Comment souder l'oxyacétylène

Vous avez sans doute remarqué que le fonctionnement normal de la société de tous les jours dépend fortement de structures métalliques solides: les poutres dans les bâtiments et les ponts, par exemple, et l'acier trouvé dans les éléments mobiles tels que les avions et automobiles. Mais alors que la puissance et la solidité de l'acier et d'autres métaux lourds peuvent être évidentes, vous êtes-vous déjà demandé comment le métal est assemblé ?

Outre les vis qui peuvent lier les objets métalliques de tous les jours en place, d'autres méthodes sont nécessaires pour joindre réellement les métaux - c'est-à-dire les transformer en une forme qui, en l'effet en fait le même objet, avec un joint qui inclut les propriétés physiques et chimiques des deux objets (s'ils sont constitués de matériaux différents à la jonction positionner.)

Le soudage implique l'assemblage d'objets métalliques en les chauffant tous les deux à une jonction jusqu'à ce que chacun d'eux fonde, et une fusion entre eux se produit lorsque le mélange se refroidit et se resolidifie.

• Vous avez peut-être entendu parler soudure, qui implique également la liaison des métaux entre eux par chauffage. Dans le cas du brasage, cependant, seul le métal utilisé comme jonction est chauffé, alors que les métaux joints ne le sont pas. En ce sens, souder s'apparente plus à utiliser de la gomme à mâcher qu'à « assembler ».

Le soudage remonte à au moins 3000 ans. Des traces de soudure à l'âge du bronze se trouvent sous la forme de boîtes en or circulaires vieilles de 2 000 ans maintenues ensemble par un chauffage extrême. Même avant cela, les cultures méditerranéennes avaient appris à souder le fer et à fabriquer des outils par ce procédé, dont certains remontent à 1 000 av.

En 1836, Edmund Davy a découvert l'acétylène, bien que son utilisation dans le soudage ne se soit généralisée que pendant 70 ans environ. L'avènement du générateur électrique au milieu et à la fin du 19e siècle a ouvert la voie à soudage à l'arc, qui repose sur une étincelle électrique, et pour les techniques de soudage et de coupage au gaz.

Dans les années 1880, les premiers brevets pour le soudage à l'arc, en particulier le soudage à l'arc au carbone, ont été déposés aux États-Unis et, au cours des décennies suivantes, il s'agissait d'une forme populaire de l'industrie du soudage. Le début des années 1900 a vu des progrès rapides dans la technologie des électrodes utilisées dans le soudage à l'arc, ainsi que le développement du domaine de soudage par résistance.

Les années 1920 ont vu l'introduction des machines à souder automatiques. Une décennie plus tard, la technique du soudage des goujons a été introduite, et elle a rapidement trouvé un puissant point d'ancrage dans l'industrie de la construction navale, alors en plein essor. Depuis lors, de plus en plus de gaz ont été utilisés dans le soudage, et le soudage au plasma est devenu plus populaire au début du 21e siècle.

"Oxy acétylène" est en fait un mélange, pas un composé chimique à part entière. C'est-à-dire que vous ne verrez pas un récipient d'"oxyacétylène" assis autour. Le terme fait référence au mélange volatil créé dans un but précis (surchauffe) à partir de la combinaison d'oxygène pur (O₂) et de l'acétylène (C₂H₂).

Acétylène, qui se compose de deux atomes de carbone triplement liés l'un à l'autre et à un seul atome d'hydrogène chacun, est également connu sous le nom éthyne. C'est un gaz incolore, et il peut avoir une odeur légèrement agréable. Lorsqu'il est chauffé, il se décompose facilement en carbone et en hydrogène, mais cela peut provoquer des explosions et de l'acétylène pur soumis à une pression suffisante (15 livres par pouce carré environ, à peine supérieure à la pression atmosphérique) peut exploser non provoqué.

Les mélanges d'air et d'acétylène sont explosifs à différents degrés, selon le pourcentage d'air impliqué. Mais correctement exploitée et modulée, cette combustion peut produire non seulement de la chaleur mais de la lumière, et a été utilisée à cet effet dans les bouées et autres il y a longtemps. Dans un appareil de soudage oxyacétylénique, l'acétylène n'est pas combiné avec de l'air (qui contient environ 20 pour cent d'oxygène) mais de l'oxygène pur, ce qui entraîne un potentiel de dégagement de chaleur extrême.

Dans les années 1980, un professeur du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a étudié en détail la physique et la chimie du soudage. À cette époque, le soudage oxyacétylénique existait depuis plus de 80 ans. On savait que la température maximale atteinte lors de la combustion de l'acétylène pur dépassait largement les 3 000 degrés Celsius, soit près de 6 000 degrés Fahrenheit. En l'occurrence, il s'agit de la température connue la plus élevée pouvant être atteinte en utilisant la combustion de n'importe quel gaz avec de l'oxygène.

L'article du MIT a souligné les limites pratiques du soudage en soi, donc, malgré la date de sa publication, certaines de ses conclusions restent intemporelles. Une telle limitation pratique réside dans la surface des matériaux à souder; ils ne peuvent être rendus attrayants pour le collage et libérés des contaminants que dans une mesure limitée.

De plus, alors que la température absolue est vitale, le temps d'exposition à la chaleur maximale peut remplacer les températures de plafond plus basses. Ainsi, alors que le soudage oxyacétylénique fait grimper les températures jusqu'à 3 480 C, le soudage à l'arc est plus efficace car jusqu'à 50 pour cent de la chaleur créée est théoriquement disponible pour le soudage, contre seulement 10 pour cent pour l'oxyacétylène soudage.

Le document soulignait d'autres considérations importantes de nature physique et chimique, qui ne seraient pas nécessairement suggèrent qu'un processus est supérieur à un autre, mais pourrait aider à prédire le comportement de nouveaux les technologies. Il s'agit notamment de la vitesse de déplacement de l'étincelle, du choix de la surface spécifique et du coût des équipements.

Un inventeur nommé Thomas a produit le premier appareil de chalumeau oxyacétylénique en 1903. Ce Thomas, cependant, n'était pas Edison, qui était occupé à inventer tout le reste à l'époque, mais Wilson. Thomas Wilson a utilisé un mélange d'oxygène "pur" (en fait, 99,5% d'oxygène, aussi bon qu'il pouvait en générer à l'époque) pour produire une flamme à une température suffisamment élevée pour brûler l'acier. À ce jour, l'oxyacétylène reste le seul mélange gazeux avec cette capacité, et il peut même être utilisé sous l'eau.

En pratique, l'oxyacétylène se présente sous différents mélanges, pas seulement le plus puissant. Celle-ci peut être ajustée par l'opérateur en déplacement, car l'oxygène et l'acétylène sont, pour des raisons évidentes, stockés dans différent réservoirs. Dans le soi-disant neutre réglage, le plus courant pour le soudage, le mélange est à peu près à parts égales d'oxygène et d'acétylène. Dans le soi-disant oxydant réglage, utilisé pour la coupe, la sortie de O₂ le gaz dans le mélange est augmenté, et dans le carburation réglage, le débit d'acétylène est augmenté.

Malgré le danger associé au maintien de ces deux gaz proches l'un de l'autre et aux dangers indépendants associés au stockage de l'acétylène (le dont les dangers ont été évoqués précédemment) et l'oxygène (explosif en cas d'exposition à une flamme), le stockage et le transport des équipements de soudage oxyacétylénique est facile. L'acétylène, après tout, est un composé petit et léger, et ses dangers sont bien documentés et donc bien maîtrisés dans tout environnement professionnel et supervisé.

L'équipement lui-même comporte deux bouteilles en acier, une pour chaque gaz et les deux sous pression. Ceux-ci sont équipés de tuyaux et de vannes de régulation, et la tuyauterie mène finalement à la partie de l'appareil à laquelle vous pensez le plus lorsque vous pensez au soudage - le tuyau de soufflage. Plusieurs dispositifs de sécurité empêchent le retour de flamme en direction de l'opérateur.