine und leichte Verbindung, und seine Gefahren sind gut dokumentiert und daher in jeder professionellen, beaufsichtigten Umgebung gut unter Kontrolle.
Das Gerät selbst hat zwei Stahlflaschen, eine für jedes Gas und beide unter Druck. Diese sind mit Schläuchen und Regelventilen ausgestattet und die Verrohrung führt schließlich zu dem Teil des Gerätes, an den man beim Schweißen am meisten denkt – dem Blasrohr. Mehrere Sicherheitseinrichtungen verhindern einen Rückschlag in Richtung des Bedieners.