Lo más probable es que haya notado que el funcionamiento normal de la sociedad cotidiana depende en gran medida de las estructuras metálicas sólidas: las vigas en edificios y puentes, por ejemplo, y el acero que se encuentra en elementos móviles como aviones y Automóviles. Pero si bien el poder y la absoluta solidez del acero y otros metales pesados pueden ser obvios, ¿se ha preguntado alguna vez cómo se une el metal?
Aparte de los tornillos que pueden unir objetos metálicos cotidianos en su lugar, se necesitan otros métodos para unir metales, es decir, cambiarlos a una forma que en El efecto los convierte en el mismo objeto, con una junta que incluye las propiedades físicas y químicas de ambos objetos (si están hechos de diferentes materiales en la junta posición.)
La soldadura implica la unión de objetos metálicos calentándolos en una unión hasta que cada uno de ellos se derrita, y se produce una fusión entre ellos cuando la mezcla se enfría y se vuelve a solidificar. Soldadura con oxígeno y acetileno
, o solo soldadura de oxiacetileno, es un ejemplo famoso del proceso de soldadura.- Tal vez hayas oído hablar de soldadura, que también implica unir metales mediante calentamiento. Sin embargo, en el caso de la soldadura, solo se calienta el metal utilizado como unión, mientras que los metales unidos no. En este sentido, soldar es más parecido a usar goma de mascar que a "unir".
Una breve historia de la soldadura
La soldadura se remonta al menos a 3000 años. La evidencia de soldadura en la Edad del Bronce se encuentra en forma de cajas circulares de oro de 2.000 años de antigüedad unidas por un calentamiento extremo. Incluso antes de eso, las culturas mediterráneas habían aprendido a soldar hierro y a fabricar herramientas mediante este proceso, algunas de las cuales se remontan al año 1000 a. C.
En 1836, Edmund Davy descubrió el acetileno, aunque su uso en la soldadura no se generalizaría hasta pasados unos 70 años. La llegada del generador eléctrico a mediados y finales del siglo XIX allanó el camino para soldadura por arco, que se basa en una chispa eléctrica, y para técnicas de soldadura y corte con gas.
En la década de 1880, las primeras patentes para la soldadura por arco, específicamente la soldadura por arco de carbono, se obtuvieron en los Estados Unidos, y durante las siguientes décadas esta fue una forma popular de la industria de la soldadura. A principios de la década de 1900 se produjeron rápidos avances en la tecnología de los electrodos utilizados en la soldadura por arco, junto con el desarrollo del campo de soldadura por resistencia.
La década de 1920 vio la introducción de las soldadoras automáticas. Una década más tarde, se introdujo la técnica de soldadura de pernos y rápidamente encontró un ancla poderosa en la industria de la construcción naval, que florecía en ese momento. Desde entonces, se han empleado cada vez más gases en la soldadura, y la soldadura por plasma se ha vuelto más popular a principios del siglo XXI.
¿Qué es el oxiacetileno?
El "oxiacetileno" es en realidad una mezcla, no un compuesto químico por derecho propio. Es decir, no verá un contenedor de "oxiacetileno" por ahí. El término se refiere a la mezcla volátil creada para un propósito específico (sobrecalentamiento) a partir de la combinación de gas oxígeno puro (O2) y gas acetileno (C2H2).
Acetileno, que consta de dos átomos de carbono con enlaces triples entre sí y a un solo átomo de hidrógeno cada uno, también se conoce como ethyne. Es un gas incoloro y puede oler ligeramente agradable. Cuando se calienta, se descompone fácilmente en carbono e hidrógeno, pero esto puede causar explosiones y acetileno puro. sometido a suficiente presión (aproximadamente 15 libras por pulgada cuadrada, apenas por encima de la presión atmosférica) puede explotar sin provocación.
Las mezclas de aire y acetileno son explosivas en diferentes grados, dependiendo del porcentaje de aire involucrado. Pero debidamente aprovechada y modulada, esta combustión puede producir no solo calor sino también luz, y se utilizó para este propósito en boyas y similares hace mucho tiempo. En un dispositivo de soldadura de oxiacetileno, el acetileno no se combina con aire (que contiene aproximadamente un 20 por ciento de oxígeno) sino con oxígeno puro, lo que genera una posible liberación de calor extrema.
La física de la soldadura
En la década de 1980, un profesor del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) investigó la física y la química de la soldadura con gran detalle. En ese momento, la soldadura con oxiacetileno había existido durante más de 80 años. Se sabía que la temperatura máxima alcanzada durante la combustión del acetileno puro estaba muy por encima de los 3.000 grados Celsius, o cerca de los 6.000 grados Fahrenheit. Da la casualidad de que esta es la temperatura más alta conocida que se puede alcanzar utilizando la combustión de cualquier gas con oxígeno.
El artículo del MIT subrayó los límites prácticos de la soldadura per se, por lo que, a pesar de la fecha de su publicación, algunos de sus hallazgos siguen siendo atemporales. Una de estas limitaciones prácticas está en la superficie de los materiales a soldar; pueden hacerse atractivos para la unión y liberados de contaminantes solo en un grado finito.
Además, si bien la temperatura absoluta es vital, el tiempo de exposición al calor máximo puede reemplazar las temperaturas del techo más bajas. Entonces, mientras que la soldadura con oxiacetileno ve temperaturas que suben hasta 3480 C, la soldadura por arco es más eficiente porque hasta El 50 por ciento del calor creado está teóricamente disponible para la soldadura, en comparación con solo el 10 por ciento para el oxiacetileno. soldadura.
El documento esbozaba otras consideraciones importantes de naturaleza física y química, que no necesariamente sugieren que cualquier proceso es superior a otro, pero podría ayudar a predecir el comportamiento de los recién introducidos tecnologías. Estos incluyen la velocidad de desplazamiento de la chispa, la elección del área de superficie específica y el costo del equipo.
Equipo de soldadura de acetileno de oxígeno
Un inventor llamado Thomas produjo el primer aparato de soplete de oxiacetileno en 1903. Este Thomas, sin embargo, no era Edison, que estaba ocupado inventando todo lo demás en ese momento, sino Wilson. Thomas Wilson usó una mezcla de oxígeno "puro" (en realidad, 99,5 por ciento de oxígeno, tan bueno como podía generar en ese momento) para producir una llama con una temperatura lo suficientemente alta como para quemar acero. Hasta el día de hoy, el oxiacetileno sigue siendo la única mezcla de gas con esta capacidad, e incluso puede usarse bajo el agua.
En la práctica, el oxiacetileno viene en diferentes mezclas, no solo la más potente. Esto puede ser ajustado por el operador sobre la marcha, ya que el oxígeno y el acetileno, por razones obvias, se almacenan en diferente tanques. En el llamado neutral fraguado, el más común para soldar, la mezcla es aproximadamente a partes iguales de oxígeno y acetileno. En el llamado oxidante ajuste, utilizado para cortar, la salida de O2 el gas en la mezcla se incrementa, y en el carburación ajuste, aumenta el flujo de acetileno.
A pesar del peligro asociado con mantener estos dos gases juntos, y con los peligros independientes asociados con el almacenamiento de acetileno (el peligros de los cuales se describieron anteriormente) y oxígeno (explosivo cuando se expone a una llama), el almacenamiento y transporte de equipos de soldadura de oxiacetileno es fácil. Después de todo, el acetileno es un compuesto pequeño y liviano, y sus peligros están bien documentados y, por lo tanto, están bien bajo control en cualquier entorno profesional supervisado.
El equipo en sí tiene dos cilindros de acero, uno para cada gas y ambos a presión. Estos están equipados con mangueras y válvulas de control, y la tubería finalmente conduce a la parte del dispositivo en la que más piensa cuando piensa en soldar: la tubería de soplado. Varios dispositivos de seguridad evitan el retroceso en la dirección del operador.