Tõenäoliselt olete märganud, et igapäevase ühiskonna tavapärane toimimine sõltub tugevalt kindlatest metallkonstruktsioonidest: näiteks hoonete ja sildade talad ning liikuvatest elementidest nagu lennukid ja autod. Kuid kuigi terase ja muude raskmetallide tugevus ja tugevus võivad olla ilmsed, kas olete kunagi mõelnud, kuidas metall on ühendatud?
Peale kruvide, mis võivad igapäevaseid metallesemeid oma kohale siduda, on metallide reaalseks ühendamiseks vaja muid meetodeid - see tähendab, et muuta need vormiks, mis Mõju muudab need samaks objektiks, ühendusega, mis sisaldab mõlema eseme füüsikalisi ja keemilisi omadusi (kui need on ühendatud erinevatest materjalidest asendis.)
Keevitamine hõlmab metallesemete ühendamist, kuumutades neid mõlemad ristmikul, kuni kumbki sulab, ja segu jahtumisel ja tahkumisel tekib nende vahel sulandumine. Hapniku atsetüleen keevitaminevõi lihtsalt oksüatsetüleeni keevitamineon kuulus näide keevitusprotsessist.
- Olete ehk kuulnud jootmine, mis hõlmab ka metallide sidumist kuumutamise teel. Jootmise korral soojendatakse aga ainult ristmikuna kasutatavat metalli, samas kui liitunud metalle mitte. Selles mõttes sarnaneb jootmine pigem närimiskummi kui "liitumisega".
Keevitamise lühiajalugu
Keevitamine pärineb vähemalt 3000 aastat. Tõendeid keevitamise kohta pronksiajal leitakse 2000 aasta vanuste ümmarguste kuldkastide kujul, mida hoiab koos äärmine kuumutamine. Juba enne seda olid Vahemere kultuurid õppinud selle protsessi abil rauda keevitama ja tööriistu valmistama, millest mõned pärinevad 1000 eKr.
1836. aastal avastas Edmund Davy atsetüleeni, ehkki selle kasutamine keevitamisel ei levinud veel umbes 70 aastat. Elektrigeneraatori tulek 19. sajandi keskel ja teisel poolel sillutas teed kaarkeevitamine, mis tugineb elektrisädemele, ning gaasiga seotud keevitus- ja lõiketehnikaid.
1880-ndatel tagati Ameerika Ühendriikides esimesed kaarkeevitamise, täpsemalt süsinik-kaarkeevitamise patendid ja järgmised aastakümned olid see populaarne keevitustööstuse vorm. 1900. aastate alguses täheldati kaarkeevitamisel kasutatavate elektroodide tehnoloogia kiiret arengut koos takistuse keevitamine.
1920. aastatel võeti kasutusele automaatsed keevitusseadmed. Kümme aastat hiljem võeti kasutusele naastude keevitamise tehnika ja see leidis kiiresti laevaehitustööstuses võimsa ankru, mis oli sel ajal kasvamas. Sellest ajast alates on keevitamisel kasutatud üha rohkem gaase ja plasmakeevitus on 21. sajandi alguses muutunud populaarsemaks.
Mis on oksüatsetüleen?
"Oksüatsetüleen" on tegelikult segu, mitte omaette keemiline ühend. See tähendab, et te ei näe konteinerit "oksüatsetüleeni" ümber istumas. Termin viitab lenduva segule, mis on loodud spetsiaalsel eesmärgil (ülekuumenemine) puhta hapnikugaasi (O2) ja atsetüleengaas (C2H2).
Atsetüleen, mis koosneb kahest üksteisega ja ühe vesinikuaatomiga kolmiksidemega seotud süsinikuaatomist, tuntakse ka kui etüün. See on värvitu gaas ja see võib tunda mõnusat lõhna. Kuumutades laguneb see kergesti süsinikuks ja vesinikuks, kuid see võib põhjustada plahvatusi ja puhast atsetüleeni piisava rõhu all (umbes 15 naela ruuttolli kohta, vaevalt üle atmosfäärirõhu) võib plahvatada provotseerimata.
Õhu ja atsetüleeni segud on erineval määral plahvatusohtlikud, sõltuvalt osaleva õhu protsendist. Kuid korralikult raketuna ja moduleeritult võib selline põlemine toota mitte ainult soojust, vaid ka valgust ning seda kasutati poide jms jaoks juba ammu. Oksüatsetüleeni keevitusseadmes kombineeritakse atsetüleen mitte õhuga (mis sisaldab umbes 20 protsenti hapnikku), vaid puhta hapnikuga, mille tulemuseks on äärmise kuumuse eraldumise võimalus.
Keevitamise füüsika
1980. aastatel uuris Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) professor keevitamise füüsikat ja keemiat väga põhjalikult. Selleks ajaks oli oksiatsetüleeni keevitamine olnud üle 80 aasta. Oli teada, et puhta atsetüleeni põlemisel saavutatud tipptemperatuur oli kõvasti üle 3000 kraadi ehk ligi 6000 kraadi Fahrenheiti. See juhtub, et see on kõrgeim teadaolev temperatuur, mis saavutatakse gaaside hapnikuga põletamisel.
MIT-i dokumendis rõhutati keevitamise praktilisi piire iseenesest, nii et vaatamata selle avaldamise kuupäevale jäävad mõned selle leiud ajatuks. Üks selline praktiline piirang on keevitatavate materjalide pinnal; neid saab sidumise jaoks atraktiivseks muuta ja saasteainetest vabastada ainult piiratud ulatuses.
Lisaks, kuigi absoluutne temperatuur on ülioluline, võib maksimaalse kuumusega kokkupuutumise aeg asendada madalamad laetemperatuurid. Niisiis, kui oksüatsetüleeni keevitamisel tõuseb temperatuur kuni 3480 C, on kaarkeevitus tõhusam, kuna kuni Teoreetiliselt on keevitamiseks saadaval 50 protsenti loodud soojusest, oksüatsetüleeni puhul aga ainult 10 protsenti keevitamine.
Dokumendis visandati muid olulisi füüsikalise ja keemilise iseloomuga kaalutlusi, mis ei pruugi tingimata olla soovitada, et mõni protsess on teistest parem, kuid võib aidata ennustada äsja kasutusele võetud käitumist tehnoloogiaid. Nende hulka kuuluvad sädemete liikumiskiirus, konkreetse pinna valik ja seadmete maksumus.
Hapniku atsetüleen keevitusseadmed
Leiutaja nimega Thomas tootis 1903. aastal esimese oksüatsetüleenist tõrvikuaparaadi. See Thomas ei olnud aga tol ajal kõige muu leiutamisega hõivatud Edison, vaid Wilson. Thomas Wilson kasutas "puhta" hapniku segu (tegelikult 99,5 protsenti hapnikku, nii hea, kui ta toona tohtis tekitada), et toota leeki, mille temperatuur oleks piisavalt kuum, et terast põletada. Oksüatsetüleen on tänapäevani ainus selle võimega gaasisegu ja seda saab kasutada isegi vee all.
Praktikas on oksüatsetüleeni erinevates segudes, mitte ainult kõige tugevamas. Operaator saab seda liikvel olles reguleerida, kuna hapnik ja atsetüleen ladustatakse arusaadavatel põhjustel erinevad tankid. Nn neutraalne seade, mis on keevitamiseks kõige tavalisem, segu on umbes võrdsetes osades hapnikku ja atsetüleeni. Nn oksüdeeriv seadistus, mida kasutatakse lõikamiseks, O väljund2 gaas segus suureneb ja karbureeriv seadistamisel suurendatakse atsetüleeni voolu.
Vaatamata ohule, mis on seotud nende kahe gaasi lähestikku hoidmisega ja atsetüleeni ( hapnik (leegiga kokkupuutel plahvatusohtlik), oksüatsetüleen keevitusseadmete hoidmine ja transport on lihtne. Atsetüleen on lõppkokkuvõttes väike ja kerge ühend ning selle ohud on hästi dokumenteeritud ja seega hästi kontrollitavad igas professionaalses järelevalve all.
Seadmel endal on kaks terasest ballooni, üks iga gaasi jaoks ja mõlemad rõhu all. Need on varustatud voolikute ja juhtventiilidega ning torustik viib lõppkokkuvõttes seadme selle osa juurde, millele keevitades mõelda kõige rohkem - puhumistoru. Mitu ohutusseadet hoiab ära löögi operaatori suunas.